轴封失效预警装置及其预警方法与流程

本发明涉及轴封组件领域，尤其涉及轴封失效预警装置及其预警方法。

背景技术：

磁流体轴封为一种可以隔绝空气、水气等元素做动力传输的装置，因非使用密封圈做隔绝，寿命较长，且不会有磨损、微粒产生问题。

轴封装置常使用磁流体当作轴封媒介，磁流体由磁性微粒，界面活性分子与基础载液所组成。磁性微粒为奈米级的铁磁分子，以界面活性分子披覆，当受到外加磁场的影响，会沿着磁力线分布形成各种形状。因为此种特性，磁流体可用来建立密封环境，举例而言，若在微小的间隙中，外加磁场及置入磁流体，将形成一堵隔绝两侧环境屏障。因此，使用磁流体轴封装置便可利用内部的磁流体分隔出两个空间。

有些制程需要在真空环境进行，所以制程内部的腔体装上磁流体轴封装置可形成封闭空间，接着使用真空抽气帮浦将制程内部抽成真空状态。而在正常使用的状况下，磁流体具有耐两边压力差(制程内部的真空环境与磁流体另一侧的大气环境)的能力。

磁流体作为轴封的系统将具有下列的特色：密封度高、无任何因固体间密封所产生的摩擦损耗、因轴封材料摩耗粉所产生的污染、没有因接触摩擦所产生的高温与噪音以及寿命长与维护容易，也因上述种种优点，磁流体轴封装置为非常适合各类型精密密封环境系统。

随着科技日新月异，对于轴封装置的要求也愈来愈高，一方面除了要能在严格条件下仍能达到密封的要求，另一方面，还发展出可在轴管相对移动的状况下仍能维持密封，各种活动式磁流体轴封装置相应而生。

虽然磁流体轴封装置可应用在许多严苛的工作环境，但仍有其限制，例如磁流体的载液可能因为其蒸气压高容易蒸发而造成轴封装置的寿命减少或降低极限状况的运转，另一方面，工作环境温度过高也会导致磁流体的载液易蒸发或磁铁消磁或造成磁铁强度下降，磁铁强度下降则等同于降低轴封密封的强度，一般而言，磁流体轴封装置的工作环境温度大多为摄氏80度以下。

目前已知有许多原因会使得磁流体轴封装置失效，举例而言，轴心温度过高、固体沉积阻塞、高活性气体侵入或装置本身老化故障等等。当轴封产品使用时，轴封失效会造成制程异常，为避免轴封完全失效而造成更大的损失之前，有其必要定期检测轴封是否失效，或是发现异常时立即找出轴封失效位置。对于确切异常位置的检测，现有的轴封装置检测采用氦气测漏的方式来找出轴封异常的位置，然而此方式需要花费大量时间一一检测每一个轴封，无法快速得知腔体中哪个轴封失效，且若轴封使用到完全失效后才被检测出来并做下机更换通常为时已晚，整体而言，使用氦气测漏仍受限于时间，造成极大的损失。

技术实现要素：

介于上述现有轴封失效侦测的缺失，本发明即用于解决上述的问题。本发明的一目的在于提供一种轴封失效预警装置，改进现有轴封失效检测无法实时达到预警的功能，也就是，本发明的轴封失效预警装置，能及时有效预警，达到轴封失效前关键时间警示的功效，不会造成制程损失也不需要做异常排除，改善以往轴封使用到完全失效才下机更换或花费过多时间检测轴封失效的状况。

为了达到上述的目的及其他目的，本发明提供一种轴封失效预警装置，适用于各种磁流体轴封装置，包含，具有腔室；密封模块，配置于本体的第一表面上，用于耦接轴封装置，其中第一表面具有孔洞贯穿腔室；以及预警轴心，配置于腔室内，其中若轴封装置的磁封失效，则腔室与轴封内侧的压力差使得预警轴心向轴封装置方向移动。

本发明还包括另一目的在于提供一种轴封失效预警方法，改进现有轴封失效检测无法实时达到预警的功能，也就是，本发明的轴封预警方法，能及时有效预警，达到轴封失效前关键时间警示的功效，不会造成制程损失也不需要做异常排除，改善以往轴封使用到完全失效才下机更换或花费过多时间检测轴封失效的状况。

