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1、10申请公布号CN101975278A43申请公布日20110216CN101975278ACN101975278A21申请号201010531005922申请日20101104F16J15/43200601F16J15/32200601F16J15/56200601F16F9/3620060171申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号72发明人廖昌荣刘琼赵丹侠74专利代理机构北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司11129代理人张涛54发明名称基于磁流变橡胶与磁流变脂的自愈合密封装置及往复机构57摘要一种基于磁流变橡胶与磁流变脂作用的自愈合密封装置及往复机构，包括由上骨架磁极、。
2、下骨架磁极、带一道唇口的磁流变橡胶、带两道唇口的磁流变橡胶和永磁体组成的多级橡胶密封和多级磁密封。其中永磁体设置在上骨架磁极和下骨架磁极之间；带一道唇口的磁流变橡胶设置在上骨架磁极的远离下骨架磁极的一面；带两道唇口的磁流变橡胶设置在下骨架磁极的远离上骨架磁极的一面；下骨架磁极、上骨架磁极、永磁体、磁流变橡胶和运动轴之间形成密封腔，密封腔中填充磁流变脂。由于用磁流变橡胶代替传统橡胶，利用磁流变橡胶在磁场作用下对运动轴的长期吸附效应，能够补偿磁流变橡胶与运动轴之间由于磨损所造成的空隙和磁流变橡胶弹性劣化导致的失效，实现磁流变橡胶自愈合密封功能。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明。
3、专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页CN101975283A1/1页21一种自愈合密封装置，其特征在于它包括上骨架磁极、下骨架磁极、第一磁流变橡胶、第二磁流变橡胶和永磁体，所述上骨架磁极、下骨架磁极、第一磁流变橡胶、第二磁流变橡胶均为圆环形且同轴设置，所述永磁体设置在上骨架磁极和下骨架磁极之间；所述第一磁流变橡胶设置在所述上骨架磁极的远离所述下骨架磁极的一面；所述第二磁流变橡胶设置在下骨架磁极的远离上骨架磁极的一面；所述第一磁流变橡胶和第二磁流变橡胶的内缘与运动轴相接；所述下骨架磁极、上骨架磁极、永磁体、磁流变橡胶和运动轴之间形成密封腔，所述密封腔中填充磁流变脂。2如权利要求1所述的一种自。
4、愈合密封装置，其特征在于磁流变橡胶体填充上骨架磁极和下骨架磁极之间的缝隙，并对所述自愈合密封装置进行封装。3如权利要求1所述的一种自愈合密封装置，其特征在于所述第一磁流变橡胶为带一道唇口的磁流变橡胶，所述第二磁流变橡胶为带两道唇口的磁流变橡胶，所述唇口均由磁流变橡胶的内缘向所述运动轴方向延伸。4如权利要求3所述的一种自愈合密封装置，其特征在于所述带两道唇口的磁流变橡胶的外缘上设置一压紧弹簧。5如权利要求1或2或3或4所述的一种自愈合密封装置，其特征在于所述下骨架磁极和上骨架磁极的内缘上设置向运动轴方向延伸的磁极凸尖。6一种使用如权利要求15所述的自愈合密封装置的往复机构，其特征在于它还包括内腔。
5、和运动轴，其中所述内腔为密封腔体，所述自愈合密封装置设置在所述内腔和运动轴的连接部位，所述自愈合密封装置中带一道唇口的磁流变橡胶的一端安装在所述内腔外侧，带两道唇口的磁流变橡胶的一端安装在所述内腔内侧；所述运动轴为导磁体。7如权利要求6所述的一种往复机构，其特征在于运动轴表面进行微裂纹镀铬处理。8如权利要求7所述的一种往复机构，其特征在于磁流变脂的微粒不能嵌入到所述微裂纹中。权利要求书CN101975278ACN101975283A1/4页3基于磁流变橡胶与磁流变脂的自愈合密封装置及往复机构技术领域0001本发明涉及一种机械工程密封装置，特别是关于一种用于高速轨道车辆和重型地面轮式车辆的悬挂减。
