一种适用于核反应堆主泵密封的磁性液体与机械密封组合密封装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于本发明属于机械工程密封技术领域，特别适用于核反应堆主栗密封。
【背景技术】
[0002]核电正在世界范围内迎来新一轮的高速发展，在控制温室气体排放发展低碳经济的大趋势下，我国也正在大力推进核电建设，核电已经成为国家发展规划中低碳能源供应的重要支柱。核反应堆进行循环的冷却剂常常具有高温高压强放射性等特点，必需严格控制冷却剂的泄漏，其中最关键的是核反应堆主栗的密封。机械密封是一种广泛应用的旋转轴动密封，具有工作稳定、耐压能力强、适用范围广等特点，但是在启动和停机时因为端面间油膜分布不均匀，会产生少量泄漏。目前核反应堆主栗密封主要采用多级机械密封减少泄漏量，但仍然会产生一定量的泄漏，由于泄漏的冷却剂具有放射性会对工作人员身体造成严重伤害，所以需要发明一种可应用于核反应堆主栗的零泄漏密封。磁性液体密封是一种新型密封，其具有严密的密封性、不可测量的泄漏率、长寿命、可靠性高、没有污染等特点；磁性液体密封即使在中断运行时，也不像弹性密封在停机期间受增速和弛豫的影响发生泄漏，磁性液体密封在很多行业发挥着重要的不可替代的作用。采用机械密封和磁性液体密封的组合，可以结合机械密封和磁性液体密封的优点，实现核反应堆主栗密封的零泄漏。目前磁性液体密封多采用轴向密封结构，端面磁液体性密封由于磁路难以设计并且磁性液体磁化强度较低使得密封耐压能力较差。专利申请号201410022967.X的名为一种用于密封液体的磁性液体密封装置的专利给出了一种在机械密封端面上应用的磁性液体密封结构，该结构中磁性液体密封采用了类似轴向磁性液体密封的密封结构，但是由于端面内空间有限，磁铁的体积比轴向磁流体轴封小得多，并且极靴的宽度很窄使得密封的级数很少，磁性液体磁化强度和极靴级数直接影响磁性液体密封的耐压能力，因此这种密封结构只具有很低的密封耐压能力；本专利提出的结构与其区别在于，本结构设计了一种全新的磁性液体密封磁路形式，磁路由静环内永磁体、极靴、磁性液体和永磁动环构成，这种沿轴向分布的磁路只采用一片极靴，增加了密封的级数，与磁路接触的其他结构全部用非导磁材料制作，使得磁路内磁场高度集中且均匀性高，可以使磁性液体达到饱和磁化强度，大大增强了磁性液体密封的耐压能力。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题:
[0004]解决核反应堆主栗密封难以达到零泄漏问题。
[0005]本发明解决其技术问题的技术方案:
[0006]—种适用于核反应堆主栗密封的磁性液体与机械密封组合密封装置，其特征在于:
[0007]该装置包括驱动环、螺钉、限位、骨架油封、压盖、导流套、密封圈、密封座、弹簧、螺钉、推环、静环密封圈、复合静环、永磁动环、动环密封圈、轴套、环形永磁体、极靴、磁性液体；
[0008]复合静环端面上开一定深度的环形沟槽，内部依次嵌入环形永磁体、极靴，并在极靴的极齿上注入一定量磁性液体；
[0009]永磁动环与轴套之间用动环密封圈密封，复合静环与密封座之间用静环密封圈密封；
[0010]永磁动环与复合静环之间通过弹簧预紧力压紧贴合且永磁动环磁极方向与复合静环内嵌入环形永磁体磁极方向相反；
[0011]密封座、复合静环均采用非导磁合金材料制作；永磁动环和环形永磁体均采用高磁能积永磁材料制作；永磁动环和环形永磁体均采用轴向充磁；
[0012]该装置所用磁性液体应选用耐辐射且可以在较高温度下使用的磁性液体类型；
[0013]极靴端面上开有矩形截面形状的极齿，在复合静环(13)与永磁动环(14)端面接触时极齿与动环的间隙为0.1mm。
[0014]本发明所具有的有益效果:
[0015]本发明采用机械密封和磁性液体密封的组合，可以结合机械密封和磁性液体密封的优点，实现核反应堆主栗密封的零泄漏。当该组合密封结构应用于核反应堆主栗密封时，在主栗平稳运转时静环和动环在弹簧压力下紧密贴合且润滑膜稳定，机械密封发挥主要作用，当主栗进行停车或启动时，机械密封端面的润滑膜发生破坏，磁性液体在磁路中形成液体密封圈保证放射性介质不发生泄漏。目前磁性液体密封多采用轴向密封结构，端面磁性密封由于磁路难以设计并且磁性液体磁化强度较低使得密封耐压能力较差。专利申请号201410022967.X的名为一种用于密封液体的磁性液体密封装置的专利给出了一种在机械密封端面上应用的磁性液体密封结构，该结构中磁性液体密封采用了类似轴向磁性液体密封的密封结构，但是由于端面内空间有限，磁铁的体积比轴向磁流体轴封小得多，并且极靴的宽度很窄使得密封的级数很少，磁性液体磁化强度和极靴级数直接影响磁性液体密封的耐压能力，因此这种密封结构只具有很低的密封耐压能力；本专利提出的结构与其区别在于，本结构设计了一种全新的磁性液体密封磁路形式，磁路由静环内永磁体、极靴、磁性液体和永磁动环构成，这种沿轴向分布的磁路只采用一片极靴，增加了密封的级数，与磁路接触的其他结构全部用非导磁材料制作，使得磁路内磁场高度集中且均匀性高，可以使磁性液体达到完全饱和，大大增强了磁性液体密封的耐压能力。