[发明专利]一种磁粉与磁性液体组合密封装置

说明书

本发明公开一种磁粉与磁性液体组合密封装置，所述密封装置包括外壳、导磁轴、多个极靴和磁源、磁粉、磁性液体、隔磁环、轴承、密封圈和螺纹端盖，外壳具有法兰和壳腔，导磁轴贯穿于外壳；极靴设在所述壳腔内在轴向方向间隔布置，极靴与极靴轴向方向间布置磁源，其中第一极靴与导磁轴在径向方向上具有第一间隙，第一极靴上有多个第一极齿，第一极齿具有第一齿宽，第二极靴与导磁轴在径向方向上具有第二间隙，第二极靴上有多个第二极齿，第二极齿具有第二齿宽，第一间隙大于第二间隙，第一齿宽大于第二齿宽，第一间隙内设有磁粉，第二间隙内设有磁性液体，磁源产生磁场，通常为永磁体或电磁铁。本发明的密封装置有耐压能力强、可靠性高的优点。

技术领域

本发明涉及一种磁粉与磁性液体组合密封装置，属于机械工程密封领域。

背景技术

磁性液体是纳米级功能性材料，它由三部分组成，分别是磁性颗粒、表面活性剂和基载液，其中磁性颗粒粒径通常在10nm左右，表面活性剂包覆磁性颗粒，使其均匀的弥散在基载液中，不产生团聚。磁性液体密封具有零泄漏、可靠性强、结构简单、磨损小、寿命长等特点，现已广泛应用到工程领域。但相关技术中，存在四方面问题亟待解决，第一，磁性液体密封耐压能力相对较小，不适合高压环境使用；第二，磁性液体密封达到耐压强度极限后，磁性液体密封环会迅速破裂，磁性液体会被冲出密封间隙，造成密封介质迅速大量泄漏，几乎没有缓慢泄漏的缓冲时间；第三，磁性液体密封中密封间隙内的磁性液体会蒸发，时间越长，蒸发量越大，这将会大幅降低磁性液体密封寿命；第四，磁性液体密封间隙很小，通常为0.1-0.3mm，密封间隙中的磁性液体容易被环境中的灰尘等颗粒、水汽污染，甚至污染颗粒进入密封间隙会破坏磁性液体密封，降低磁性液体密封寿命。

磁粉密封，是以磁性颗粒为主体，将微纳米磁粉(下称“磁粉”)进行表面活性剂、润滑剂等改性后作为密封介质的密封形式。磁粉密封是一种高性能的新型密封技术，相比于传统密封方式，具有泄漏率低、可耐压差大、耐受极端温度、可靠性高、可通过对磁粉表面改性提升特定环境下的耐压能力等优点。但相关技术中，磁粉在磁场的作用下，是一种多孔介质物质，因此被密封介质可从孔隙中穿过，从而导致被密封介质微泄漏，无法达到密封介质零泄漏要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明的实施例提出一种磁粉与磁性液体组合密封装置，该密封装置能在保证零泄漏的同时耐受较大压差，零泄漏密封失效后为缓慢泄漏，提供反应时间，能够减缓磁性液体蒸发提高使用寿命，能够防止密封间隙受到环境污染提高使用寿命，在磁性液体密封环破裂后溅射到磁粉密封环处，磁性液体与磁粉相混合形成新的密封环，继续发挥耐压作用。

根据本发明实施例的一种磁粉与磁性液体组合密封装置包括：外壳，所述外壳具有法兰和壳腔；导磁轴，所述导磁轴贯穿于所述外壳，导磁轴两端伸至外壳外；多个极靴，所述极靴设在所述壳腔内，在轴向方向间隔布置，极靴与极靴轴向方向间布置磁源，多个所述极靴中的第一极靴与所述导磁轴在径向方向上具有第一间隙，且此部分所述极靴上有多个所述第一极齿，所述第一极齿具有第一齿宽，多个所述极靴中的第二极靴与所述导磁轴在径向方向上具有第二间隙，且此部分极靴上有多个所述第二极齿，所述第二极齿具有第二齿宽，所述第一间隙大于所述第二间隙，所述第一齿宽大于所述第二齿宽，所述第一间隙内设有磁粉，所述第二间隙内设有磁性液体；磁源，所述磁源产生磁场，所述磁源通常为永磁体或电磁铁，所述磁源设在轴向方向两个相邻所述极靴之间，且嵌设于所述极靴上，在轴向方向上，相邻两磁源的极性排布为N S-S N或S N-N S；所述导磁轴、所述极靴、所述磁源形成闭合的磁回路，磁场在所述第一间隙和所述第二间隙中分布为强弱相间的非均匀磁场，所述磁粉在磁场作用下吸附于所述第一极靴与所述导磁轴之间的所述第一间隙中，所述磁性液体在磁场作用下吸附于所述第二极靴与所述导磁轴之间的所述第二间隙中，形成磁粉密封环和磁性液体密封环，实现密封效果。

在一些实施例中，所述极靴3包括至少一个第一极靴31，和包括至少一个第二极靴32，至少两个所述极靴3在所述导磁轴2的轴向方向上间隔布置。