提高高線速度和靜止磁性液體密封壽命的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及提高高線速度和靜止磁性液體密封壽命的新方法，屬于機(jī)械工程密封領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性液體密封具有零泄漏、長壽命、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，因而在密封領(lǐng)域獲得了廣闊的應(yīng)用。隨著航空、軍工、能源、電力等行業(yè)的快速發(fā)展，對密封提出了越來越高的要求。比如航空發(fā)電機(jī)、電廠汽輪機(jī)等的密封要求達(dá)到零泄漏，這是除了磁性液體密封外其他密封無法滿足的，然而這些密封領(lǐng)域經(jīng)常遇到高線速度的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)境，或者靜止密封環(huán)境下要求密封壽命很長的問題?，F(xiàn)有的磁性液體密封裝置典型結(jié)構(gòu)如公開號為CN102518811A和CN202091519U的專利所述，這些磁性液體密封裝置密封性能良好但只能適用于低線速度的旋轉(zhuǎn)密封?，F(xiàn)有的耐較高線速度的磁性液體密封裝置如公開號為CN103925372A和CN103925371A的專利所述，這些磁性液體密封裝置在一定程度上解決了較高線速度的磁性液體旋轉(zhuǎn)密封問題，但是加工復(fù)雜，成本較高，也不能解決磁性液體長期靜密封下團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生?，F(xiàn)有的提高磁性液體密封性能的磁性液體密封裝置如公開號為CN103939618A、CN1912428等專利所述，這些磁性液體密封裝置一定程度上減少了磁性液體發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象或者提高了聚磁效果，但是不能解決磁性液體高線速度旋轉(zhuǎn)密封的問題。現(xiàn)有的這些磁性液體密封裝置都是將永磁體作為單一磁源來提供磁場的。然而，當(dāng)磁性液體應(yīng)用于高線速度旋轉(zhuǎn)密封時將會引起較大的摩擦耗散，磁性液體發(fā)熱量變大，溫度升高，從而導(dǎo)致磁性下降，粘度減小，基載液揮發(fā)量變大，耐壓能力和密封壽命都會下降。當(dāng)磁性液體應(yīng)用于靜止密封時會由于磁性液體長期處于穩(wěn)定的強(qiáng)磁場下發(fā)生磁性顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，使得磁性顆粒與基載液分離，密封壽命下降。本發(fā)明提出了提高高線速度和靜止磁性液體密封壽命的新方法，不僅能夠解決高線速度的旋轉(zhuǎn)密封問題，還能夠解決靜密封環(huán)境下存在的問題，而且提高了兩種密封環(huán)境下磁性液體密封壽命。這對拓寬磁性液體密封應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)一步提高磁性液體高線速度旋轉(zhuǎn)密封和靜止密封壽命具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有的磁性液體密封裝置用于高線速度的旋轉(zhuǎn)密封時存在著磁性液體發(fā)熱量過大而導(dǎo)致的密封性能變差，密封壽命降低的問題；用于靜止密封時存在著磁性液體長期處于穩(wěn)定的強(qiáng)磁場下發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象而導(dǎo)致的密封壽命下降的問題。因此提供提高高線速度和靜止磁性液體密封壽命的新方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]提高高線速度和靜止磁性液體密封壽命的新方法，該方法包括:
[0006]步驟一將N個鐵芯圓環(huán)套在N個圓柱形永磁體的外圓柱面，構(gòu)成N個帶鐵芯圓環(huán)的圓柱形永磁體；
[0007]將電磁線圈纏繞在N個帶鐵芯圓環(huán)的圓柱形永磁體的外圓柱面上，電磁線圈、N個鐵芯圓環(huán)和N個圓柱形永磁體形成N個磁源組件；
[0008]步驟二將第二密封圈嵌入左極靴外圓上的密封槽內(nèi)，形成帶密封圈的左極靴，第一密封圈嵌入右極靴外圓上的密封槽內(nèi)，形成帶密封圈的右極靴；
