一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械工程密封领域。
【背景技术】
[0002]磁性液体密封具有零泄漏、长寿命、高可靠性等优点，因而在密封领域获得了广阔的应用。随着航空、军工、能源、电力等行业的快速发展，对密封提出了越来越高的要求。比如航空发电机、电厂汽轮机等的密封要求达到零泄漏，这是除了磁性液体密封外其他密封无法满足的，然而这些密封领域经常遇到高线速度的旋转密封环境，或者静止密封环境下要求密封寿命很长的问题。现有的磁性液体密封装置典型结构如公开号为CN102518811A和CN202091519U的专利所述，这些磁性液体密封装置密封性能良好但只能适用于低线速度的旋转密封。现有的耐较高线速度的磁性液体密封装置如公开号为CN103925372A和CN103925371A的专利所述，这些磁性液体密封装置在一定程度上解决了较高线速度的磁性液体旋转密封问题，但是加工复杂，成本较高。现有的提高磁性液体密封性能的磁性液体密封装置如公开号为CN103939618A、CN1912428A等专利所述，这些磁性液体密封装置一定程度上提高了磁性液体密封寿命或者密封性能，但是不能解决磁性液体高线速度旋转密封的问题。磁性液体应用于高线速度旋转密封时将会弓I起较大的摩擦耗散，磁性液体发热量变大，温度升高，从而导致磁性下降，粘度减小，基载液挥发量变大，耐压能力和密封寿命都会下降。磁性液体应用于静止密封时会因为磁性液体长期处于稳定的强磁场下发生磁性颗粒团聚现象，使得磁性颗粒与基载液分离，密封寿命下降。本发明提出了一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置，不仅能够适应于高线速度的旋转密封，还能够适应于静密封环境，而且保证两种密封环境下磁性液体密封性能良好，密封寿命延长。这对拓宽磁性液体密封应用领域，进一步提高磁性液体高线速度旋转密封和静止密封寿命具有重要意义。
【发明内容】
[0003]本发明需要解决的技术问题是，现有的磁性液体密封装置用于高线速度的旋转密封时存在着磁性液体发热量过大而导致的密封性能变差、密封寿命下降的问题；用于静止密封时存在着磁性液体长期处于稳定的强磁场下发生团聚现象而导致的密封寿命降低的问题。因此提供一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置，构成该装置包括:
[0006]外壳、左极靴、N个圆柱形永磁体、电磁线圈、右极靴、端盖、螺钉、第一密封圈、第二密封圈；
[0007]构成该装置的各部分之间的连接:
[0008]所述电磁线圈缠绕在N个圆柱形永磁体的外圆柱面上，形成N个磁源组件；
[0009]所述第二密封圈安装在左极靴的外圆上的密封槽内，形成带密封圈的左极靴，第一密封圈安装在右极靴的外圆上的密封槽内，形成带密封圈的右极靴；
[0010]所述N个磁源组件安装在带密封圈的左极靴的右端面，N个磁源组件沿圆周方向均匀分布，将带密封圈的右极靴安装在N个磁源组件的右端面，上述装配完成后形成密封组件；
[0011]将密封组件安装在外壳内的凸台右端面处；
[0012]所述电磁线圈的接头通过外壳上的径向通孔a引出，电磁线圈的接头与外壳上的径向通孔a之间的间隙通过密封胶进行密封；
[0013]所述端盖安装在外壳的右端面，通过螺钉连接将端盖与外壳固定。
[0014]所述N个圆柱形永磁体的外圆柱面上缠绕有电磁线圈，电磁线圈的接头与外接电源相连，改变电流方向可以使得产生的电磁场方向与永磁体产生的磁场方向相同，磁场叠加强度增强，磁性液体的导热系数变大；不间断地或者定周期地改变电流大小可以改变磁场强度，提供磁场梯度，使磁性液体的磁性颗粒与基载液之间发生相对运动，增强磁性液体自身的对流传热，还可以减少磁性液体因长期处于稳定的强磁场下团聚现象的发生，提高磁性液体密封性能，延长磁性液体密封寿命。
[0015]所述电磁线圈的接头通过外壳上的径向通孔a引出，电磁线圈的接头与外壳上的径向通孔a之间的间隙通过密封胶进行密封，避免密封组件和外壳之间的气体泄漏。
[0016]所述圆柱形永磁体的个数N = 2π R/d，R为磁源组件所在位置的半径，d为磁源组件的直径。
[0017]本发明和已有技术相比所具有的有益效果:
[0018](I)N个圆柱形永磁体的外圆柱面上缠绕电磁线圈形成N个磁源组件，N个圆柱形永磁体提供稳定的强磁场保证磁性液体密封条件，电磁线圈的接头与外接电源相连，通过控制电流方向，可以使电磁场方向与永磁体产生的磁场方向相同，磁场强度叠加后增强，使得磁性液体的导热系数变大，传热性能增强。
[0019](2)不间断地或者定周期地改变电流大小从而改变施加在磁性液体上的磁场强度，提供磁场梯度，使得磁性液体的磁性颗粒与基载液之间发生相对运动，提高磁性液体的对流传热，还可以防止静止密封状态下磁性液体因长期处于稳定的强磁场下发生团聚现象。
[0020]总之，一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置，不仅能提高密封间隙内磁性液体的传热性能，使得磁性液体用于高线速度旋转密封时密封性能提高，密封寿命延长；还能提高磁性液体用于静止密封时的密封寿命。此外，该密封装置结构简单紧凑，制造成本低，便于加工，易于装配。
【附图说明】
[0021]图1一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置的主视图。
