一种密封结构和磁流变抛光液的回收装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种密封结构和磁流变抛光液的回收装置。


背景技术：

2.磁流变抛光技术能实现光学元件微纳米量级的确定性抛光，应用于强激光、天文光学等领域光学元件光整修形及纳米级粗糙度表面质量控制的超精密加工。磁流变抛光装置作为实现磁流变抛光技术的载体，直接影响磁流变抛光质量和效率。回收器作为磁流变抛光装置的关键器件之一，其作用是将磁流变抛光液从抛光轮回收至储液罐，是实现磁流变抛光液循环更新的前提。当前的磁流变抛光液回收器，采用弱磁密封、负压作为回收动力，完成磁流变抛光液的回收功能，存在以下问题：
3.1)抛光轮磨损问题：弱磁密封部位容易形成磁流变抛光液堆积，回收部位的抛光粉对抛光轮进行反向抛光，使抛光轮磨损、甚至出现沟槽，引起缎带形态不稳定进而影响抛光精度，严重时引起磁流变抛光液回收失效进而导致系统不可靠；
4.2)密封问题：回收器与抛光轮的贴合面为曲面，由于安装误差、磁流变抛光液堆积等原因，导致回收器与抛光轮贴合间隙均匀性差，使密封效果不好，磁流变抛光液不能完全从抛光轮回收至储液罐，影响磁流变抛光液的循环更新及磁流变抛光液的稳定性。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的由于采用弱磁密封导致抛光轮磨损甚至磁流变抛光液回收失效的技术问题，本实用新型实施例提供一种密封结构和磁流变抛光液的回收装置。
6.本实用新型实施例通过下述技术方案实现：
7.第一方面，本实用新型实施例提供一种密封结构，包括：
8.内磁体，用于设于抛光轮内侧；以及
9.外磁体，用于与内磁体相对且同轴设于抛光轮外侧的导流块；
10.内磁体、外磁体和内磁体与外磁体之间的磁流变抛光液形成磁密封结构。
11.进一步的，所述外磁体包括：
12.外屏蔽弧形槽；以及
13.外永磁体，用于设于外屏蔽弧形槽内，外磁体与抛光轮接触；
14.所述内磁体包括：
15.内屏蔽弧形槽；以及
16.内永磁体，用于设于内屏蔽弧形槽内。
17.进一步的，所述外磁体靠近抛光轮外侧的一侧与抛光轮外侧的距离为 0.5-1.5mm。
18.第二方面，本实用新型实施例提供一种磁流变抛光液的回收装置，包括：
19.磁流变抛光液输送装置，用于将磁流变抛光液输送至抛光轮表面；以及
20.磁流变抛光液回收装置，用于将抛光轮表面的磁流变抛光液回收至磁流变抛光液
输送装置；
21.所述抛光轮与磁流变抛光液回收装置之间设有所述密封结构。
22.进一步的，所述磁流变抛光液回收装置包括：
23.导流块，包括：
24.弧槽，设于导流块的一侧，用于设置外磁体；
25.储液腔，设于导流块的一侧，用于存储抛光轮旋转方向过来的磁流变抛光液；以及
26.通孔，设于储液腔，用于连通储液腔和磁流变抛光液输送装置。
27.进一步的，所述储液腔为扇形腔，所述扇形腔的开口朝向与抛光轮旋转方向相反的方向。
28.进一步的，所述磁流变抛光液回收装置还包括：
29.回收导管，用于连接通孔；
30.定位块，设于回收导管外侧；
31.回收支架，用于供回收导管穿过，设有用于容纳定位块的空腔；
32.空腔，用于通过弹簧与定位块连接；以及
33.储液罐，与回收导管连通；
34.所述回收导管连有真空泵。
35.进一步的，所述回收导管设有流量计。
36.进一步的，还包括用于为外永磁体与抛光轮接触的部位补充弱碱性基液的补液装置。
37.进一步的，所述补液装置包括：
38.补液罐，用于存储弱碱性基液；以及
39.补液喷嘴，通过微量泵与补液罐连接，用于向外永磁体与抛光轮接触的部位补充弱碱性基液。
40.本实用新型实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
41.本实用新型实施例的一种密封结构和磁流变抛光液的回收装置，通过密封结构的内磁体和外磁体使磁流变抛光液中的抛光粉颗粒远离抛光轮，从而，抑制了抛光粉与抛光轮的接触，从而解决抛光过程中抛光轮容易磨损的问题，从而，避免了抛光轮容易磨损导致磁流变抛光液回收失效的问题。
附图说明
42.为了更清楚地说明本实用新型示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
