密封液體的多級(jí)磁性液體密封裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種密封液體的多級(jí)磁性液體密封裝置，屬于機(jī)械工程密封技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于磁性液體與被密封介質(zhì)可以互溶或者互相污染情況下的密封。
【背景技術(shù)】
[0002]目前主流的密封方式是機(jī)械密封，然而單純的機(jī)械密封做不到零泄漏，而且磨損量大容易對(duì)密封介質(zhì)或者工作環(huán)境產(chǎn)生污染，磁性液體密封技術(shù)由于其具有零泄漏、無(wú)磨損，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)逐漸被越來(lái)越多的行業(yè)所使用，然而單純的磁性液體密封當(dāng)密封介質(zhì)為液體時(shí)，磁性液體易與被密封的液體互溶或互相污染。
[0003]現(xiàn)有磁性液體密封結(jié)構(gòu)，如對(duì)比文獻(xiàn)I (授權(quán)公告號(hào)CN203670800U的申請(qǐng)專利)所述、對(duì)比文獻(xiàn)2 (公開(kāi)號(hào)CN103775652A的申請(qǐng)專利)所述、對(duì)比文獻(xiàn)3 (公開(kāi)號(hào)CN103759009A的申請(qǐng)專利)所述、對(duì)比文獻(xiàn)4 (公開(kāi)號(hào)CN104165230A的申請(qǐng)專利)所述、對(duì)比文獻(xiàn)5(申請(qǐng)?zhí)朇N201310556884.4的申請(qǐng)專利)所述、對(duì)比文獻(xiàn)6(申請(qǐng)?zhí)朖P平4一119267A的申請(qǐng)專利)所述，當(dāng)密封液體介質(zhì)時(shí)，存在的具體問(wèn)題如下:
[0004]對(duì)比文獻(xiàn)I (授權(quán)公告號(hào)CN203670800U的申請(qǐng)專利)所述的用于密封液體的磁性液體密封裝置，該裝置包括轉(zhuǎn)軸、軸套密封圈、固定銷、軸套、動(dòng)環(huán)、動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)、靜環(huán)密封圈、彈簧、左隔磁環(huán)、左極靴密封圈、左極靴、永磁體、右極靴、右極靴密封圈、右隔磁環(huán)、螺紋端蓋。該專利通過(guò)注入磁性液體作為隔離流體，將被密封介質(zhì)和磁性液體密封隔開(kāi)，避免被密封液體污染磁性液體密封，然而，該專利無(wú)法避免作為隔離流體的磁性液體對(duì)被密封液體介質(zhì)產(chǎn)生的污染，因此不具備實(shí)用價(jià)值。
[0005]對(duì)比文獻(xiàn)2 (公開(kāi)號(hào)CN103775652A的申請(qǐng)專利)所述的一種雙螺旋磁性液體密封裝置，該裝置包括轉(zhuǎn)軸、外殼、左螺旋套、永磁體、右螺旋套、軸套等，該專利通過(guò)螺旋密封和磁性液體密封共同起作用，雖然解決了在機(jī)器啟動(dòng)和停車階段的密封問(wèn)題，但該專利在整個(gè)使用過(guò)程中無(wú)法避免被密封液體介質(zhì)與磁性液體的接觸，因而該專利仍然無(wú)法解決被密封液體介質(zhì)與磁性液體的互溶以及互相污染的問(wèn)題。
[0006]對(duì)比文獻(xiàn)3 (公開(kāi)號(hào)CN103759009A的申請(qǐng)專利)所述的一種流體動(dòng)壓式磁性液體密封裝置，包括螺釘、端蓋、第一密封圈、循環(huán)配管進(jìn)口路徑、磁性液體循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)配管出口路徑、第二密封圈、左極靴、環(huán)形永磁體、右極靴、第三密封圈、外殼、隔磁環(huán)、螺紋端蓋、軸套、第一緊定螺釘、動(dòng)環(huán)、第二緊定螺釘、第四密封圈、第五密封圈、楔狀流體型槽、軸。該專利利用了流體動(dòng)壓密封耐高壓的特點(diǎn)和磁性液體密封零泄漏的特點(diǎn)，雖然可以做到對(duì)液體密封介質(zhì)的零泄漏，然而由于無(wú)法避免被密封液體介質(zhì)與磁性液體的接觸，仍然無(wú)法解決被密封液體介質(zhì)與磁性液體的互溶以及互相污染的問(wèn)題。
[0007]對(duì)比文獻(xiàn)4 (公開(kāi)號(hào)CN104165230A的申請(qǐng)專利)所述的通氣式氣冷磁性液體密封裝置，該裝置包括外殼、第一極靴、第一永磁體、第二極靴、第二永磁體、第三極靴、軸套、螺釘、端蓋、通氣接頭、第一橡膠密封圈、第二橡膠密封圈、第三橡膠密封圈、磁性液體，該專利通入的氣體的作用是帶走熱量冷卻該裝置，通過(guò)磁性液體形成的“O”型密封圈可以達(dá)到零泄漏的密封要求，然而由于無(wú)法避免被密封液體介質(zhì)與磁性液體的接觸，仍然無(wú)法解決被密封液體介質(zhì)與磁性液體的互溶以及互相污染的問(wèn)題。
