專(zhuān)利名稱(chēng)：低溫大直徑磁性液體密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械工程密封技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于軍工、船舶、航海、航天航空等領(lǐng)域中溫度在-40℃下，密封軸徑大于160mm的真空密封或正壓密封。
背景技術(shù)：
磁性液體是伴隨科技發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型功能材料，具有磁性材料的可磁化性能和液體的流動(dòng)性能。自60年代帕皮訥(Papell)在研究宇航服的動(dòng)態(tài)密封時(shí)首先制備及應(yīng)用了磁性液體以來(lái)，它在短短30多年的發(fā)展歷程中取得了日夜深入的研究，并廣泛應(yīng)用到機(jī)械、電子、航空、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域，其中應(yīng)用較成熟的要數(shù)磁性液體旋轉(zhuǎn)軸密封，許多公司已生產(chǎn)出產(chǎn)品，這些產(chǎn)品中，密封軸的直徑為5～40mm，密封溫度在0～20℃之間。但實(shí)際中，在某些特殊領(lǐng)域要求磁性液體長(zhǎng)期工作在-40℃下，并且要求密封軸徑達(dá)160mm。在此溫度下，磁性液體的粘度將發(fā)生很大的變化，再加上軸徑大，使旋轉(zhuǎn)軸啟動(dòng)扭矩太大以致常常摧毀電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所以盡量減小啟動(dòng)時(shí)的扭矩就成為迫切需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有磁性液體密封的方法不能適用于低溫大直徑條件，因此，提供一種低溫大直徑磁性液體密封裝置，使得低溫條件下大直徑密封件轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩從7kgm降到3kgm，滿(mǎn)足實(shí)際需要。
本發(fā)明的技術(shù)方案根據(jù)低溫、大直徑條件來(lái)設(shè)計(jì)磁性液體密封結(jié)構(gòu)和選擇磁性液體的物理參數(shù)。
低溫大直徑磁性液體密封裝置包括小端蓋、軸承、極靴、外套、軸套、永磁鐵、磁性液體、橡膠密封圈、調(diào)節(jié)墊片、大端蓋、螺釘。安裝時(shí)先將橡膠密封圈嵌入極靴中，然后把軸承、極靴、永磁鐵、極靴、軸承依次緊靠外套內(nèi)凸臺(tái)右側(cè)；將磁性液體均勻地注入軸套上的密封齒后，裝入上面已裝好的軸承、極靴、永磁鐵、極靴、軸承內(nèi)部，用螺釘將小端蓋固定在軸套上，接著將調(diào)節(jié)墊片和大端蓋依次裝在軸承右側(cè)，最后用螺釘相連外套和大端蓋，這樣小端蓋、軸承、極靴、永磁鐵、極靴、軸承、調(diào)節(jié)墊片、大端蓋之間相互壓緊，使密封裝置軸向固定。從而磁性液體在磁場(chǎng)的作用下吸附在密封齒的間隙中，形成可靠密封。
本發(fā)明中使用磁性液體的基載液選用優(yōu)質(zhì)煤油或硅酸鹽脂類(lèi)或二脂類(lèi)，它們?cè)?40℃時(shí)仍具有良好的流動(dòng)性，磁性液體中磁性顆粒的粒徑小于5nm，滿(mǎn)足低溫使用。
本發(fā)明的有益效果是，由于軸套上設(shè)有密封齒及優(yōu)化的齒形參數(shù)，選用優(yōu)質(zhì)煤油或硅酸鹽脂類(lèi)或二脂類(lèi)的基載液和磁性顆粒的粒徑小于5nm，實(shí)現(xiàn)了-40℃時(shí)的大直徑磁性液體密封，使轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩降低，泄漏率低于10-11pal·m3/s，使用壽命長(zhǎng)，而且裝配方法簡(jiǎn)單，克服了原有密封的弊端。


圖1低溫大直徑磁性液體密封裝置結(jié)構(gòu)2低溫大直徑磁性液體密封裝置的軸套剖面3軸套上密封槽A、B局部結(jié)構(gòu)放大4低溫大直徑磁性液體密封裝置的軸套左視中小端蓋1、軸承2、極靴3、外套4、永磁鐵5、極靴6、軸承7、調(diào)節(jié)墊片8、大端蓋9、軸套10、密封槽11、磁性液體12、螺紋孔13、螺釘14、橡膠密封圈15、通孔16、螺紋孔17、密封槽18、螺釘19、密封齒20具體實(shí)施方式
以附圖為具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明低溫大直徑磁性液體密封裝置包括小端蓋1、軸承2、極靴3、外套4、軸套10、軸承7、極靴6、永磁鐵5、磁性液體12、橡膠密封圈15、調(diào)節(jié)墊片8、大端蓋9、螺釘14、螺釘19。安裝時(shí)先將橡膠密封圈15分別嵌入極靴3和極靴6中，然后把軸承2、極靴3、永磁鐵5、極靴6、軸承7依次緊靠外套4內(nèi)凸臺(tái)右側(cè)；將磁性液體12均勻地注入軸套10上的密封齒20后，裝入上面已裝好的軸承2、極靴3、永磁鐵5、極靴6、軸承7內(nèi)部，用螺釘19將小端蓋1固定在軸套10上，接著將調(diào)節(jié)墊片8和大端蓋9依次裝在軸承7右側(cè)，最后用螺釘14相連外套4和大端蓋9，這樣小端蓋1、軸承2、極靴3、永磁鐵5、極靴6、軸承7、調(diào)節(jié)墊片8、大端蓋9之間相互壓緊，使密封裝置軸向固定。從而磁性液體12在磁場(chǎng)的作用下吸附在密封齒20的間隙中，形成可靠密封。
