一种新型多级磁性液体密封装置，属于机械工程密封领域。成功解决了现有密封形式无法避免磁性液体与被密封液体介质互溶或相互污染的问题。该装置包括静环(4)、压力控制阀(5)、动环(6)、弹簧(7)、弹簧座(8)和紧定螺钉(9)形成的第一级密封，左极靴(10)、永磁体(11)、右极靴(12)形成的第二级密封，第一级密封主要对密封腔内被密封的液体介质起到密封作用，而且使得被密封介质与磁性液体(22)不接触，第二级密封主要对充入动环(6)与左极靴(10)之间空腔内的气体起到密封作用，而且即使在轴(21)不转动时，该新型多级磁性液体密封装置也能够对被密封液体介质起到可靠的密封作用。
【技术实现步骤摘要】
一种多级磁性液体密封装置
本专利技术涉及一种多级组合密封装置，属于机械工程密封
，特别适用于磁性液体与被密封介质可以互溶或者互相污染情况下的液体密封。
技术介绍
目前主流的密封方式是机械密封，然而单纯的机械密封做不到零泄漏，而且磨损量大容易对密封介质或者工作环境产生污染，磁性液体密封技术由于其具有零泄漏、无磨损，寿命长，结构简单等优点逐渐被越来越多的行业所使用，然而单纯的磁性液体密封当密封介质为液体时，磁性液体易与被密封的液体互溶或互相污染。现有磁性液体密封结构，如对比文献1(授权公告号CN203670800U的申请专利)所述、对比文献2(公开号CN103775652A的申请专利)所述、对比文献3(公开号CN103759009A的申请专利)所述、对比文献4(公开号CN104165230A的申请专利)所述、对比文献5(申请号CN201310556884.4的申请专利)所述、对比文献6(申请号JP平4—119267A的申请专利)所述，当密封液体介质时，存在的具体问题如下：对比文献1(授权公告号CN203670800U的申请专利)所述的用于密封液体的磁性液体密封装置，该装置包括转轴、轴套密封圈、固定销、轴套、动环、动环密封圈、静环、静环密封圈、弹簧、左隔磁环、左极靴密封圈、左极靴、永磁体、右极靴、右极靴密封圈、右隔磁环、螺纹端盖。该专利通过注入磁性液体作为隔离流体，将被密封介质和磁性液体密封隔开，避免被密封液体污染磁性液体密封，然而，该专利无法避免作为隔离流体的磁性液体对被密封液体介质产生的污染，因此不具备实用价值。对比文献2(公开号CN103775652A的申请专利)所述的一种双螺旋磁性液体密封装置，该装置包括转轴、外壳、左螺旋套、永磁体、右螺旋套、轴套等，该专利通过螺旋密封和磁性液体密封共同起作用，虽然解决了在机器启动和停车阶段的密封问题，但该专利在整个使用过程中无法避免被密封液体介质与磁性液体的接触，因而该专利仍然无法解决被密封液体介质与磁性液体的互溶以及互相污染的问题。对比文献3(公开号CN103759009A的申请专利)所述的一种流体动压式磁性液体密封装置，包括螺钉、端盖、第一密封圈、循环配管进口路径、磁性液体循环系统、循环配管出口路径、第二密封圈、左极靴、环形永磁体、右极靴、第三密封圈、外壳、隔磁环、螺纹端盖、轴套、第一紧定螺钉、动环、第二紧定螺钉、第四密封圈、第五密封圈、楔状流体型槽、轴。该专利利用了流体动压密封耐高压的特点和磁性液体密封零泄漏的特点，虽然可以做到对液体密封介质的零泄漏，然而由于无法避免被密封液体介质与磁性液体的接触，仍然无法解决被密封液体介质与磁性液体的互溶以及互相污染的问题。对比文献4(公开号CN104165230A的申请专利)所述的通气式气冷磁性液体密封装置，该装置包括外壳、第一极靴、第一永磁体、第二极靴、第二永磁体、第三极靴、轴套、螺钉、端盖、通气接头、第一橡胶密封圈、第二橡胶密封圈、第三橡胶密封圈、磁性液体，该专利通入的气体的作用是带走热量冷却该装置，通过磁性液体形成的“O”型密封圈可以达到零泄漏的密封要求，然而由于无法避免被密封液体介质与磁性液体的接触，仍然无法解决被密封液体介质与磁性液体的互溶以及互相污染的问题。