43.图1为密封结构示意图。
44.图2为抛光装置整体结构示意图。
45.图3为图2中a的局部结构放大图。
46.图4为图2中b的局部结构放大图。
47.图5为导流块的结构示意图。
48.附图中标记及对应的零部件名称：
49.1-工件；2-磁体；3-抛光轮；4-羰基铁粉；5-抛光粉；6-弧槽，7-通孔，8
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储液腔，9-补液喷嘴；10-喷嘴定位块；11-喷嘴支架；12-喷嘴；13-储液罐；14
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流量计；15-弹簧；16-定位块；17-回收支架；18-回收导管；19-补液罐；20
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导流块；21-外屏蔽弧形槽；22-外永磁体；23-内屏蔽弧形槽；24-内永磁体。
具体实施方式
50.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
51.在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
52.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和 /或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
53.在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
54.实施例
55.为解决现有技术中存在的由于采用弱磁密封导致抛光轮磨损甚至磁流变抛光液回收失效的技术问题，本实用新型实施例提供一种密封结构，参考图1所示，包括：内磁体，用于设于抛光轮内侧；以及外磁体，用于与内磁体相对且同轴设于抛光轮外侧的导流块；内磁体、外磁体和内磁体与外磁体之间的磁流变抛光液形成磁密封结构。
56.从而，本实用新型实施例通过密封结构的内磁体和外磁体使磁流变抛光液中的抛光粉颗粒远离抛光轮，从而，抑制了抛光粉与抛光轮的接触，从而解决抛光过程中抛光轮容易磨损的问题，从而，避免了抛光轮容易磨损导致磁流变抛光液回收失效的问题。
57.进一步的，所述外磁体包括：外屏蔽弧形槽21；以及外永磁体22，用于设于外屏蔽弧形槽内，外磁体22与抛光轮3接触；所述内磁体包括：内屏蔽弧形槽23；以及内永磁体24，用于设于内屏蔽弧形槽内。
58.参考图1所示，位于外永磁体22和抛光轮3间的磁流变抛光液，分别在外永磁体22、内永磁体24作用下硬化形成bingham体，磁流变抛光液中的羰基铁粉4分别靠近两侧磁场、而非磁性颗粒的抛光粉5主要分布在中间区域，与抛光轮3直接接触较少，从而抑制了抛光粉5对抛光轮的磨损。
59.进一步的，所述外磁体靠近抛光轮外侧的一侧与抛光轮外侧的距离为 0.5-1.5mm。
60.其作用为：为抛光轮3与导流块20接触的磁场作用区域表面附着更多的羰基铁粉4颗粒、抑制抛光粉5对抛光轮的磨损。
61.第二方面，本实用新型实施例提供一种磁流变抛光液的回收装置，参考图 2-5所示，包括：
62.磁流变抛光液输送装置，用于将磁流变抛光液输送至抛光轮表面；以及
63.磁流变抛光液回收装置，用于将抛光轮表面的磁流变抛光液回收至磁流变抛光液输送装置；
64.所述抛光轮与磁流变抛光液回收装置之间设有所述密封结构。
65.从而，回收装置通过密封结构抑制了抛光粉与抛光轮的接触，从而解决抛光过程中抛光轮容易磨损的问题，从而，避免了抛光轮容易磨损导致磁流变抛光液回收失效的问题。
66.磁流变抛光液的抛光原理为：参考图2所示，磁流变抛光液主要由羰基铁粉 4和抛光粉5及基液构成。磁流变抛光液经磁流变抛光液输送装置、喷嘴12、抛光轮3、导流块20、回收导管18，并回收至储液罐13中，形成液体循环回路。
67.羰基铁粉4和抛光粉5是构成磁流变抛光液的主要成分，其中羰基铁粉4 在磁场作用下磁性颗粒被磁化而呈链束状形态，使磁流变抛光液的粘度和屈服强度显著增强；在外磁场撤除后，磁性颗粒恢复回原来的无组织状态，磁流变抛光液的粘度和屈服强度随之显著降低。抛光粉5分散在磁流变抛光液中，磁流变抛光液在磁场作用下，抛光粉颗粒与工件1发生剪切、实现对工件1的抛光。
