磁性液体密封装置及方法

1.本发明涉及机械工程密封技术领域，具体涉及一种磁性液体密封装置及方法。


背景技术：

2.磁性液体是随着科技的发展出现的一种新型功能材料，具有磁性材料的可磁化性能和液体的可流动性。磁性液体密封技术由于其具有零泄漏、无磨损、寿命长、结构简单等优点被越来越多的行业所使用。相关技术中的磁性液体密封装置包括壳体、极靴、永磁体和转轴，极靴与转轴之间形成密封间隙，该密封间隙为0.1毫米至0.2毫米。在磁场作用下，磁性液体填充在该密封间隙内，且磁性液体内的纳米量级的铁磁性颗粒可长期稳定的悬浮，并均匀的分散在基载液中，使得磁性液体密封装置具有良好的密封耐压性能。
3.磁性液体密封装置安装在设备的密封腔上使用，以对密封腔内的流体进行密封，该设备可以是反应釜。设备处于工作状态时，相邻两个极齿之间普遍存在较高的压强，且越靠近密封腔的相邻两个极齿之间的压强越大。设备停车时，由于密封装置的靠近密封腔处的外界压强骤然降低，因此，靠近密封腔处的相邻两个极齿之间的压强比外界压强大，且越靠近密封腔的极齿的轴向两侧的压强差越大，即越靠近密封腔的密封间隙处的磁性液体的两侧的压强差越大。该压强差容易将密封间隙处的磁性液体冲出密封间隙处，导致密封间隙处的磁性液体减少，最终影响磁性液体密封装置的密封耐压能力，甚至造成密封失效的问题。
4.现有技术中的磁性液体密封装置为满足整体的密封性，通常结构设计较为复杂，给卸装带来诸多不便，导致其使用维护不便（如更换磁性液体以及清洗极靴非常困难），从而造成磁性液体密封装置的使用代价过高。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种磁性液体密封装置及方法，以解决现有磁性液体密封装置结构设计复杂、拆卸不便而导致其使用维护不便（如导致更换磁性液体以及清洗极靴极齿困难等）及密封性能、耐压强度有待提高的技术问题。
7.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：设计一种磁性液体密封装置，包括：壳体，所述壳体包括内周壁和左、右端盖，所述内周壁与所述左、右端盖围成腔室；转轴，所述转轴包括左半转轴与右半转轴，所述左半转轴与所述右半转轴固定穿设于所述壳体内且相对于所述壳体转动；弹性垫，所述弹性垫设置于左半转轴与右半转轴之间，且所述左半转轴、右半转轴端面超出所述弹性垫的长度一致；极靴，所述极靴安装于所述壳体内，所述极靴内侧沿所述转轴轴向方向设有若干
极齿，在所述极齿两侧的极靴内侧开设有若干凹槽；永磁体，所述永磁体固定于所述凹槽内；锁紧套，所述锁紧套固定设置于所述左半转轴与右半转轴的对接端面，且所述锁紧套的外经小于所述壳体的内径。
8.优选的，所述永磁体包括设置于所述极靴凹槽内的第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体及第四永磁体；所述第一永磁体和第二永磁体极性相反，所述第三永磁体与第四永磁体极性相反，以形成磁回路增强密封性能。
9.优选的，所述极靴的外侧对应开设有密封槽，所述密封槽内套设有用于防止磁性液体泄露的密封圈。
10.优选的，所述左半转轴与右半转轴对应的端面开设有螺纹孔，通过螺栓使所述左半转轴与右半转轴紧密连接，以保证转轴的整体结构强度。
11.优选的，所述转轴至少部分位于所述腔室内，且所述转轴的轴向方向与所述壳体的外周壁的长度方向保持一致。
12.优选的，所述锁紧套与所述转轴之间设有防护套，以使所述锁紧套的锁紧力缓冲作用于所述转轴上，防止所述转轴应力集中而损坏。
13.优选的，所述锁紧套的外径与所述壳体内径径向方向上间隔5～8mm。
14.优选的，所述左端盖与右端盖均为阶梯型结构，以使轴承分别卡接于所述左端盖与右端盖内。
