该部分磁流体的压力。所述耐磨套7的外表面与所述磁极12的内表面之间存在间隙，该间隙处填充有磁流体。当所述磁流体自动补给设备20内部磁流体的压力大于该间隙处磁流体的压力时，所述磁流体自动补给设备20内部的磁流体在压力差的作用下，依次流经所述充液管道21、所述第一充液孔41、所述第二充液孔13，最终流入所述耐磨套7的外表面与所述磁极12的内表面之间的间隙。
[0032]由于所述磁极12内表面锯齿尖处的磁场最强，磁流体在磁场力的作用下吸附在所述磁极12内表面锯齿尖处，磁流体在所述耐磨套7与所述磁极12之间的间隙中形成“O”型密封圈式结构。当所述磁流体密封副10处于无外加压差环境下时，磁流体处于磁场最强处，即所述磁极12内表面锯齿尖处。当所述磁流体密封副10处于有外加压差环境下时，磁流体的位置和形状将发生变化，磁场对磁流体产生的轴向力同外加压差相平衡，磁流体处于新的平衡位置，磁流体将阻止被密封介质泄漏，从而达到密封的目的。
[0033]所述磁流体自动补给设备20的作用是为所述磁流体密封副10补给磁流体，使所述磁流体密封副10具有良好的可修复性，从而提高海流能发电系统叶轮主轴密封装置的使用寿命。
[0034]所述充气设备通过充气管道22分别与所述第一充气孔42、所述第二充气孔43相连通。假设外部海水压力为P1，所述内包骨架油封50与相邻的所述磁流体密封副10之间的空腔的压力为P2，所述第一隔磁套60处、两副所述磁流体密封副10之间的空腔的压力为P3，所述机舱壳体I内部空腔的压力为P4。由于Pl大于P2，P2大于P3，P3大于P4，使得所述磁流体密封副10承受轴向压力。经所述充气设备分别向所述第一充气孔42、所述第二充气孔43充气，改变压力P3和P4，可以调节所述磁流体密封副10承受的轴向压力大小，并使其所承受的轴向压力在承压极限范围内，避免所述磁流体密封副10过压击穿。
[0035]通过调节压力P3和P4的压力等级，一方面，可以有效地实现所述磁流体密封副10的双向密封；另一方面，可以使所述磁流体密封副10适应不同水下深度工作环境，在实现有效密封的前提下，提高密封的灵活性和长久性。
[0036]此外，所述轴盖30与所述内包骨架油封50之间设有隔套32，所述磁极12与所述密封壳体40之间设有第一密封圈14，所述密封壳体40与机舱壳体I之间设有第二密封圈15。所述内包骨架油封50与其相邻近的所述磁流体密封副10之间设有第二隔磁套51。
[0037]所述轴盖30与所述耐磨套7的结合处设有防尘圈31，所述防尘圈31主要用于防止海水中的泥沙进入所述海流能发电系统叶轮主轴密封装置。
[0038]综上所述，本发明所述的海流能发电系统叶轮主轴密封装置采用了如下所述的密封措施:
[0039]一、多级密封结构，包括防尘圈31、内包骨架油封50、两副磁流体密封副10、第一密封圈14、第二密封圈15等；
[0040]二、以充气方式调节磁流体密封副10轴向承压；
[0041 ] 三、自动补给磁流体密封副10所需的磁流体，磁流体密封的自我修复。
[0042]在上述三种主要密封措施的作用下，本发明所述的海流能发电系统叶轮主轴密封装置可以实现叶轮主轴8伸出机舱壳体I处的有效密封。
【主权项】
1.一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，该海流能发电系统叶轮主轴密封装置固定装配在海流能发电系统的机舱壳体(I)上，其特征在于:包括两副磁流体密封副(10)、磁流体自动补给设备(20)、轴盖(30)、密封壳体(40)、内包骨架油封(50)、耐磨套(7)和充气设备，所述轴盖(30)和密封壳体(40)通过螺栓连接固定在一起；所述密封壳体(40)为套筒式结构，所述内包骨架油封(50)、两副磁流体密封副(10)均为圆环式结构，所述内包骨架油封(50)、两副磁流体密封副(10)依次排列装配在所述密封壳体(40)内表面；所述磁流体自动补给设备(20)安装在海流能发电系统的叶轮主轴(8)处； 所述密封壳体(40)上设有四个第一充液孔(41)和一个第一充气孔(42)，所述机舱壳体(I)上设有第二充气孔(43);所述磁流体自动补给设备(20)通过充液管道(21)与所述第一充液孔(41)相连通，所述充气设备通过充气管道(22)分别与所述第一充气孔(42)、所述第二充气孔(43)相连通。