68.抛光轮3，采用电机驱动绕其轴线匀速旋转，喷嘴12输出的磁流变抛光液，经抛光轮3旋转传送至抛光轮3底部的磁场区域，形成抛光缎带，离开磁场区域再经抛光轮3传送至导流块20，完成抛光缎带的循环更新。喷嘴12安装固定于喷嘴支架11、并通过喷嘴定位块10进行快速定位固定。磁流变抛光液经喷嘴12 传送至抛光轮3上。
69.抛光轮上具有磁体2，磁体2为电磁铁或永磁铁，置于抛光轮内部、与抛光轮底部间距0.5mm-2.5mm之间，在该范围内间距值可调节。磁流变抛光液在磁体 2的磁场作用下产生磁流变效应、在抛光轮底部磁场区域形成抛光缎带，实现对工件的抛光去除。
70.可选地，参考图3所示，磁流变抛光液输送装置包括喷嘴12、喷嘴支架11 喷嘴定位块10；喷嘴12与储液罐连通；喷嘴定位块设于喷嘴支架上，喷嘴的输液端穿过喷嘴定位块和喷嘴支架后靠近抛光轮的边沿。
71.进一步的，还包括用于为外永磁体与抛光轮接触的部位补充弱碱性基液的补液装置。
72.参考图2所示，通过补液装置向密封结构处内磁体与外磁体之间的磁流变抛光液补充弱碱性基液，补充至导流块20与抛光轮3之间，保持回收部位残留的磁流变抛光液为浸润状态，避免磁流变抛光液固化堆积、与抛光轮形成硬接触；从而，进一步的避免了抛光粉5对抛光轮的磨损，从而，从而解决抛光过程中抛光轮容易磨损的问题，从而，避免了抛光轮容易磨损导致磁流变抛光液回收失效的问题。
73.进一步的，参考图2-3所示，所述补液装置包括：补液罐19，用于存储弱碱性基液；
以及补液喷嘴9，通过微量泵与补液罐连接，用于向外永磁体与抛光轮接触的部位补充弱碱性基液。
74.补液罐26内盛有弱碱性基液，采用微量泵作为动力源，将弱碱性基液从补液罐26、经补液喷嘴25，定时微量补充至导流块20与抛光轮3接触的周围，从而使残留的磁流变抛光液为浸润状态，避免磁流变抛光液固化堆积、与抛光轮形成硬接触。弱碱性基液补充的时间间隔，可程序控制。
75.进一步的，所述磁流变抛光液回收装置包括：
76.导流块，包括：
77.弧槽6，设于导流块的一侧，用于设置外磁体；
78.储液腔8，设于导流块的一侧，用于存储抛光轮旋转方向过来的磁流变抛光液；以及
79.通孔7，设于储液腔，用于连通储液腔和磁流变抛光液输送装置。
80.进一步的，所述储液腔为扇形腔，所述扇形腔的开口朝向与抛光轮旋转方向相反的方向。
81.导流块20结构参考图5所示，采用非金属材质制造，导流块20上端面的型面与抛光轮3贴合，外永磁体22嵌入外屏蔽弧形槽21，再整体嵌入导流块20 的弧槽6内，磁场作用于弧槽端面区域，磁流变抛光液随抛光轮3旋转，传送至导流块20的扇形腔区域；在外永磁体22的磁场作用下，磁流变抛光液在抛光轮 3和导流块20沿其弧槽硬化、密封，并将磁流变抛光液封闭在扇形腔内。
82.导流块20设置有通孔7；通孔与回收导管18相连。在回收端如回收导管设置真空泵或蠕动泵产生负压，扇形腔内的磁流变抛光液经回收导管18、回收至磁流变抛光液输送装置的储液罐中。
83.进一步的，所述磁流变抛光液回收装置还包括：回收导管，用于连接通孔；定位块，设于回收导管外侧；回收支架，用于供回收导管穿过，设有用于容纳定位块的空腔；空腔，用于通过弹簧与定位块连接；以及储液罐，与回收导管连通；所述回收导管连有真空泵。
84.回收导管18上设置定位块16，回收导管18通过回收支架17的导向孔及回收器定位块16的端面，进行径向和(向下方向)轴向的约束、从而实现快速定位安装。定位块16上设置了弹簧15，可进行沿回收导管18轴向上的预紧力调节，实现回收器的浮动式安装，避免导流块与抛光轮间的接触压力过大。
85.可选地，喷嘴支架11、抛光轮3、回收支架17和补液罐19，均固定于同一安装架上。
86.进一步的，所述回收导管设有流量计。
87.回收导管18上设置了流量计14，用于监测回收导管路的流量，并与磁流变抛光液输送装置中的流量值进行比较。当回收导管路中的流量低于抛光液传送组件13中的流量值超过阈值，则装置报警、提示进行及时干预与处理，提高磁流变抛光系统工作的可靠性。
88.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。