調(diào)節(jié)墊片8在裝配時(shí)調(diào)整軸向距離。
為了裝配簡(jiǎn)單和保護(hù)密封齒，在軸套10的外圓柱面上設(shè)計(jì)放置磁性液體12的密封齒20，見(jiàn)圖2所示。
為了實(shí)現(xiàn)密封裝置在軸徑大于160mm條件下使用，密封齒20的齒形參數(shù)為齒寬0.5mm，齒高2.5mm，A和B結(jié)構(gòu)相同，見(jiàn)圖3所示。極靴3和極靴6與軸套10外圓柱面的間隙為0.1mm，該結(jié)構(gòu)每級(jí)的密封能力能達(dá)到0.5大氣壓。
極靴3和極靴6的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，在外圓柱面上設(shè)放置橡膠密封圈15的槽，極靴3和極靴6兩側(cè)端面各設(shè)計(jì)一個(gè)凸臺(tái)，一個(gè)凸臺(tái)的作用是隔離磁路，防止磁性液體12吸附到軸承2或軸承7；另一個(gè)凸臺(tái)是固定永磁鐵5的位置。極靴3和極靴6材料選用電工純鐵。
磁性液體的基載液選用優(yōu)質(zhì)煤油或硅酸鹽脂類(lèi)或二脂類(lèi)，它們?cè)?40℃時(shí)仍具有良好的流動(dòng)性，耐低溫性能好，磁性液體中磁性顆粒的粒徑小于5nm。這樣可以保證在-40℃時(shí)磁性液體還處在膠體狀態(tài)，粘度小，而且磁性顆粒的粒徑越小，飽和磁化強(qiáng)度越低，從而使轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩降低。
螺紋孔13、通孔16和螺紋孔17是為了和其他裝置相連而設(shè)計(jì)的。
密封槽11和密封槽18是為了使用該密封裝置設(shè)計(jì)的。
外套4、軸套10、調(diào)節(jié)調(diào)片8、大端蓋9、螺釘14和螺釘19都由不銹鋼材料制成。
永磁鐵5選用銣鐵硼材料。
軸承2和軸承7型號(hào)相同。
使用實(shí)例對(duì)直徑為180mm的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行真空密封設(shè)計(jì)，采用8級(jí)極靴密封，極靴與軸套外圓柱面的間隙為0.1mm，齒寬0.5mm，齒高2.5mm，磁性液體為優(yōu)質(zhì)煤油基四氧化三鐵膠體，四氧化三鐵的粒徑為4nm，永磁鐵選用銣鐵硼材料。該裝置在-40℃時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩從7gm降到3kgm，氣體泄漏率小于10-11pal·m3/s，并且無(wú)漏磁問(wèn)題。
密封裝置同樣適用于溫度在-40℃下，密封軸徑大于160mm的正壓密封。
權(quán)利要求
1.一種低溫大直徑磁性液體密封裝置，該裝置包括小端蓋、外套、軸承、極靴、永磁鐵、磁性液體、橡膠密封圈、調(diào)節(jié)墊片、大端蓋；其特征是，軸套(10)安裝在軸承(2)、極靴(3)、永磁鐵(5)、極靴(6)、軸承(7)的內(nèi)部，用螺釘(19)將小端蓋(1)固定在軸套(10)上；在軸套(10)的外圓柱面上設(shè)計(jì)放置磁性液體(12)的密封齒(20)；密封齒(20)的齒形參數(shù)為齒寬0.5mm，齒高2.5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性液體密封，其特征是，所用磁性液體(12)的基載液選用優(yōu)質(zhì)煤油或硅酸鹽脂類(lèi)或二脂類(lèi)，磁性顆粒的粒徑小于5nm。
全文摘要
一種低溫大直徑磁性液體密封裝置，該裝置包括小端蓋、外套、軸套、軸承、極靴、永磁鐵、磁性液體、橡膠密封圈、調(diào)節(jié)墊片、大端蓋。軸套(10)安裝在軸承(2)、極靴(3)、永磁鐵(5)、極靴(6)、軸承(7)的內(nèi)部，用螺釘(19)將小端蓋(1)固定在軸套(10)上；在軸套(10)的外圓柱面上設(shè)計(jì)放置磁性液體(12)的密封齒(20)；密封齒的齒形參數(shù)齒寬0.5mm，齒高2.5mm。磁性液體(12)的基載液選用優(yōu)質(zhì)煤油或硅酸鹽脂類(lèi)或二脂類(lèi)，磁性顆粒的粒徑小于5nm。該裝置在－40℃時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)軸徑大于160mm的密封，并使轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩降低，泄漏率低于10
文檔編號(hào)F16J15/40GK1544834SQ200310113378
公開(kāi)日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月18日
發(fā)明者李德才, 蘭惠清, 何新智, 廖平, 崔海蓉, 炊海春, 許海平 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)