为了达到上述目的，本发明提供一种轴封失效预警方法，包含下列步骤：通过轴封失效预警装置的密封模块将轴封失效预警装置与轴封装置密合；轴封装置的轴心钻孔与轴封失效预警装置的腔室连通；当轴封装置即将失效时，轴封装置遭破坏(受损)，压力差使得轴封失效预警装置的预警轴心向轴封装置方向移动，以提示使用者轴封装置即将失效。

为了达到上述所有目的，其中密封模块包括多个密封环，用于密封轴封装置。

为了达到上述所有目的，其中密封模块具有锁付螺纹，用于与轴封装置接合。

为了达到上述所有目的，其中当与轴封装置接合后，轴封装置的轴心钻孔具有空间并与腔室连通，使预警轴心感测压力差。

为了达到上述所有目的，其中预警轴心因压力差向预警装置的方向移动时，轴封装置即将失效并具有预警效果。

为了达到上述所有目的，轴封失效预警装置适用于磁流体的轴封。

为了达到上述所有目的，其中轴封失效预警装置包括压克力保护盖，盖于本体的第二表面上。

为了达到上述所有目的，其中轴封失效预警装置包含固定扣件，用于防止预警轴心脱离腔室。

为了达上述所有目的，其中轴封失效预警装置与轴心适用轴径为至

依据实验的结果，本发明的轴封失效警示装置在下列状况仍能维持绝佳的警示效果，可有效的提示使用者轴封即将失效的状况：在不受外力冲击下，侦测范围为1～10*e-7torr、温度范围为0～80℃、轴径范围为至并适用活性气体或非活性气体。

相较于先前现有的技术，根据本发明的轴封失效预警装置及方法，除了可对使用者提起轴封失效的预警外，更具有能兼顾安装方便、节省大量失效检测时间以及能在轴封未完全失效前早一步提出警示的功效。

以上所述是用于说明本发明的目的、技术手段以及其可达成的功效，相关领域内熟悉此技术的人可以经由以下实施例的示范与伴随的图式说明及申请专利范围更清楚明了本发明。

附图说明

如下所述的对本发明的详细描述与实施例的示意图，应使本发明更被充分地理解；然而，应可理解此仅限于作为理解本发明应用的参考，而非限制本发明于一特定实施例之中。

图1是根据本发明的一实施例说明轴封失效预警装置的基本架构示意图；

图2a是根据本发明的一实施例说明轴封正常时的轴封失效预警装置的内部架构示意图；

图2b是根据本发明的一实施例说明轴封异常时的轴封失效预警装置的内部架构示意图；

图3是根据本发明的一实施例说明轴封失效预警装置与轴封装置接合示意图；

图4是根据本发明的一实施例说明轴封失效预警装置与轴封装置的架构示意图；

图5是根据本发明的一实施例说明轴封预警的方法流程图。

【符号说明】

100、200、300、400轴封失效预警装置

110、210本体

120、220、320、420预警轴心

130、230密封模块

212第一表面

214、414腔室

216第二表面

232密封环

240固定扣件

250防拆盖板

260保护盖

900轴封装置

910前端磁流体

920后端磁流体

930真空端

940中间流道

950轴心钻孔

960大气端

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，通过说明书中所公开的内容，熟悉所述领域中的技术者将领会多媒体讯号传输装置及其传输方法，并能轻易地了解本发明的功效与优点。然所述领域的熟习技艺者须了解本创作亦可在不具备这些细节的条件下实行。此外，文中不会对一些已熟知的结构或功能或是作细节描述，以避免各种实施例间不必要相关描述的混淆，以下描述中使用的术语将以最广义的合理方式解释，即使其与本发明某特定实施例的细节描述一起使用。

本发明将以较佳实施例及观点加以叙述以解释本发明的结构，仅用来说明而非用以限制本发明的申请专利范围，因此，除说明书中的较佳实施例外，本发明也可广泛实行于其他实施例中。

本发明的轴封失效预警装置100可适用于磁流体轴封装置，但不以此为限，还可以应用其他具有轴封内与轴封外具有压力差的轴封装置。图1是根据本发明的一实施例说明轴封失效预警装置100的基本架构示意图。在此实施例中，本发明提供一种轴封失效预警装置100，适用于各种磁流体轴封装置，至少包含本体110、预警轴心120以及密封模块130，本发明的轴封失效预警装置100通过密封模块130与轴封装置接合，利用轴封装置的轴封内外的压力差使预警轴心120做动，以提醒使用者轴封即将失效。