2.按照权利要求1所述的一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，其特征在于:所述磁流体密封副(10)包括永磁体(11)和两个磁极(12)，两个所述磁极(12)分别位于所述永磁体(11)的两侧；所述磁极(12)上设有与所述第一充液孔(41)相对应的第二充液孔(13)，所述第一充液孔(41)与所述第二充液孔(13)通过所述充液管道(21)将所述磁流体自动补给设备(20)与所述磁极(12)的内表面相连通。
3.按照权利要求2所述的一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，其特征在于:两个所述磁流体密封副(10)之间设有第一隔磁套(60)，两个所述磁流体密封副(10)与所述第一隔磁套(60)紧贴在一起；所述第一隔磁套(60)上设有与所述第一充气孔(42)相对应的第三充气孔(61)，所述第一充气孔(42)和所述第三充气孔￠1)所述充气管道(22)将所述充气设备与所述第一隔磁套￠0)的内表面相连通。
4.按照权利要求3所述的一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，其特征在于:所述耐磨套(X)套在海流能发电系统的叶轮主轴(8)上，所述耐磨套(7)和所述叶轮主轴(8)之间为过盈配合；所述耐磨套(7)的外表面与所述磁极(12)的内表面之间存在间隙，该间隙中填充磁流体。
5.按照权利要求4所述的一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，其特征在于:所述磁极(12)的内表面为锯齿形结构。
6.按照权利要求5所述的一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，其特征在于:所述轴盖(30)与所述耐磨套(7)的结合处设有防尘圈(31)。
7.按照权利要求5或6所述的一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，其特征在于:所述轴盖(30)与所述内包骨架油封(50)之间设有隔套(32)
8.按照权利要求7所述的一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，其特征在于:所述磁极(12)与所述密封壳体(40)之间设有第一密封圈(14)。
9.按照权利要求8所述的一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，其特征在于:所述密封壳体(40)与机舱壳体(I)之间设有第二密封圈(15)。
10.按照权利要求9所述的一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，其特征在于:所述内包骨架油封(50)与其相邻近的所述磁流体密封副(10)之间设有第二隔磁套(51);所述充液管道(21)为软管。
【专利摘要】本发明涉及一种海流能发电系统叶轮主轴密封装置，该密封装置包括两副磁流体密封副、磁流体自动补给设备、轴盖、密封壳体、内包骨架油封、耐磨套和充气设备，轴盖和密封壳体通过螺栓连接固定在一起。密封壳体为套筒式结构，内包骨架油封、两副磁流体密封副均为圆环式结构，内包骨架油封、两副磁流体密封副依次排列装配在密封壳体内表面。密封壳体上设有四个第一充液孔和一个第一充气孔，机舱壳体上设有第二充气孔。磁流体自动补给设备与所述第一充液孔相连通，充气设备分别与第一充气孔、第二充气孔相连通。该密封装置采用磁流体密封技术实现叶轮主轴的双向密封，并采用充入一定压力的气体、逐级平衡外部海水压力的方式，保证磁流体密封的可靠性。
【IPC分类】F03B11-00
【公开号】CN104763575
【申请号】CN201510057235
【发明人】顾海港, 林勇刚, 丁渊, 李伟, 刘宏伟
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月4日