该装置可以有效提高磁性液体密封的耐压能力，弥补了机械密封的缺点，成功的解决了核反应堆主栗的零泄漏密封关键问题，该发明打破了国外的技术封锁，填补了国内空白，增强了我国抵御国外技术封锁的能力和提高我国国防工业的技术研发能力，市场前景非常广阔，将会产生巨大的社会经济效益。同时该发明作为机械密封和磁性液体密封的组合密封对其他组合式密封设计具有重要借鉴意义。
【附图说明】
[0016]图1 一种适用于核反应堆主栗密封的磁性液体与机械密封组合密封装置装配图。
[0017]图2磁性液体密封部分局部放大图。
[0018]图中:动环⑴、螺钉(2)、限位环(3)、骨架油封⑷、压盖(5)、导流套(6)、密封圈(7)、密封座(8)、弹簧(9)、螺钉(10)、推环(11)、静环密封圈(12)、复合静环(13)、永磁动环(14)、动环密封圈(15)、轴套(16)、环形永磁体(17)、极靴(18)、磁性液体(19);
[0019]结合附图对本发明作进一步说明。
[0020]复合静环(13)端面上开一定深度的环形沟槽，内部依次嵌入环形永磁体(17)、极靴(18)，并在极靴(18)的极齿上注入一定量磁性液体(19);
[0021]永磁动环(14)与轴套(16)之间用动环密封圈(15)密封，复合静环(13)与密封座(8)之间用静环密封圈(12)密封；
[0022]永磁动环(14)与复合静环(13)之间通过弹簧(9)预紧力压紧贴合且永磁动环
(14)磁极方向与复合静环(13)内嵌入环形永磁体(17)磁极方向相反；
[0023]密封座(8)、复合静环(13)均采用非导磁合金材料制作；永磁动环(14)和环形永磁体(17)均采用高磁能积永磁材料制作；永磁动环和环形永磁体均采用轴向充磁；
[0024]磁性液体(19)选用耐辐射且可以在较高温度下使用的磁性液体类型；
[0025]极靴(18)端面上开有矩形截面形状的极齿，在复合静环(13)与永磁动环(14)端面接触时极齿与动环的间隙为0.1_。
【主权项】
1.一种适用于核反应堆主栗密封的磁性液体与机械密封组合密封装置，其特征在于: 该装置包括驱动环(1)、螺钉(2)、限位环(3)、骨架油封(4)、压盖(5)、导流套(6)、密封圈(7)、密封座(8)、弹簧(9)、螺钉(10)、推环(11)、静环密封圈(12)、复合静环(13)、永磁动环(14)、动环密封圈(15)、轴套(16)、环形永磁体(17)、极靴(18)、磁性液体(19); 复合静环(13)端面上开一定深度的环形沟槽，内部依次嵌入环形永磁体(17)、极靴(18)，并在极靴(18)的极齿上注入一定量磁性液体(19)； 永磁动环(14)与轴套(16)之间用动环密封圈(15)密封，复合静环(13)与密封座(8)之间用静环密封圈(12)密封； 永磁动环(14)与复合静环(13)之间通过弹簧(9)预紧力压紧贴合且永磁动环(14)磁极方向与复合静环(13)内嵌入环形永磁体(17)磁极方向相反。2.根据权利要求1所述的一种适用于核反应堆主栗密封的磁性液体与机械密封组合装置，其特征在于:密封座⑶、复合静环(13)均采用非导磁合金材料制作；永磁动环(14)和环形永磁体(17)均采用高磁能积永磁材料制作；永磁动环和环形永磁体均采用轴向充磁。3.根据权利要求1所述的一种适用于核反应堆主栗密封的磁性液体与机械密封组合装置:磁性液体(19)选用耐辐射且可以在较高温度下使用的磁性液体类型。4.根据权利要求1所述的一种适用于核反应堆主栗密封的磁性液体与机械密封组合装置:极靴(18)端面上开有矩形截面形状的极齿，在复合静环(13)与永磁动环(14)端面接触时极齿与动环的间隙为0.1_。
【专利摘要】本发明涉及一种适用于核反应堆主泵密封的磁性液体与机械密封组合密封装置，本发明属于机械工程密封技术领域，特别适用于核反应堆主泵密封。本发明解决了核反应堆主泵密封难以达到零泄漏的问题，通过将磁性液体密封与机械密封有机结合，提出了一种适用于核反应堆主泵密封的磁性液体与机械密封零泄漏组合密封装置，该发明打破了国外的技术封锁，填补了国内空白，增强了我国抵御国外技术封锁的能力和提高我国国防工业的技术研发能力，市场前景非常广阔，将会产生巨大的社会经济效益。
【IPC分类】F16J15/43, F16J15/34
【公开号】CN105387213
【申请号】CN201511020930
【发明人】李德才, 李振坤, 王智森
【申请人】北京交通大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月30日