一种提高磁性液体密封耐压能力的装置.pdf

一种提高磁性液体密封耐压能力的装置，属于机械工程密封领域。使现有磁性液体密封装置所能承受的最大耐压值得到了极大提高。该装置包括外壳(1)、左电控阀门(2)、储气罐(3)、左极靴(4)、永磁体(5)、压差传感器(6)、右极靴(7)、右电控阀门(8)、高压泵(9)、密封组件(10)、挡圈(11)、右隔磁环(12)、左隔磁环(13)等零件。所述的磁性液体密封装置通过差动阀调节调压腔室I和II的压差，为现有磁性液体密封装置在高压环境下解决易燃、易爆、高腐蚀性气体的密封问题提供了有效方案。

权利要求书
1.  一种提高磁性液体密封耐压能力的装置，其特征在于：包括外壳(1)、左电控阀门(2)、储气罐(3)、左极靴(4)、永磁体(5)、压差传感器(6)、右极靴(7)、右电控阀门(8)、高压泵(9)、密封组件(10)、挡圈(11)、右隔磁环(12)、左隔磁环(13)；所述左极靴(4)、永磁体(5)和右极靴(7)形成磁性液体密封组件，磁性液体密封组件左侧腔室为调压腔室I，右侧与密封组件(10)形成调压腔室II；所述左电控阀门(2)、压差传感器(6)和右电控阀门(8)形成差动阀，差动阀气口a与外壳左侧通孔a1固定连接，差动阀气口b与外壳右侧通孔b1固定连接，差动阀气口c与高压泵(9)固定连接，差动阀气口d与储气罐(3)固定连接；挡圈(11)与外壳(1)固定连接，并将左隔磁环(13)、左极靴(4)、永磁体(5)、右极靴(7)、右隔磁环(12)和密封组件(10)轴向定位。

2.  根据权利要求1所述的一种提高磁性液体密封耐压能力的装置，其特征在于：
所述外壳(1)在左极靴的左侧加工有通孔a1，在右极靴(7)右侧与密封组件(10)左侧加工有通孔b1。

3.  根据权利要求1或2所述的一种提高磁性液体密封耐压能力的装置，其特征在于：
所述左隔磁环(13)加工有通孔a2，该通孔与外壳(1)的通孔a1同轴，所述右隔磁环(12)加工有通孔b2，该通孔与外壳(1)的通孔b1同轴。

4.  根据权利要求1所述的一种提高磁性液体密封耐压能力的装 置，其特征在于：
所述密封组件(10)采用有一定泄漏率的非接触密封方式，如迷宫密封、机械密封或干气密封等方式。

5.  根据权利要求1所述的一种提高磁性液体密封耐压能力的装置，其特征在于：
所述左电控阀门(2)、压差传感器(6)和右电控阀门(8)形成的差动阀的压差控制范围要小于由左极靴(4)、永磁体(5)和右极靴(7)形成的磁性液体密封组件的最大耐压值。

6.  根据权利要求1或5所述的一种提高磁性液体密封耐压能力的装置，其特征在于：
所述调压腔室I与被密封气体腔室相连，调压腔室II通过密封组件(10)与外界环境相连，充入的气体为空气、二氧化碳等惰性或廉价气体，调压腔室I的压力大于调压腔室II的压力，其压差值小于磁性液体密封组件的最大耐压值。