图2a是根据本发明的一实施例说明轴封正常时的轴封失效预警装置200架构示意图。在此实施例中，轴封失效预警装置200包含本体210，具有腔室214；密封模块230，配置于本体210的第一表面212上，用以耦接轴封装置，其中第一表面212为轴封失效预警装置200与轴封装置接触的表面，第一表面212具有孔洞贯穿腔室214；以及预警轴心220，配置于腔室214内。

参阅图2a所示，在一实施例中，密封模块230可包括多个密封环232，用以密封轴封装置，但不限于此，密封环232还可放置于预警轴心220的底部或预警轴心220的侧边(挖槽)，利于接合或密封腔室214。应注意的是，密封环232可为o型环，但不限于此，还可为x型环等其他形状的密封环，可视轴封装置搭配适合的密封环232。在一实施例中，密封模块230与轴封装置相接合，其中适用可接合的轴径为至密封环232(密封件)的置放还可包括在本体210或预警轴心220挖槽放置，但还不限于此，还包括在预警轴心220或本体210上放置的密封件，以及本领域通常知识者能理解的各种用以密封的密封环或密封件。

参阅图2a所示，在一实施例中，密封模块230具有锁附螺纹，用以与轴封装置接合并锁上轴封装置，密封模块230的锁附螺纹与密封环232均为确保轴封失效预警装置200能与轴封装置有效密合并使得腔室214与轴封装置能连通以建立一个腔室-轴封装置的连通空间。

参阅图2a所示，在一实施例中，轴封失效预警装置200还可包括一固定扣件240，配置于预警轴心220上，用以固定预警轴心220的初始位置并防止预警轴心220向外移动脱离腔室214。在一实施例中，轴封失效预警装置200还可包括防拆盖板250，盖于固定扣件240上，可同时避免固定扣件240及预警轴心220脱离轴封失效预警装置200，并可防止非设备使用者误拆预警轴心220。

参阅图2a与图2b所示，在一实施例中，轴封失效预警装置200还可包括保护盖260，其材质可为压克力，盖于本体210的第二表面216上，能保护预警轴心220，避免外部环境移动预警轴心220，同时避免使用者或外力接触预警轴心220以确保观测环境不受其他因素影响。其中第二表面216为相对于第一表面212的轴封失效预警装置200另一方向的表面，预警轴心220嵌于第二表面上216，并可于第二表面216上下移动以让使用者可轻易观察预警轴心220的位置。

图2b是根据本发明的一实施例说明轴封异常时的轴封失效预警装置200的内部架构示意图。在此实施例中，轴封失效预警装置200包含本体210，具有腔室214；密封模块230，配置于本体210的第一表面上，用以耦接轴封装置，其中第一表面为轴封失效预警装置200与轴封装置接触的表面，第一表面具有孔洞贯穿腔室214；以及预警轴心220，配置于214腔室内。

参阅图2b所示，在一实施例中，密封模块230可包括多个密封环232，用以密封轴封装置，但不限于此，密封环232还可放置于预警轴心220的底部或预警轴心220的侧边，利于接合或密封腔室214。应注意的是，密封环232可为o型环，但不限于此，还可为x型环等其他形状的密封环，可视轴封装置搭配适合的密封环232。在一实施例中，密封模块230与轴封装置相接合，其中适用可接合的轴径为至

参阅图2b所示，在一实施例中，密封模块230具有锁附螺纹，用以与轴封装置接合并锁上轴封装置，密封模块230的锁附螺纹与密封环232皆为确保轴封失效预警装置200能与轴封装置有效密合并使得腔室214与轴封装置能连通以建立一个腔室-轴封装置的连通空间。

参阅图2b所示，在一实施例中，轴封失效预警装置200还可包括固定扣件240，配置于预警轴心220上，用以固定预警轴心220的初始位置并防止预警轴心220向外移动脱离腔室214。在一实施例中，轴封失效预警装置200还可包括防拆盖板250，盖于固定扣件240上，可同时避免固定扣件240及预警轴心220脱离轴封失效预警装置200，并可防止非设备使用者误拆预警轴心220。

参阅图2b所示，在一实施例中，轴封失效预警装置200还可包括保护盖260，其材质可为压克力，盖于本体210的第二表面216上，能保护预警轴心220，避免外部环境移动预警轴心220，同时避免使用者或外力接触预警轴心220以确保观测环境不受其他因素影响。其中第二表面216为相对于第一表面212的轴封失效预警装置200另一方向的表面，预警轴心220嵌于第二表面216上，并可于第二表面216上下移动以让使用者可轻易观察预警轴心220的位置。