[0009]步驟三將N個磁源組件安裝在帶密封圈的左極靴的右端面處，N個磁源組件沿圓周方向均勻分布，將帶密封圈的右極靴安裝在N個磁源組件的右端面，形成密封組件；
[0010]步驟四將密封組件推入外殼內(nèi)的凸臺右端面處，通過螺釘與外殼上的螺紋連接，將端蓋固定在外殼的右端面處，使密封組件軸向固定；
[0011]將電磁線圈的接頭通過外殼上的徑向通孔a引出，電磁線圈的接頭與外殼上的徑向通孔a之間的間隙通過密封膠進(jìn)行密封；
[0012]所述鐵芯圓環(huán)套在圓柱形永磁體的外圓柱面上，將電磁線圈纏繞在鐵芯圓環(huán)的外圓柱面上，增加了電磁線圈產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度；
[0013]所述電磁線圈、鐵芯圓環(huán)和圓柱形永磁體形成磁源組件，電磁線圈的接頭通過外殼上的徑向通孔a引出，電磁線圈的接頭與外殼上的徑向通孔a之間的間隙通過密封膠進(jìn)行密封，避免密封組件和外殼之間的氣體泄漏；
[0014]電磁線圈的接頭與外接電源相連，改變電流方向可以使產(chǎn)生的電磁場方向與永磁體產(chǎn)生的磁場方向相同，磁場疊加強(qiáng)度增強(qiáng)，磁性液體的導(dǎo)熱系數(shù)變大；不間斷地或者定周期地改變電流大小可以改變磁場強(qiáng)度，提供磁場梯度，使磁性液體的磁性顆粒與基載液之間發(fā)生相對運(yùn)動，增強(qiáng)磁性液體自身的對流傳熱，還可以減少磁性液體因長期處于穩(wěn)定的強(qiáng)磁場下團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生，提高磁性液體密封性能，延長磁性液體密封壽命；
[0015]所述圓柱形永磁體的個數(shù)和鐵芯圓環(huán)的個數(shù)N = 2 R/d，R為磁源組件所在位置的半徑，d為磁源組件的直徑；
[0016]所述電磁線圈、鐵芯圓環(huán)和圓柱形永磁體還可以有其他組合形式，將圓柱形永磁體中心開孔，在圓柱形永磁體的內(nèi)外圓柱面安裝鐵芯圓環(huán)，也可以只在開孔的圓柱形永磁體的外圓柱面或者內(nèi)圓柱面安裝鐵芯圓環(huán)，再在帶有鐵芯圓環(huán)的圓柱形永磁體的外圓柱面上纏繞電磁線圈，形成磁源組件；
[0017]所述N個磁源組件的環(huán)形排列也可以有多種形式，將不同組合形式的N個磁源組件交替環(huán)形排列，也可以將N個磁源組件和纏繞電磁線圈的鐵芯交替環(huán)形排列。
[0018]本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果:
[0019](I) N個鐵芯圓環(huán)套在N個圓柱形永磁體的外圓柱面上，電磁線圈纏繞在N個鐵芯圓環(huán)的外圓柱面上，電磁線圈、N個鐵芯圓環(huán)和N個圓柱形永磁體形成N個磁源組件。N個圓柱形永磁體提供穩(wěn)定的強(qiáng)磁場保證磁性液體密封條件；鐵芯圓環(huán)增強(qiáng)了電磁線圈產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度，達(dá)到了聚磁效果，由此可以減少通入電磁線圈的電流強(qiáng)度，適當(dāng)減少電磁線圈的體積；電磁線圈的接頭與外接電源相連，通過控制電流方向，可以使電磁場方向與永磁體產(chǎn)生的磁場方向相同，磁場強(qiáng)度疊加后增強(qiáng)，使得磁性液體的導(dǎo)熱系數(shù)變大。
[0020](2)不間斷地或者定周期地改變電流大小，改變電磁場強(qiáng)度，從而改變施加在磁性液體上的磁場強(qiáng)度，提供磁場梯度，使得磁性液體的磁性顆粒與基載液之間發(fā)生相對運(yùn)動，提高磁性液體的對流傳熱，還可以防止靜止密封狀態(tài)下磁性液體因長期處于穩(wěn)定的強(qiáng)磁場下團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生。
[0021]總之，提高高線速度和靜止磁性液體密封壽命的新方法不僅能提高密封間隙內(nèi)磁性液體的傳熱性能，降低密封間隙內(nèi)磁性液體溫度，使得磁性液體用于高線速度旋轉(zhuǎn)密封時密封壽命延長；還能提高磁性液體用于靜止密封時的密封壽命。此外，該密封裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于加工，易于裝配。
【附圖說明】
[0022]圖1提高高線速度和靜止磁性液體密封壽命的裝置的主視圖。
[0023]圖2圖1的A-A剖