[0008]對(duì)比文獻(xiàn)5 (申請(qǐng)?zhí)朇N201310556884.4的申請(qǐng)專利)所述的充氣式磁性液體旋轉(zhuǎn)密封裝置，構(gòu)成該裝置包括:墊圈、外殼、第一極靴、第一永磁體、第二極靴、第二永磁體、第三極靴、第三永磁體、第四極靴、螺釘、擋圈、卡簧、軸套、第四橡膠密封圈、第三氣道、第三氣壓控制閥、第三橡膠密封圈、第二氣壓控制閥、第二氣道、第二橡膠密封圈、第一氣壓控制閥、第一氣道、第一橡膠密封圈、橡膠密封圈，該裝置通過(guò)在第一永磁體內(nèi)徑與軸套外徑之間的空腔抽真空，在第二永磁體內(nèi)徑與軸套外徑之間的空腔充入CO2或惰性氣體，在第三永磁體內(nèi)徑與軸套外徑之間的空腔抽真空，使得危險(xiǎn)氣體、尤其是爆炸性氣體不會(huì)與空氣直接接觸，解決了安全隱患問(wèn)題，但該裝置只能用于密封氣體介質(zhì)，當(dāng)被密封介質(zhì)為液體時(shí)，該裝置仍然無(wú)法使磁性液體與被密封液體介質(zhì)分離，因此無(wú)法避免磁性液體與被密封液體介質(zhì)互溶或相互污染。
[0009]對(duì)比文獻(xiàn)6(申請(qǐng)?zhí)朖P平4一 119267A的申請(qǐng)專利)所述的一種充氣式磁性液體旋轉(zhuǎn)密封裝置，該裝置在被密封的裝置內(nèi)部與外部之間形成充氣式磁性流體密封結(jié)構(gòu)，防止內(nèi)部被密封的危險(xiǎn)工作氣體向外部泄漏造成危害，但是該裝置只能用于密封氣體介質(zhì)，當(dāng)被密封介質(zhì)為液體時(shí)，充入的氣體無(wú)法形成氣膜對(duì)液體介質(zhì)形成可靠密封，而且即使可以形成氣膜，在軸靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)都需要充入氣體，因此外接氣泵需要持續(xù)工作，從而造成壽命縮短和能源浪費(fèi)，因此當(dāng)被密封介質(zhì)為液體時(shí)該旋轉(zhuǎn)密封裝置不具有實(shí)用價(jià)值。
[0010]因此急需對(duì)密封裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)，使其能夠避免磁性液體與被密封液體介質(zhì)互溶或相互污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有密封形式由于其自身結(jié)構(gòu)缺陷，當(dāng)密封介質(zhì)為液體時(shí)，磁性液體與被密封的液體互溶或相互污染而導(dǎo)致密封失效。
[0012]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題采取的方案是:
[0013]密封液體的多級(jí)磁性液體密封裝置，該裝置包括外殼、第一軸承、限位環(huán)、第一外殼卡環(huán)、彈簧、靜環(huán)、壓力傳感器與氣壓控制閥、動(dòng)環(huán)、緊定螺釘、左極靴、永磁體、右極靴、隔磁擋環(huán)、外殼橡膠密封圈、左卡環(huán)、擋環(huán)、限位環(huán)橡膠密封圈、靜環(huán)橡膠密封圈、動(dòng)環(huán)橡膠密封圈、第二外殼卡環(huán)、左極靴橡膠密封圈、軸、磁性液體、右極靴橡膠密封圈、第二軸承、右卡環(huán)、螺紋端蓋。
[0014]所述外殼為具有一定壁厚的圓筒狀，一端加工有法蘭盤(pán)，法蘭盤(pán)的端面加工有密封槽，法蘭盤(pán)的四周均勻加工有四個(gè)通孔，外殼的另一端加工有內(nèi)螺紋，外殼體的圓柱外表面上加工有一個(gè)通孔，通孔外接壓力傳感器和氣壓控制閥以及外界壓力氣源，外殼內(nèi)壁加工有兩個(gè)卡環(huán)槽。
[0015]所述軸表面上加工有螺旋槽，螺旋槽的尺寸參數(shù)，即，槽寬、槽深、螺旋槽的螺旋升角和螺旋槽的軸段長(zhǎng)度均按照螺旋密封的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行選取，軸上的螺旋槽起到螺旋密封的作用，對(duì)被密封液體進(jìn)行降壓作用。即，該螺旋槽的螺紋旋進(jìn)方向與軸轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)方向相同，使得在軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該螺紋槽對(duì)其右端的被密封液體產(chǎn)生減壓作用，使軸轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下螺旋槽右端的被密封液體由于螺旋槽的減壓作用所產(chǎn)生的壓力Ptl-Pzh于靜止?fàn)顟B(tài)下螺旋槽右端的被密封液體壓力Po，即，從軸右端向左端看，當(dāng)軸為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槽的旋向應(yīng)該加工成左旋，當(dāng)軸為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槽的旋向應(yīng)該加工成右旋。