6、振器往复机构密封，以及舰船螺旋桨、直升机旋翼、风力发电装备和高真空设备中的旋转机构密封的基于磁流变橡胶与磁流变脂的自愈合密封装置及往复机构。背景技术0002目前，密封件主要包括橡胶密封件和磁性液体密封件，用于在轴和壳体之间的环状间隙内进行密封。橡胶密封件通常是将橡胶热粘在金属环上，由于橡胶具有较高的弹性高分子材料性质和较宽的温度范围等优点，因而在静密封中应用广泛。但对于动密封，尤其是运动轴往复轴或旋转轴和壳体之间具有相对运动的往复机构和旋转机构中，运动轴和壳体之间相对的往复运动或旋转运动过程中存在的高温、高压容易导致橡胶密封件上的密封橡胶弹性性能劣化，而运动轴与橡胶密封件之间的摩擦磨损又导致密。
7、封间隙增大，以上两个因素共同作用会诱发密封泄漏。0003如中国专利往复式密封件申请号038241412，申请日2003919，在密封唇部的滑动接触面上设置沿轴向方向延伸的多个突起，抑制密封唇与轴之间产生的摩擦力的增加，以此来提高密封件的摩擦力特性。然而在高速轨道车辆城际高速列车、城市轨道车辆和重型地面轮式车辆装甲车、重型汽车悬挂悬架减振器中，这种往复式密封件除了容易磨损之外，在密封件两端还存在巨大压差不可避免使得壳体内的减振器油通过密封间隙泄漏。0004磁性液体密封件是采用局部强磁场及磁性液体封堵轴和壳体之间的环状间隙的密封方法，适用于轴和壳体之间具有相对运动的动密封。基于磁性液体的磁性液体密。
8、封件在解决压差不大于03兆帕的低压差和低转速密封问题中取得了重要的技术进步。如中国专利一种磁性液体密封装置申请号2006100527941，申请日200681，为了增加密封间隙路径上的有效磁通，该申请将若干个极靴环和永磁环相间排列组成磁极圈，且相邻和相近的永磁环的极性相反，在密封间隙内充填磁性液体。上述磁性液体密封装置可提高密封间隙内强弱相间分布磁场的梯度和变化幅度，但结构非常复杂，部件较多。并且对于高压差和高转速环境下的动密封问题，由于磁性液体的低剪切强度和高速旋转的离心力作用，会导致磁密封易于出现泄漏。同时，对于做往复运动的运动轴来说，运动轴的表面微观波纹会携带一些磁性液体，长期的往复运动。
9、会因磁性液体容量的减少而导致密封失效。0005因此，传统的单纯橡胶密封和磁密封技术已经不能满足动密封中的高运动速度、大压差和长期可靠的要求。发明内容0006本发明针对现有的橡胶密封体因橡胶老化和磨损等因素产生密封间隙，导致的密封失效和泄漏问题，以及磁密封体由于磁性液体剪切强度低而导致的密封失效和泄漏问题，提出了一种不仅能够在高压差、高运行速度的环境下实现长期可靠的动密封，而且具有说明书CN101975278ACN101975283A2/4页4组合自愈合密封功能，能够有效地对橡胶密封件的老化和磨损进行补偿，能够有效解决往复机构中磁性液体密封件中磁性液体的携带失效问题的基于磁流变橡胶与磁流变脂作用。
10、的自愈合密封装置，以及使用该自愈合密封装置的往复机构。0007本发明的技术方案如下0008一种自愈合密封装置，其特征在于它包括上骨架磁极、下骨架磁极、第一磁流变橡胶、第二磁流变橡胶和永磁体，所述上骨架磁极、下骨架磁极、第一磁流变橡胶、第二磁流变橡胶均为圆环形且同轴设置，所述永磁体设置在上骨架磁极和下骨架磁极之间；所述第一磁流变橡胶设置在所述上骨架磁极的远离所述下骨架磁极的一面；所述第二磁流变橡胶设置在下骨架磁极的远离上骨架磁极的一面；所述第一磁流变橡胶和第二磁流变橡胶的内缘与运动轴相接；所述下骨架磁极、上骨架磁极、永磁体、磁流变橡胶和运动轴之间形成密封腔，所述密封腔中填充磁流变脂。0009磁流。
11、变橡胶体填充上骨架磁极和下骨架磁极之间的缝隙，并对所述自愈合密封装置进行封装。0010所述第一磁流变橡胶为带一道唇口的磁流变橡胶，所述第二磁流变橡胶为带两道唇口的磁流变橡胶，所述唇口均由磁流变橡胶的内缘向所述运动轴方向延伸。0011所述带两道唇口的磁流变橡胶的外缘上设置一压紧弹簧。0012所述下骨架磁极和上骨架磁极的内缘上设置向运动轴方向延伸的磁极凸尖。0013一种使用自愈合密封装置的往复机构，其特征在于它还包括内腔和运动轴，其中所述内腔为密封腔体，所述自愈合密封装置设置在所述内腔和运动轴的连接部位，所述自愈合密封装置中带一道唇口的磁流变橡胶的一端安装在所述内腔外侧，带两道唇口的磁流变橡胶的一。