15.优选的，所述极靴的轴向端面上分别设有隔磁套。
16.设计一种磁性液体密封装置的维护方法，基于上述磁性液体密封装置而实施，包括以下步骤：s1，打开左端盖或右端盖、取下对应的锁紧套、防护套及轴承；s2，旋拧左半转轴与右半转轴之间的固定螺栓，夹持左半转轴或右半转轴轴向向外拉伸，待左半转轴或右半转轴的右端面或左端面与弹性垫的右端面或左端面重合；s3，弹性垫受左半转轴或右半转轴的重力径向发生形变，以使所述左半转轴或右半转轴径向远离其对应侧的极靴极齿，继续轴向向外拉伸左半轴或右半轴直至将其完全抽出；s4，开始清理左半转轴或右半轴对应侧的极靴极齿或/和更换磁性液体；s5，转动右半转轴或左半转轴至清理完成侧，开始清理右半转轴或左半转轴对应未清理侧的极靴极齿或/和更换磁性液体；s6，轴向推入左半转轴或右半转轴，旋紧的固定螺栓，安装对应侧的轴承、锁紧套、防护套及端盖。
17.与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：1.本发明将整体式转轴设计转化为分体式转轴结构及弹性垫组合，在保证了整体转轴结构强度及稳定性的前提下，有效的避免了密封装置结构的复杂性，解决了磁性液体更换不便及极靴极齿清理困难的问题，使其在使用过程中易于维护保养，且更换过程中不会对极靴极齿造成损伤，延长了装置的使用寿命。
18.2.本发明永磁体极性相反的设计结构，有利于相邻永磁体之间形成磁回路，使磁性液体更加紧密的吸附于相对应的极靴极齿及永磁体上，增强了密封装置的密封性能和耐
压强度。
附图说明
19.图1为本发明磁性液体密封装置整体结构的剖面示意图。
20.图中，1为左端盖，2为左轴承，3为左锁紧套，4为左隔磁套，5为第一永磁体，6为密封圈，7为极靴，8为第二永磁体，9为右锁紧套，10为壳体，11为右端盖，12为右防护套，13为右半转轴，14为右轴承，15为右隔磁套，16为第三永磁体，17为第四永磁体，18为左半转轴，19为左防护套，20为弹性垫，21为磁性液体。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
22.在本发明技术方案的描述中，需要理解的是，如涉及术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本技术如涉及“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而非是限定特定的顺序或先后次序。
23.实施例1：一种磁性液体密封装置，参见图1，包括壳体10，所述壳体10为具有一定厚度的空心圆柱体，所述壳体10两端通过螺栓分别固定有左端盖1和右端盖11，所述空心圆柱型壳体10的内周壁与所述左端盖1、右端盖11围成具有一定空间的腔室；所述左端盖1和右端盖11内侧，即与所述壳体10内周壁相对应侧设置为阶梯型结构，以便于使用阶梯型结构卡接便于转轴转动的轴承，对应于所述左端盖1处的轴承为左轴承2，对应于所述右端盖处11的轴承为右轴承14，所述左轴承2与右轴承14内径略大于转轴的外经，以使所述转轴固定于轴承内转动的同时又可以便与拆卸；所述转轴套设于所述左轴承2与右轴承14之间，所述转轴区别于现有技术中的整体式结构，本发明磁性液体密封装置中的转轴为分体式结构，包括左半转轴18和右半转轴13；所述左半转18轴与右半转轴13对接处的端面均设有便于通过螺栓固定的螺栓孔，以使所述左半转轴18与所述右半转轴13在工作状态下保持结构的整体性、稳定性及强度；所述转轴至少有一部分位于所述腔室内，且所述转轴超出腔室内的部分与所述壳体的内周壁长度方向保持一致，以保证所述转轴与所述腔室内的结构密封性；所述左半转轴18与右半转轴13对接端面设为阶梯状结构，且在对接端面中间设有一个弹性垫20，所述弹性垫20具有受力可在一定程度上发生弹性形变的作用，所述左半转轴18和右半转轴13超出弹性垫20的长度相等，以使所述左半转轴18或右半转轴13轴向拉伸时，弹性垫20受转轴自身重力的影响下，径向发生弹性形变，以使左半转轴18或右半转轴13拉伸过程中径向远离极靴7，保证不损伤极靴。