参阅图2a及图2b所示，在一实施例中，于图2a中，当轴封失效预警装置200所连接的轴封装置未失效时，预警轴心220的位置靠近第二表面216，意即预警轴心220与固定扣件240接触，而使用者透过保护盖260可轻易观察到预警轴心220。在图2b中，当预警轴心220因压力差向腔室214的方向移动时，此时预警轴心220的位置靠近第一表面214，使用者无法透过保护盖260观测到预警轴心，此时使用者即可察觉轴封装置的轴封即将失效并获得预警。

参阅图2a及图2b所示，在一实施例中，预警轴心220还可包括一表面涂层(未显示于图)，涂覆于所述预警轴心220上，以增加预警的灵敏度。此预警轴心220上的表面涂层为特殊材料的涂层，能使预警轴心220的表面更加光滑，因此在侦测时可增加侦测的灵敏度，更快预警到轴封装置失效的状况。预警轴心220在预警移动过程中，会与密封环232直接摩擦，因此预警轴心220上的表面摩擦力则影响预警的灵敏度。表面涂层所使用的材料可为各种使得预警轴心220表面摩擦力较低的材料，而使预警轴心220的表面摩擦力系数范围为0.1至3之间。

承前所述，在一较佳实施例中，表面涂层的材料可为铁氟龙(聚四氟乙烯polytetrafluoroethene)，表面涂层使用铁氟龙将使得预警轴心220的表面具有较低的摩擦力系数，举例而言，约为0.1，则以涂覆铁氟龙的预警轴心220在预警的侦测上有较高的灵敏度。另一方面，铁氟龙材质热膨胀系数较大，使用铁氟龙做为表面涂层的材料，相较于整个预警轴心皆使用铁氟龙作为材料，更能降低预警装置200受到热膨胀的影响。

图3是根据本发明的一实施例说明轴封失效预警装置300与轴封装置900接合示意图。参阅图3所示，轴封失效预警装置300放置于轴封装置900的最上端，轴封失效预警装置300将与轴封装置900锁合，而在轴封未失效前，使用者可清楚看到预警轴心320的位置，以了解轴封是否即将失效。

图4是根据本发明的一实施例说明轴封失效预警装置400与轴封装置900的架构示意图。参阅图4所示，轴封装置900包含两道磁封910、920、轴心钻孔950及中间流道940，中间流道940通常为2mm左右的圆孔，轴封内部则为真空端930。在一实施例中，轴封装置900通过磁封910、920分隔出两个空间，同时磁流体轴封910、920且具有阻隔两个空间压力差的能力，举例而言，磁流体轴封910、920可承受真空端与大气端的压力差。

参阅图4所示，在一实施例中，若制程需在真空环境进行，腔体内部装上磁流体轴封900后，磁封位置左侧形成一个封闭空间，再使用真空抽气帮浦，把内部抽成真空状态此时轴封内为真空端930。而轴封装置900与轴封失效预警装置400接合后，其中轴封装置900的两道磁流体轴封910、920之间、中间流道940、轴心钻孔950以及轴封失效预警装置400的腔室214形成封闭空间，且为一大气压。因此，磁流体轴封910、920隔绝了两个空间，真空端930及大气端960，磁流体轴封910、920能承受大气端与真空端的压差。

参阅图4所示，在一实施例中，当前端磁流体910失效后，仅靠后端磁流体920做阻隔，而两道磁流体间至轴封失效预警器400的内部为平衡内外压力，气体会瞬间被吸往真空端，使预警轴心420感测压力差，因而连动拉动轴封失效预警器400的预警轴心420。预警轴心420向轴封装置900移动后向所述轴封装置的方向移动时，使用者透过观察所述预警轴心420可得知所述轴封装置的轴封即将失效而具有预警效果，并能让使用者有缓冲时间发现与进行磁流体轴封的更换，让制程中的产品损失降到最低。

图5是根据本发明的一实施例说明轴封预警的方法流程图500。参阅图5所示，对应上述的轴封失效预警装置100及相关图标图1～4，以下对于轴封失效警示方法500的步骤510至550进行详细阐述。

参阅图5所示，在步骤510中，通过密封模块230将轴封失效预警装置200与轴封装置900密合。密封模块230可包括多个密封环232，用以密封轴封装置，但不限于此，密封环232还可放置于预警轴心220的底部或预警轴心220的侧边，利于接合或密封腔室214。应注意的是，密封环232可为o型环，但不限于此，还可为x型环等其他形状的密封环，可视轴封装置搭配适合的密封环232。在一实施例中，密封模块230与轴封装置乡接合，其中适用可接合的轴径为至