12、端安装在所述内腔内侧；所述运动轴为导磁体。0014运动轴表面进行微裂纹镀铬处理。0015磁流变脂的微粒不能嵌入到所述微裂纹中。0016本发明的技术效果如下0017本发明的自愈合密封装置包括由上骨架磁极、下骨架磁极、第一磁流变橡胶、第二磁流变橡胶和永磁体组成的多级橡胶密封和多级磁密封。其中永磁体设置在上骨架磁极和下骨架磁极之间；第一磁流变橡胶设置在上骨架磁极的远离下骨架磁极的一面；第二磁流变橡胶设置在下骨架磁极的远离上骨架磁极的一面；下骨架磁极、上骨架磁极、永磁体、磁流变橡胶和运动轴之间形成密封腔，密封腔中填充磁流变脂。本发明由于用磁流变橡胶代替传统橡胶，利用磁流变橡胶在磁场作用下对运动轴的长期。
13、吸附效应，能够补偿磁流变橡胶与运动轴之间由于磨损所造成的空隙和磁流变橡胶弹性劣化导致的失效，实现磁流变橡胶自愈合密封功能。0018本发明的自愈合密封装置两端一共设置了两道磁流变脂密封，一道设置在下骨架磁极和上骨架磁极的磁极凸尖之间，另一道设置在磁极凸尖和橡胶唇口之间，由于磁流变脂具有非常高的剪切屈服强度，不会因压差大而发生流动，所以本发明的自愈合密封装置可以实现大压差密封。并且磁流变脂的高剪切强度在高速旋转条件下与传统磁性液体相比较，不易出现泄漏。同时磁流变脂的聚集性还使得磁流变脂在磁极凸尖处形成的磁流变脂下唇口和磁流变脂上唇口聚集，使得自愈合密封装置的密封具有自愈合性。0019本发明的旋转往。
14、复机构除使用自愈合密封装置之外，还将运动轴表面进行微裂纹说明书CN101975278ACN101975283A3/4页5镀铬处理，严格控制运动轴表面形态。在磁流变橡胶的刮削作用下，可磁化的磁流变脂微粒不会被运动轴表面的微小波纹携带，同时，磁流变脂中的油脂保留在往复轴的微小波纹中不会挥发减少，占据微裂纹空间，在使用过程中也不会被携带，解决了传统的磁性液体在使用过程中被携带造成密封失效的难题。同时保留在往复轴的微小波纹中的油脂对磁流变橡胶能够起到润滑的作用，从而降低磁流变橡胶的磨损，提高组合密封的使用寿命。0020除此之外，旋转往复机构安装在减振器外腔的那端设置了带一道唇口的磁流变橡胶密封，安装在。
15、减振器内腔的那端设置了带两道唇口的磁流变橡胶密封，这样可以帮助解决内外腔的大压差问题。附图说明0021图1是本发明中当运动轴相对于壳体做往复运动时自愈合密封装置的剖视示意图0022图2是本发明中当运动轴相对于壳体做旋转运动时自愈合密封装置的剖视示意图0023图3是本发明的自愈合密封装置的局部结构示意图0024图4是本发明的表面微裂纹镀铬处理原理图0025其中；1磁流变橡胶体；2下骨架磁极；3压紧弹簧；4磁流变橡胶第二道下唇口；5磁流变橡胶第一道下唇口；6磁流变橡胶上唇口；7磁流变脂下唇口；8带两道唇口的磁流变橡胶；9永磁体；12磁通；13磁流变脂上唇口；14运动轴；15密封腔；16带一道唇口的。
16、磁流变橡胶；18上骨架磁极；20橡胶唇口；21橡胶刮削；22磁流变脂微粒；23表面形态；24磁流变脂油脂。具体实施方式0026下面结合附图对本发明的结构作进一步说明。0027如图1、图2所示，为了提高密封可靠性，可采用多级橡胶密封和多级磁密封，因而本发明的自愈合密封装置包括环绕运动轴14，且沿运动轴14径向方向延伸的磁流变橡胶体1、下骨架磁极2、压紧弹簧3、带两道唇口的磁流变橡胶8、永磁体9、带一道唇口的磁流变橡胶16和上骨架磁极18。其中，下骨架磁极2和上骨架磁极18均带有向运动轴14方向延伸的磁极凸尖，且下骨架磁极2和上骨架磁极18间隔设置，形成一个环形的框架。磁流变橡胶体1填充在下骨架磁。