说明书一种提高磁性液体密封耐压能力的装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域。
背景技术
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 逐渐被越来越多的行业所使用，其中的零泄漏性能更是其他密封形式难以达到 的。现有磁性液体旋转密封装置典型结构如公开号为CN 102518811A和公开号 为CN 202091519U的专利申请所述。现有的磁性液体旋转密封装置的最大耐压 能力虽然可以达到7MPa，但其轴向长度已经超过1m，而磁性液体密封极齿与 转轴的单边间隙通常在0.1～0.3mm，当轴向长度过长时，转轴的跳动很容易造成 磁性液体密封极齿与转轴刮蹭，从而使磁性液体密封失效。如何在不增加轴向 长度的情况下提高耐压能力，一直是磁性液体密封领域的难题，尤其是在高压 环境下密封易燃、易爆、高腐蚀性气体时，对其可靠性提出了更高的要求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，现有的磁性液体密封装置在提高耐压能力 的同时会增加轴向长度，降低可靠性，使得其无法应用在高压环境下，尤其是 无法在高压环境下密封易燃、易爆、高腐蚀性气体。因此提供一种提高磁性液 体密封耐压能力的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种提高磁性液体密封耐压能力的装置，构成该装置包括：
外壳、左电控阀门、储气罐、左极靴、永磁体、压差传感器、右极靴、右 电控阀门、高压泵、密封组件、挡圈、右隔磁环、左隔磁环；
所述左极靴、永磁体和右极靴形成磁性液体密封组件，磁性液体密封组件 左侧腔室为调压腔室I，右侧与密封组件形成调压腔室II；所述左电控阀门、压 差传感器和右电控阀门形成差动阀，差动阀气口a与外壳左侧通孔a1固定连接， 差动阀气口b与外壳右侧通孔b1固定连接，差动阀气口c与高压泵固定连接， 差动阀气口d与储气罐固定连接；挡圈与外壳固定连接，并将左隔磁环、左极 靴、永磁体、右极靴、右隔磁环和密封组件轴向定位。需要被密封的高压气体 被磁性液体密封组件隔断在调压腔室I内，通过左电控阀门控制调压腔室I内的 气体压强。当调压腔室I内的气体压强过大时，如果被密封气体价格低廉或不具 有易燃、易爆、高腐蚀性，可以通过左电控阀门将其直接排出，如果被密封气 体价格昂贵或具有易燃、易爆、高腐蚀性，可以通过左电控阀门将其排入储气 罐中封存，确保了零泄漏量。通过高压泵将外界空气或其他气体泵入到调压腔 室II中，通过右电控阀门控制流入调压腔室II内空气的流量与从密封组件处所 泄漏的空气流量的差值，使得调压腔室II内的气体压力趋于稳定。通过压差传 感器可以检测调压腔室I与调压腔室II之间的压力差，使其小于磁性液体密封 组件的最大耐压值，实现密封的动态平衡，达到了在不增加轴向长度的情况下， 使耐压能力远远大于现有技术所能承受的最大耐压值，突破了现有技术耐压能 力的瓶颈。
所述外壳在左极靴的左侧加工有通孔a1，在右极靴右侧与密封组件左侧加 工有通孔b1。所述左隔磁环加工有通孔a2，该通孔与外壳的通孔a1同轴，所述 右隔磁环加工有通孔b2，该通孔与外壳的通孔b1同轴。外壳上的通孔a1、b1 分别与隔磁环上的通孔a2、b2同轴，形成了气体流通通道，使得差动阀可以有 效控制与检测调压腔室I和调压腔室II内的压力。
所述密封组件采用有一定泄漏率的非接触密封方式，如迷宫密封、机械密 封或干气密封等方式。磁性液体密封装置是目前唯一的一种能够密封气体达到 零泄漏的非接触密封方式，但其缺点是耐压能力小，而迷宫密封、机械密封或 干气密封虽然耐压能力高，但都不能做到零泄漏。通过将这种高耐压能力的非 接触密封方式串接在磁性液体密封组件后端，利用其耐压能力高，可靠性高的 优点，结合高压泵和差动阀使调压腔室II内形成一个稳定的高压空气环境。
