密封装置压力调节的具体过程为:轴21静止时不向外壳I内充气，由于Ρ3>Ρο，密封介质无法泄漏，轴21开始转动时向外壳I内充气，由于P2S P i，在气体压力作用下密封介质不泄漏且使得被密封液体介质与磁性液体22不接触，避免了被密封液体介质与磁性液体22互溶或相互污染，由于P2>P3，气体将动环6与静环4隔开，减小轴的工作转矩。在实际工作中，轴的转速慢慢加大到工作转速，？1逐渐加大，此过程中通入外壳I中的气体压力P2也同步增大，充入的气体将充满在动环6与左极靴10之间的空腔中，由于P4> P2，左极靴10、永磁体11、右极靴12形成的第二极密封对动环6与左极靴10之间的空腔内的气体起到了可靠的密封作用，当需要停车时，轴21转速逐渐减小，P1逐渐减小，此时缓慢抽出通入外壳I中的气体，使得气体压力己同步减小，整个过程中始终满足P4>P2^P1>P3>P0o
[0040]第一级密封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，而且即使轴21静止，该新型多级磁性液体密封装置也能够起到可靠的密封作用。
【主权项】
1.一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(I)、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(I)的左端，使得第一轴承⑵紧靠外壳⑴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(I)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(I)中，并且使得外壳(I)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￠)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(I)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PO，将压力控制阀(5)连接到外壳(I)上的通孔；所述的静环(4)、动环￠)、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(I)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(I)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(I)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(I)左端法兰盘上的密封槽中，将端盖(27)装入外壳⑴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(I)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。2.根据权利要求1所述的一种新型多级磁性液体密封装置，其特征在于: 所述静环(4)的外圆柱面加工有密封槽用于安装橡胶密封圈，圆柱外表面和右侧端面上都加工有呈180度均匀分布的4?8个小孔，静环(4)的圆柱外表面上的小孔与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(I)上通孔直径尺寸相同，静环(4)选用硬度合适的材料，使得在轴(21)不转动时，在弹簧力的作用下静环(4)能与动环(6)紧密结合，能够在轴(21)静止时对液体介质起到密封作用。3.根据权利要求1所述的一种新型多级磁性液体密封装置，其特征在于: 该螺旋槽的螺纹旋进方向与轴(21)转动状态下的旋转方向相反，使得在轴(21)转动时，该螺纹槽对其右端的被密封液体产生增压作用，使轴(21)转动状态下螺旋槽右端的被密封液体由于螺旋槽的增压作用所产生的压力？1大于静止状态下螺旋槽右端的被密封液体压力Ptl，即，从轴(21)右端向左端看，当轴(21)为逆时针旋转时，螺旋槽的旋向应该加工成右旋，当轴(21)为顺时针旋转时，螺旋槽的旋向应该加工成左旋。4.根据权利要求1或2或3所述的一种新型多级磁性液体密封装置，其特征在于: 轴(21)静止状态下螺旋槽右端的被密封液体压力为Pci，轴(21)转动状态下螺旋槽右端的被密封液体压力为P1;轴(21)转动情况下静环(4)上的“L”型小孔内充入的气体压力为P2;静环⑷和动环(6)紧闭状态下的结合力为P3;左极靴(10)、永磁体(11)、右极靴(12)形成第二级密封的耐压值为P4;所述压力关系满足P 4>P2^ P ι>Ρ3>Ρ0ο5.根据权利要求1所述的一种新型多级磁性液体密封装置，其特征在于: 轴(21)转动过程中，静环(4)上的“L”型小孔内的气体压力将静环(4)和动环(6)隔开，隔开的间隙大于机械密封中动环与静环之间的间隙，同时，由于静环⑷和动环(6)被隔开，使得弹簧⑵被压缩，使得静环⑷和动环(6)开启状态下的压力为P5，且P5= P2;在轴(21)停车过程中，通过外部压力泵逐渐将“L”型小孔内的气体抽出，从而缓慢降低“L”型小孔内充入的气体压力P2，直到在轴(21)静止时，静环⑷和动环(6)恢复紧闭状态。6.根据权利要求1所述的一种新型多级磁性液体密封装置，其特征在于: 静环(4)与轴(21)之间的单边间隙小于或等于限位环(3)与轴(21)之间的单边间隙。
【专利摘要】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。
【IPC分类】F16J15/43, F16J15/10, F16J15/40
【公开号】CN104948743
【申请号】CN201510333106
【发明人】李德才, 姚杰, 姜华伟, 黄串
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月16日