17、极2和上骨架磁极18之间的缝隙中，并在下骨架磁极2和上骨架磁极18形成的框架外部形成包裹层，用于保护整个自愈合密封装置。永磁体9处于下骨架磁极2和上骨架磁极18之间的环状空间内，并且固定在靠近运动轴14一侧。0028带一道唇口的磁流变橡胶16设置在上骨架磁极18的远离下骨架磁极2的一面，在外加磁场的作用下吸附在靠近运动轴14一侧；带一道唇口的磁流变橡胶16的内缘上设置一与运动轴14相接的磁流变橡胶上唇口6。带两道唇口的磁流变橡胶8设置在下骨架磁极2的远离上骨架磁极18的一面，在外加磁场的作用下吸附在靠近运动轴14一侧；带两道唇口的磁流变橡胶8的内缘上设置与运动轴14相接的磁流变橡胶第二道下唇口。
18、4和磁流变橡胶第一道下唇口5。在带两道唇口的磁流变橡胶8远离运动轴14的外缘上设置压紧弹簧3，使得带两道唇口的磁流变橡胶8与运动轴14紧密贴合。说明书CN101975278ACN101975283A4/4页60029在下骨架磁极2、上骨架磁极18、永磁体9、带一道唇口的磁流变橡胶16、带两道唇口的磁流变橡胶8和运动轴14之间所形成的密封腔15中填充磁流变脂。下骨架磁极2、上骨架磁极18为由十号低碳钢制成的导磁体，运动轴14为由二十号低碳钢制成的导磁体，磁流变橡胶体1、带两道唇口的磁流变橡胶8和带一道唇口的磁流变橡胶16为由高分子聚合物和可磁化粒子构成的导磁体。永磁体9、磁流变橡胶体1、下骨架磁。
19、极2、带两道唇口的磁流变橡胶8、磁流变脂、运动轴14、上骨架磁极18、带一道唇口的磁流变橡胶16共同构成整个自愈合密封装置磁场的磁路，磁路中通过由永磁体9提供的磁通12。0030带一道唇口的磁流变橡胶16在磁通12的作用下，对导磁性的运动轴14具有磁性吸附作用，在磁性吸附力和磁流变橡胶弹性的共同作用下，带一道唇口的磁流变橡胶16紧紧吸附于运动轴14上，在磁流变橡胶上唇口6处形成一道磁流变橡胶自愈合密封。带两道唇口的磁流变橡胶8在磁通12的作用下，对导磁性的运动轴14具有磁性吸附作用，在磁性吸附力、磁流变橡胶弹性以及压紧弹簧3的共同作用下，带两道唇口的磁流变橡胶8紧紧吸附于运动轴14上，在磁流变。
20、橡胶第二道下唇口4和磁流变橡胶第一道下唇口5处形成磁流变橡胶自愈合密封。对于减振器中的往复机构的密封中，因为减振器密封内腔中压强高达数十千帕，所以将自愈合密封装置的带一道唇口的磁流变橡胶16的一端安装在减振器外腔，将带两道唇口的磁流变橡胶8的一端安装在减振器内腔，这样就能够解决减震器内腔和外腔压差大的问题。0031如图3所示，密封腔15中的磁流变脂在靠近上骨架磁极18的磁极凸尖处形成磁流变脂上唇口13，在靠近下骨架磁极2的磁极凸尖处形成磁流变脂下唇口7，由于在上下骨架磁极18和2的磁极凸尖处磁力线垂直穿过的面积非常小，磁极凸尖处的磁通密度非常大，从而填充在密封腔15中的磁流变脂在永磁体9的磁通。
21、12作用下聚集在上骨架磁极18和下骨架磁极2的磁极凸尖处，形成磁流变脂上唇口13和磁流变脂下唇口7两道磁流变脂密封。0032如图4所示，为了解决在往复机构中，运动轴14的微小波纹携带磁性液体，导致磁性液体容量减少的问题，本发明中对运动轴14的表面进行表面微裂纹镀铬处理。由于磁流变脂中的成分主要由磁流变脂微粒22和磁流变脂油脂24，因而如果严格控制运动轴14的表面形态23的微观尺寸，使磁流变脂微粒22不能嵌入到表面形态23的微裂纹中。当运动轴14进行往复运动时，带两道唇口的磁流变橡胶8和带一道唇口的磁流变橡胶16的橡胶唇口20的刮削作用，使悬浮在磁流变脂中的磁流变脂微粒22被保留在密封腔15中。。
22、而磁流变脂油脂24嵌入到了表面形态23的微裂纹中，且能够长期保持在微裂纹中并对带两道唇口的磁流变橡胶8和带一道唇口的磁流变橡胶16起到润滑的作用。0033应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。说明书CN101975278ACN101975283A1/2页7图1图2说明书附图CN101975278ACN101975283A2/2页8图3图4说明书附图CN101975278A。