所述左电控阀门、压差传感器和右电控阀门形成的差动阀的压差控制范围 小于由左极靴、永磁体和右极靴形成的磁性液体密封组件的最大耐压值。通过 改进后的磁性液体密封装置，其耐压能力有了极大提高，虽然也可以耐低压， 但更多的应用是在压力超过3MPa的场合。在这种高压下，一旦调压腔室I或II 内的压力因外界原因发生较大波动，造成磁性液体密封组件内的磁性液体被冲 破，该装置将完全失效，即使重新调节调压腔室I或II的压力也无法继续使用。 因此，为避免产生上述情况，应使得磁性液体密封组件的最大耐压值应大于差 动阀的压差控制范围至少1MPa以上，使得压力波动的冲击完全由差动阀承担。
所述调压腔室I与被密封气体的腔室相连，调压腔室II通过密封组件与外 界环境相连，充入的气体为空气、二氧化碳等惰性或廉价气体，调压腔室I的压 力大于调压腔室II的压力，其压差值小于磁性液体密封组件的最大耐压值。当 调压腔室I的压力在3MPa以上时，为确保安全使用，调压腔室I和II之间的差 值应至少要小于磁性液体密封组件的最大耐压值1MPa以上。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：(1)该装置可以在不增加轴向长 度的情况下，使磁性液体密封装置耐压能力远远大于现有技术所能承受的最大 耐压值，突破了现有技术耐压能力的瓶颈；(2)左电控阀门和储气罐有效的在 调压腔室I的压力过大时，将昂贵或易燃、易爆、高腐蚀性的气体及时排放并储 存，既避免了对人员设备造成的伤害，又节约了成本；(3)密封组件、右电控 阀门和高压泵可有效的将空气或其他气体充入调压腔室II内形成稳定的高压， 使得磁性液体密封两侧腔室的压差达到许用范围。
附图说明
图1一种提高磁性液体密封耐压能力的装置。
图1中：外壳1、左电控阀门 2、储气罐 3、左极靴 4、永磁体 5、压差传感 器 6、右极靴 7、右电控阀门 8、高压泵 9、密封组件 10、挡圈 11、右隔磁环 12、 左隔磁环13。
具体实施方式
以附图为具体实施方式对本发明作进一步说明：
一种提高磁性液体密封耐压能力的装置，如图1，该密封装置包括：外壳1、 左电控阀门2、储气罐3、左极靴4、永磁体5、压差传感器6、右极靴7、右电 控阀门8、高压泵9、密封组件10、挡圈11、右隔磁环12、左隔磁环13。
构成该装置的各部分之间的连接：
先将左隔磁环13安装在外壳1内孔的右端面，并确保左隔磁环13的通孔 a2与外壳1左侧的通孔a1同轴；然后将左极靴4安装在左隔磁环13的右端面， 继将永磁体5安装在左极靴4的右端面，继将右极靴7安装在永磁体5的右端 面形成磁性液体密封组件；继将右隔磁12环安装在右极靴7的右端面，并确保 右隔磁环12的通孔b2与外壳1右侧的通孔b1同轴；再将密封组件10安装在 右隔磁环12的右端面，通过挡圈11与外壳1的固定连接将外壳1内的零件轴 向定位。将压差传感器6、左电控阀2和右电控阀8所形成的差动阀与外壳1固 定连接，其中差动阀气口a与外壳1左侧的通孔a1同轴，差动阀气口b与外壳 1右侧的通孔b1同轴，差动阀气口d与储气罐3相连，差动阀气口c与高压泵 9相连。
在工作时，先向调压腔室I内缓慢充入被密封气体，当调压腔室I和调压 腔室II的压差达到选定控制范围后，将泵打开，向调压腔室II内充入调压气 体(空气或二氧化碳等)，通过缓慢增加泵的功率确保调压腔室I和调压腔室II 的压差始终保持在控制范围内，直到调压腔室I内的气体压强达到要求值后， 保持泵的功率稳定，最后通过差动阀来调控调压腔室I和调压腔室II内的压差。
左、右隔磁环、外壳1均选用非导磁性物质。
左、右极靴选用导磁性物质。