[0016]密封腔內(nèi)被密封液體介質(zhì)的壓力為Ptl，軸上螺旋密封槽形成第一級(jí)密封，其耐壓能力為P1，靜環(huán)與動(dòng)環(huán)的結(jié)合力為P2;當(dāng)轉(zhuǎn)軸靜止時(shí)，螺旋密封槽不工作，第二級(jí)密封和第三級(jí)密封之間的腔室內(nèi)為大氣壓，靜環(huán)與動(dòng)環(huán)由于承受被密封液體和彈簧的共同擠壓作用而緊密貼合，從而對(duì)被密封液體進(jìn)行密封；當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋密封槽開(kāi)始工作，通過(guò)向壓力控制閥與外殼上通孔逐漸通入氣體，該氣體壓力為P3，磁性液體密封組件與軸形成的第三級(jí)密封耐壓值P4，壓力關(guān)系滿足P4> P3S P JP2-P1，靜環(huán)與動(dòng)環(huán)被外加氣體分開(kāi)，同時(shí)氣壓在靜環(huán)與動(dòng)環(huán)之間形成氣膜，從而對(duì)被密封液體進(jìn)行密封。該壓力關(guān)系使得在軸靜止時(shí)，由緊閉的靜環(huán)和動(dòng)環(huán)對(duì)被密封液體進(jìn)行密封；在軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從外殼通孔充入氣體，該氣體將靜環(huán)和動(dòng)環(huán)分隔，而該氣體被磁性液體密封構(gòu)成的第三級(jí)密封和被密封液體所封堵，無(wú)法向外界和被密封液體腔內(nèi)泄漏，從而使得氣體在靜環(huán)和動(dòng)環(huán)之間形成氣膜對(duì)被密封的液體進(jìn)行密封，也避免了被密封液體與磁性液體的接觸產(chǎn)生互溶或相互污染，同時(shí)，還可以避免靜環(huán)和動(dòng)環(huán)之間接觸所產(chǎn)生的磨損(如以往機(jī)械密封靜環(huán)和動(dòng)環(huán)之間的磨損)，造成軸在靜止后靜環(huán)和動(dòng)環(huán)緊閉后密封的失效。由磁性液體密封構(gòu)成的第三級(jí)密封無(wú)論在軸轉(zhuǎn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，都完全與被密封液體隔開(kāi)。通過(guò)這種間接方式實(shí)現(xiàn)了磁性液體密封對(duì)液體介質(zhì)的密封。
[0017]所述靜環(huán)的外圓柱面加工有密封槽用于安裝橡膠密封圈，靜環(huán)左端面與彈簧固定連接，右端面加工有凸臺(tái)，靜環(huán)選用硬度不太大且具有一定韌性的材料，靜環(huán)與軸之間的單邊間隙小于或等于限位環(huán)與軸之間的單邊間隙。從而避免被密封液體通過(guò)螺旋槽的加壓后在靜環(huán)與軸之間產(chǎn)生濺射作用。
[0018]所述永磁體為圓環(huán)狀，外徑尺寸與左、右極靴的外徑尺寸相同，材料為銣鐵硼。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020](I)通過(guò)控制外接壓力泵以及壓力控制閥，使得軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸上的螺旋槽起到減壓的作用，同時(shí)通入氣體使得磁性液體與被密封介質(zhì)隔離，避免了磁性液體與被密封介質(zhì)產(chǎn)生互溶和污染且能達(dá)到零泄漏的密封要求；(2)工作過(guò)程中通入氣體使得動(dòng)環(huán)與靜環(huán)被氣膜隔開(kāi)，大大減小了工作轉(zhuǎn)矩且不會(huì)對(duì)工作環(huán)境產(chǎn)生污染，同時(shí)使得動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間不會(huì)造成磨損，從而在軸靜止時(shí)，通過(guò)壓力泵以及壓力控制閥將第二級(jí)密封和第三級(jí)密封之間空腔內(nèi)的氣體抽出，使得動(dòng)環(huán)與靜環(huán)閉合起到靜密封的作用，從而仍然能夠保證零泄漏。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1密封液體的多級(jí)磁性液體密封裝置。
[0022]圖1中:外殼1、第一軸承2、限位環(huán)3、第一外殼卡環(huán)4、彈簧5、靜環(huán)6、壓力控制閥7、動(dòng)環(huán)8、緊定螺釘9、左極靴10、永磁體11、右極靴12、隔磁擋環(huán)13、外殼橡膠密封圈14、左卡環(huán)15、擋環(huán)16、限位環(huán)橡膠密封圈17、靜環(huán)橡膠密封圈1