24.所述极靴7套设于所述壳体10内并沿所述转轴轴线方向对称设置；所述极靴7两端均设有隔磁套，包括左隔磁套4和右隔磁套15所述极靴7对应于转轴侧设有若干沿转轴轴向方向设置的极齿，所述极齿两侧设有若干用于固定永磁体的凹槽；所述极靴7内的凹槽固定设置有第一永磁体5、第二永磁体8、第三永磁体16及第四永磁体17；所述第一永磁体5和第
二永磁体8的极性相反，所述第三永磁体16与第四永磁体17的极性相反,即第一永磁体5的n极对应于第二永磁体8的s极，第三永磁体16的s极对应于第四永磁体17的n极，这样设置有利于形成磁回路，以使磁性液体更近紧密的吸附在极齿上、永磁体上及永磁体之间形成的磁回路上，增大磁性液体密封装置的整体密封效果，且所述第一永磁体5、第二永磁体8、第三永磁体16、第四永磁体17均为圆柱状结构，且为多个，沿所述转轴轴向方向布设；所述极靴7的外圆周面加工有密封槽，所述密封槽内加装有用于防止磁性液体泄露的密封圈6，所述密封圈6与所述壳体10的内侧紧密贴合。
25.所述左半转轴18与右半转轴13端面对接处设置有锁紧套，所述锁紧套包括左右对称设置的左锁紧套3与右锁紧套9；所述锁紧套套设于所述转轴上，所述锁紧套的外经小于所述壳体10的内径，两者径向间隔为5～8mm，且锁紧套中心位置对应于所述左半转轴18与右半转轴13对接端面，以使所述左半转轴18与右半转轴13紧密连接，保持结构的整体性及稳定性；且为防止左锁紧套3与右锁紧套9与转轴直接连接导致转轴应力集中，破坏转轴的强度与稳定性，因此，在锁紧套与转轴中间设置防护套，所述防护套包括结构尺寸相同的左防护套19和右防护套12。
26.实施例2：磁性液体密封装置的维护方法，以实施例1中所述磁性液体密封装置为例，当其需要进行维护保养时，实施以下步骤：s1，旋拧左端盖1或右端盖11上与壳体10连接的紧固螺栓，取下左端盖1或右端盖10；s2，取下套设于所述左半转轴18或右半转轴13上的左轴承2或右轴承14；s3，旋拧左锁紧套3或右锁紧套9，并取下与之对应的防护套；s4，打开固定连接在左半转轴18与右半转轴13上的紧固螺栓，使左半转轴18与右半转轴13可相对移动，轴向拉伸左半转轴18或右半转轴13；s5,待左半转轴18或右半转轴13的右端面或左端面拉伸至与所述弹性垫20的右端面或左端面重合时，此时左半转轴18或右半转轴13的支撑力完全落在弹性垫20上，所述弹性垫20受力径向发生弹性形变，以使所述左半转轴18或右半转轴13径向方向上远离极靴上的极齿，防止拉伸过程中损害极靴、极齿，造成装置损坏；s6，继续拉伸左半转轴18或右半转轴13，直至完全拉出拉伸，开始清理极靴极齿位或/和更换磁性液体21的操作；s7，清理完成一侧后，旋转右半转轴13或左半转轴18至清理完成一侧，开始对清理另一侧未清洗的极靴、极齿或/和更换磁性液体21操作；s8，轴向推入左半转轴18或右半转轴13，直至两半转轴端面对接，使用紧固螺栓紧固连接，并安装对应的防护套、锁紧套、轴承及端盖，完成一次清理极靴极齿或/和更换磁性液体21操作。
27.上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关部件、结构及方法、步骤等进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。