[0022]图2图1的A-A剖面图
[0023]图3磁源组件的主视图。
[0024]图4外壳的主视图。
【具体实施方式】
[0025]以附图为【具体实施方式】对本发明作进一步说明:
[0026]一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置，如图1、2，该装置包括:外壳1、左极靴2、N个圆柱形永磁体3、电磁线圈4、右极靴5、端盖6、螺钉7、第一密封圈8_1、第二密封圈8-2。
[0027]构成该装置的各部分之间的连接:
[0028]所述电磁线圈4缠绕在N个圆柱形永磁体3的外圆柱面上，形成N个磁源组件，磁源组件如图3所示，电磁线圈的接头与外接电源相连；
[0029]所述第二密封圈8-2安装在左极靴2的外圆上的密封槽内，形成带密封圈的左极靴，第一密封圈8-1安装在右极靴5的外圆上的密封槽内，形成带密封圈的右极靴；
[0030]所述N个磁源组件安装在带密封圈的左极靴的右端面，N个磁源组件沿圆周方向均匀分布，将带密封圈的右极靴安装在N个磁源组件的右端面，上述装配完成后形成密封组件；
[0031]将密封组件安装在外壳I内的凸台右端面处；
[0032]所述电磁线圈4的接头通过外壳I上的径向通孔a引出，如图4所示，电磁线圈4的接头与外壳I上的径向通孔a之间的间隙通过密封胶进行密封；
[0033]所述端盖6安装在外壳I的右端面处，通过螺钉7连接，将端盖6与外壳I固定。
[0034]所述圆柱形永磁体3的个数N = 2 R/d，R为磁源组件所在位置的半径，d为磁源组件的直径，如图2所示。
[0035]外壳I和端盖6均采用非导磁性材料，如不锈钢。
[0036]左极靴2和右极靴5均选用导磁性能良好的材料，如电工纯铁。
[0037]永磁体3选用钕铁硼。
[0038]所述N个圆柱形永磁体3的外圆柱面上缠绕有电磁线圈4，电磁线圈4的接头与外接电源相连，通过改变电流方向和大小来控制磁场强度。当电磁场方向与永磁体产生的磁场方向相同时，磁场强度叠加，磁性液体导热系数增大；当改变电流大小时，产生磁场梯度，使得磁性液体的磁性颗粒与基载液之间发生相对运动，磁性液体的对流传热增强，同时还可以减少长期处于静止密封状态下磁性液体团聚现象的发生。一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置，提高了磁性液体的传热性能，耐压能力增强，密封寿命延长，更加能够适应高线速度的旋转密封；减少了磁性液体长期在稳定强磁场下的团聚现象，提高了磁性液体的静密封寿命。
【主权项】
1.一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置，构成该装置包括: 外壳(1)、左极靴(2)、N个圆柱形永磁体(3)、电磁线圈(4)、右极靴(5)、端盖(6)、螺钉(7)、第一密封圈(8-1)、第二密封圈(8-2)； 构成该装置的各部分之间的连接: 所述电磁线圈(4)缠绕在N个圆柱形永磁体(3)的外圆柱面上，形成N个磁源组件； 所述第二密封圈(8-2)安装在左极靴(2)的外圆上的密封槽内，形成带密封圈的左极靴，第一密封圈(8-1)安装在右极靴(5)的外圆上的密封槽内，形成带密封圈的右极靴； 所述N个磁源组件安装在带密封圈的左极靴的右端面，N个磁源组件沿圆周方向均匀分布，将带密封圈的右极靴安装在N个磁源组件的右端面，上述装配完成后形成密封组件； 将密封组件安装在外壳(I)内的凸台右端面处； 所述电磁线圈⑷的接头通过外壳⑴上的径向通孔a引出，电磁线圈(4)的接头与外壳(I)上的径向通孔a之间的间隙通过密封胶进行密封； 所述端盖(6)安装在外壳(I)的右端面处，通过螺钉(7)将端盖(6)与外壳(I)固定； 其特征在于: 所述N个圆柱形永磁体(3)的外圆柱面上缠绕有电磁线圈(4)，电磁线圈(4)的接头与外接电源相连； 所述电磁线圈⑷的接头通过外壳⑴上的径向通孔a引出，电磁线圈(4)的接头与外壳(I)上的径向通孔a之间的间隙通过密封胶进行密封，避免密封组件和外壳之间的气体泄漏。
2.根据权利要求1所述的一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置，其特征在于: 所述圆柱形永磁体(3)的个数N = 2 R/d，R为磁源组件所在位置的半径，d为磁源组件的直径。
【专利摘要】一种提高高线速度和静止磁性液体密封寿命的装置，属于机械工程密封领域。解决了现有磁性液体高线速度旋转密封间隙内磁性液体因发热量过大而导致的寿命降低问题，以及静止密封过程中由于长时间稳定强磁场作用发生磁性液体团聚现象从而导致密封寿命下降的问题。该装置包括：左极靴(2)、N个圆柱形永磁体(3)、电磁线圈(4)、右极靴(5)等零件。改变缠绕在圆柱形永磁体(3)外圆柱面的电磁线圈(4)的电流方向，使得电磁场方向与永磁体产生的磁场方向相同，通过磁场叠加增强磁性液体的导热性能；改变电流大小提供磁场梯度，增强磁性液体对流传热，减少磁性液体团聚现象。对拓宽磁性液体密封应用领域，提高磁性液体密封寿命具有重要意义。
【IPC分类】F16J15-43
【公开号】CN204372179
【申请号】CN201520012682
【发明人】李德才, 程艳红, 王忠忠
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月8日