参阅图5所示，在步骤510中，在一实施例中，密封模块230具有锁附螺纹，用以与轴封装置接合并锁上轴封装置，密封模块230的锁附螺纹与密封环232皆为确保轴封失效预警装置200能与轴封装置有效密合并使得腔室214与轴封装置能连通以建立一个腔室-轴封装置的连通空间。

参阅图5所示，在步骤510中，在一实施例中，轴封失效预警装置200还可包括固定扣件240，配置于预警轴心220上，用以固定预警轴心220的初始位置并防止预警轴心220向外移动脱离腔室214。在一实施例中，轴封失效预警装置200还可包括防拆盖板250，盖于固定扣件240上，可同时避免固定扣件240及预警轴心220脱离轴封失效预警装置200，并可防止非设备使用者误拆预警轴心220。

参阅图5所示，在步骤510中，在一实施例中，轴封失效预警装置200还可包括保护盖260，其材质可为压克力，盖于本体210的第二表面上，能保护预警轴心220，避免外部环境移动预警轴心220，同时避免使用者或外力接触预警轴心220以确保观测环境不受其他因素影响。

参阅图5所示，在步骤520中，900轴封装置的轴心钻孔950与轴封失效预警装置400的腔室414连通。若制程需在真空环境进行，腔体内部装上磁流体轴封900后，形成一个封闭空间，再使用真空抽气帮浦，把内部抽成真空状态此时轴封内为真空端930。而轴封装置900与轴封失效预警装置400接合后，其中轴封装置900的两道磁流体轴封910、920之间、中间流道940、轴心钻孔950以及轴封失效预警装置400的腔室214形成封闭空间，且为一大气压。因此，磁流体轴封910、920隔绝了两个空间，真空端930及大气端960，磁流体轴封910、920能承受大气端与真空端的压差。

参阅图5所示，在步骤530中，当轴封装置即将完全失效时，轴封装置的磁封受损，在一实施例中，轴心温度过高、固体沉积阻塞、腐蚀性气体侵入或装置本身老化故障造成前端磁流体910磁流体即将失效。在步骤540中，在一实施例中，在磁流体轴封未完全失效前，举例而言，当前端磁流体轴封910失效后，仅靠后端磁流体920做阻隔，两道磁流体间至轴封失效预警器400腔室的内部，气体会瞬间被吸往真空端930，使预警轴心420感测压力差。在步骤550中，在一实施例中，压力差拉动轴封失效预警器400的预警轴心420，使得预警轴心420向轴封装置900的方向移动，以提示使用者轴封装置900即将失效。

参阅图1与图4所示，在一实施例中，轴封失效警示装置100在下列状况仍能维持绝佳的警示效果，可有效的提示使用者轴封即将失效的状况：在不受外力冲击下，侦测范围为1～10*e-7torr、适用温度范围为0～80℃、轴径范围为至且适用活性或非活性器体。

本发明的轴封失效预警装置及方法，除了可对使用者提起轴封失效的预警外，相较于现有的氦气测漏以判别轴封是否失效的技术，更具有能兼顾安装方便、节省大量失效检测时间以及能在轴封未完全失效前早一步提出警示的功效。

本文所述的“一实施例”或“一个实施例”意指被包含在至少一实施例中的实施例所述的一特定特征、结构和特性。因此，本文通篇中的各处的语句“在一实施例”或“在一个实施例”不一定意指相同实施例，但可能指向同一实施例。此外，从本文揭示的内容可知，在一或多实施例中，如现有的该项技艺者所知，特定的特征、结构或特性可以用任何适当方式结合。在未脱离本发明申请专利范围较广的情况下，说明书可以做各种修正，且上述详细多名可作为支撑。本发明并不仅限定于特定形式、图式以及如说明书揭露的详细信息。因此，说明书与图式可作为一种描述说明，而非用以限制本发明。

虽然在这里已阐明与解释特定实施例与所揭露的应用，该实施例并不意图局限于精确解释，需了解，在不背离本发明所揭露的精神与范畴下，本发明所揭露于此的组件与其的各种修正、变更、对于此领域的技术者为显而易见的加以排列的延伸、操作、该方法的细节，以及在此所揭露的装置与方法将不被局限，且应包含于下述专利申请范围内。