对比文献5(申请号CN201310556884.4的申请专利)所述的充气式磁性液体旋转密封装置，构成该装置包括：垫圈、外壳、第一极靴、第一永磁体、第二极靴、第二永磁体、第三极靴、第三永磁体、第四极靴、螺钉、挡圈、卡簧、轴套、第四橡胶密封圈、第三气道、第三气压控制阀、第三橡胶密封圈、第二气压控制阀、第二气道、第二橡胶密封圈、第一气压控制阀、第一气道、第一橡胶密封圈、橡胶密封圈，该装置通过在第一永磁体内径与轴套外径之间的空腔抽真空，在第二永磁体内径与轴套外径之间的空腔充入CO2或惰性气体，在第三永磁体内径与轴套外径之间的空腔抽真空，使得危险气体、尤其是爆炸性气体不会与空气直接接触，解决了安全隐患问题，但该装置只能用于密封气体介质，当被密封介质为液体时，该装置仍然无法使磁性液体与被密封液体介质分离，因此无法避免磁性液体与被密封液体介质互溶或相互污染。对比文献6(申请号JP平4—119267A的申请专利)所述的一种充气式磁性液体旋转密封装置，该装置在被密封的装置内部与外部之间形成充气式磁性流体密封结构，防止内部被密封的危险工作气体向外部泄漏造成危害，但是该装置只能用于密封气体介质，当被密封介质为液体时，充入的气体无法形成气膜对液体介质形成可靠密封，而且即使可以形成气膜，在轴静止和转动时都需要充入气体，因此外接气泵需要持续工作，从而造成寿命缩短和能源浪费，因此当被密封介质为液体时该旋转密封装置不具有实用价值。因此急需对密封装置的结构进行重新设计和改进，使其能够达到转矩小、对工作环境不产生污染、避免磁性液体与被密封液体介质互溶或相互污染的密封要求。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是，现有密封形式由于其自身结构缺陷，当密封介质为液体时，磁性液体与被密封的液体互溶或相互污染而导致密封失效。本专利技术解决的技术问题采取的方案是：一种多级磁性液体密封装置，该装置包括外壳、第一轴承、限位环、压力控制阀、静环、动环、弹簧、弹簧座、紧定螺钉、左极靴、永磁体、右极靴、第一橡胶密封圈、左卡环、第一挡环、第二橡胶密封圈、第三橡胶密封圈、第四橡胶密封圈、第二挡环、第五橡胶密封圈、轴、磁性液体、第六橡胶密封圈、隔磁挡环、第二轴承、右卡环、端盖。所述外壳为具有一定壁厚的圆筒状，一端加工有法兰盘，法兰盘的端面加工有密封槽，法兰盘的四周均匀加工有四个通孔，外壳的另一端加工有内螺纹，外壳体的圆柱外表面上均匀加工有4～8个通孔，通孔与压力控制阀的下部接口相连接，压力控制阀的上部接口与外部压力泵相连接；所述压力控制阀由控制阀和压力传感器构成，其中压力传感器有两个探头分别用于测量被密封液体的压力和充入外壳上的通孔内的气体压力。当轴静止时，压力控制阀不工作，呈闭合状态；当轴转速逐渐增加时，压力控制阀的阀门呈开启状态，同时，外部压力泵开始向外壳上的通孔内供应气体，通过压力传感器检测被密封液体和外壳上的通孔内的气体之间的压力差，使得外壳上的通孔内的气体压力始终大于等于经过螺旋槽增压后的被密封液体的压力，该压力差值优选小于0.1Pa。所述静环的外圆柱面加工有密封槽用于安装橡胶密封圈，圆柱外表面和右侧平面上都加工有均匀分布的4～8个小孔，静环的圆柱外表面的小孔与静环右侧端面对应位置的小孔分别连通，小孔连通后呈“L”型，即4～8个“L”型通孔，“L”型小孔的直径尺寸与外壳上通孔直径尺寸相同，静环与动环选用硬度合适的材料，使得在轴不转动时，在弹簧力的作用下静环能与动环紧密结合，能够在轴静止时对液体介质起到密封作用。静环上4～8个“L”型通气孔可以保证动环和静环在被压力泵的气体撑开后受力均匀，不发生倾斜。所述轴表面上加工有螺旋槽，螺旋槽的尺寸参数,即，槽宽、槽深、螺旋槽的螺旋升角和螺旋槽的轴段长度均按照螺旋密封的设计参数进行选取，但是轴上的螺旋槽并非起到螺旋密封的作用，而是起到与螺旋密封相反的螺旋泵的作用。因此该螺旋槽的螺纹旋进方向与轴转动状态下的旋转方向相反，使得在轴转动时，该螺旋槽对其右端的被密封液体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型多级磁性液体密封装置，其特征在于：该装置包括外壳(1)、第一轴承(2)、限位环(3)、静环(4)、压力控制阀(5)、动环(6)、弹簧(7)、弹簧座(8)、紧定螺钉(9)、左极靴(10)、永磁体(11)、右极靴(12)、第一橡胶密封圈(13)、左卡环(14)、第一挡环(15)、第二橡胶密封圈(16)、第三橡胶密封圈(17)、第四橡胶密封圈(18)、第二挡环(19)、第五橡胶密封圈(20)、轴(21)、磁性液体(22)、第六橡胶密封圈(23)、隔磁挡环(24)、第二轴承(25)、右卡环(26)、端盖(27)；该装置用于密封液体介质，左端与被密封液体的密封腔相连接，所述的轴(21)上加工有螺旋槽，将第一轴承(2)装入到外壳(1)的左端，使得第一轴承(2)紧靠外壳(1)左端的凸台，然后装入第一挡环(15)，将第二橡胶密封圈(16)装入到限位环(3)的密封槽内，把限位环(3)装入到外壳(1)中，使得限位环(3)左端面紧贴第一挡环(15)的右端面，将第三橡胶密封圈(17)装入到静环(4)的密封槽中，把静环(4)装入到外壳(1)中，并且使得外壳(1)上的通孔正对静环(4)外圆柱面上的小孔，并紧贴限位环(3)的右端面，把第四橡胶密封圈(18)装在动环(6)的密封槽中，将动环(6)装在轴(21)上并将动环(6)右端与弹簧(7)的左端固定连接，将弹簧座(8)用四枚紧定螺钉(9)固定在轴(21)上适当的位置，将弹簧(7)的右端与弹簧座(8)固定连接，形成第一组件，然后将第一组件装入到外壳(1)中，保证轴(21)上加工的螺旋槽正对限位块(3)并且保证弹簧(7)有一定的预紧力使得静环(4)和动环(6)之间的结合力P3大于轴(21)静止时的被密封液体的压力P0，将压力控制阀(5)连接到外壳(1)上的通孔；所述的静环(4)、动环(6)、弹簧(7)、弹簧座(8)和紧定螺钉(9)形成第一级密封，然后将第五橡胶密封圈(20)和第六橡胶密封圈(23)分别装在左极靴(10)和右极靴(12)的密封槽中，把永磁体(11)用胶接的方式粘结在左极靴(10)和右极靴(12)之间，在永磁体(11)的内径注入磁性液体(22)形成第二组件，先将第二挡环(19)装入外壳(1)中，使得第二挡环(19)紧靠静环(4)的右端面，再把第二组件装入外壳(1)中，使得左极靴(10)紧靠第二挡环(19)而不接触弹簧座(8)，把隔磁环(24)和第二轴承(25)依次装入外壳(1)中，再把左卡环(14)和右卡环(26)依次装入轴(21)的左卡环槽和右卡环槽，把第一橡胶密封圈(13)装在外壳(1)左端法兰盘上的密封槽中，将端盖(27)装入外壳(1)中；所述的左极靴(10)、永磁体(11)、右极靴(12)形成第二级密封；所述外壳(1)的圆柱外表面上加工有呈180度均匀分布的4～8个通孔，通孔与压力控制阀(5)的下部接口相连接，压力控制阀(5)的上部接口与外部气压泵相连接；所述压力控制阀(5)由控制阀和压力传感器构成，其中压力传感器用于测量被密封液体的压力和“L”型小孔内的气体压力。...
【技术特征摘要】
1.一种多级磁性液体密封装置，其特征在于：该装置包括外壳(1)、第一轴承(2)、限位环(3)、静环(4)、压力控制阀(5)、动环(6)、弹簧(7)、弹簧座(8)、紧定螺钉(9)、左极靴(10)、永磁体(11)、右极靴(12)、第一橡胶密封圈(13)、左卡环(14)、第一挡环(15)、第二橡胶密封圈(16)、第三橡胶密封圈(17)、第四橡胶密封圈(18)、第二挡环(19)、第五橡胶密封圈(20)、轴(21)、磁性液体(22)、第六橡胶密封圈(23)、隔磁挡环(24)、第二轴承(25)、右卡环(26)、端盖(27)；该装置用于密封液体介质，左端与被密封液体的密封腔相连接，所述的轴(21)上加工有螺旋槽，将第一轴承(2)装入到外壳(1)的左端，使得第一轴承(2)紧靠外壳(1)左端的凸台，然后装入第一挡环(15)，将第二橡胶密封圈(16)装入到限位环(3)的密封槽内，把限位环(3)装入到外壳(1)中，使得限位环(3)左端面紧贴第一挡环(15)的右端面，将第三橡胶密封圈(17)装入到静环(4)的密封槽中，把静环(4)装入到外壳(1)中，并且使得外壳(1)上的通孔正对静环(4)外圆柱面上的小孔，并紧贴限位环(3)的右端面，把第四橡胶密封圈(18)装在动环(6)的密封槽中，将动环(6)装在轴(21)上并将动环(6)右端与弹簧(7)的左端固定连接，将弹簧座(8)用四枚紧定螺钉(9)固定在轴(21)上适当的位置，将弹簧(7)的右端与弹簧座(8)固定连接，形成第一组件，然后将第一组件装入到外壳(1)中，保证轴(21)上加工的螺旋槽正对限位环(3)并且保证弹簧(7)有一定的预紧力使得静环(4)和动环(6)之间的结合力P3大于轴(21)静止时的被密封液体的压力P0，将压力控制阀(5)连接到外壳(1)上的通孔；所述的静环(4)、动环(6)、弹簧(7)、弹簧座(8)和紧定螺钉(9)形成第一级密封，然后将第五橡胶密封圈(20)和第六橡胶密封圈(23)分别装在左极靴(10)和右极靴(12)的密封槽中，把永磁体(11)用胶接的方式粘结在左极靴(10)和右极靴(12)之间，在永磁体(11)的内径注入磁性液体(22)形成第二组件，先将第二挡环(19)装入外壳(1)中，使得第二挡环(19)紧靠静环(4)的右端面，再把第二组件装入外壳(1)中，使得左极靴(10)紧靠第二挡环(19)而不接触弹簧座(8)，把隔磁挡环(24)和第二轴承(25)依次装入外壳(1)中，再把左卡环(14)和右卡环(26)依次装入轴(21)的左卡环槽和右卡环槽，把第一橡胶密封圈(13)装在外壳(1)左端法兰盘上的密封槽中，将端盖(27)装入外壳(1)中；所述的左极靴(10)、永磁体(11)、右极靴(12)形成第二级密封；所述外壳(1)的圆...
【专利技术属性】
技术研发人员：李德才，姚杰，姜华伟，黄串，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。