申请/专利权人：清华大学

申请日：2018-05-08

公开（公告）日：2020-07-28

公开（公告）号：CN108612850B

主分类号：F16J15/43(20060101)

分类号：F16J15/43(20060101);F16J15/3224(20160101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.28#授权;2018.10.30#实质审查的生效;2018.10.02#公开

摘要：一种磁性流体‑唇形密封复合式密封，包括安装在壳体上的金属轴，金属轴和壳体之间设有用于密封的金属极靴，金属极靴中间安装有永磁体，金属极靴靠近金属轴主密封面一侧触点上固定有唇形磁性橡胶，唇形磁性橡胶和金属轴配合实现唇形磁性橡胶周围的磁性流体密封，在金属极靴与壳体之间开有凹槽，凹槽内有O形密封圈，O形密封圈实现金属极靴和壳体密封；永磁体、金属极靴、唇形磁性橡胶与金属轴共同构成闭合磁回路，当唇口发生磨损时能及时补充；本发明能够克服由摩擦磨损带来的材料损失以及由此造成的泄漏，并且能够在较高的液体压强环境中使用。

主权项：1.一种磁性流体-唇形密封复合式密封，包括安装在壳体6上的金属轴7，金属轴7和壳体6之间设有用于密封的金属极靴1，其特征在于：金属极靴1中间安装有永磁体2，金属极靴1靠近金属轴7主密封面一侧触点上固定有唇形磁性橡胶3，唇形磁性橡胶3和金属轴7配合实现唇形磁性橡胶3周围的磁性流体4密封，在金属极靴1与壳体6之间开有凹槽，凹槽内有O形密封圈5，O形密封圈5实现金属极靴1和壳体6密封；所述的永磁体2、金属极靴1、唇形磁性橡胶3与金属轴7共同构成闭合磁回路，当唇口发生磨损时能及时补充；所述的唇形磁性橡胶3是不对称的三角形结构，内侧的倾角大于外侧倾角。

全文数据：一种磁性流体-唇形密封复合式密封技术领域[0001]本发明涉及一种密封结构，特别涉及一种磁性流体-唇形密封复合式密封。背景技术[0002]机械设备的密封部件是保证其正常、稳定和安全运转的重要结构，一旦密封结构发生失效，不仅会造成工作介质和润滑液体的大量损失，也会因泄漏而造成环境的污染，腐蚀设备和工作环境，更严重的还会因此而失火爆炸，引发人身、设备的安全事故。因此，对于密封技术的研究是当前制造业发展的重点。[0003]唇形密封圈作为一种经典的橡塑动密封元件，因其结构简单、紧凑，性能可靠，能够实现一定意义上的“零泄漏”，并且有广泛的适应性，而成为最常用的密封件之一。但随着现代技术的发展，传统唇形密封的缺点和局限性逐渐显露。因其唇口部分需要与旋转轴保持接触并有一定的轴向力，所以在工作过程中必然会存在摩擦扭矩，造成密封圈和旋转轴的磨损，并且产生能量损失。而且随着磨损量的增大，唇封逐渐失效导致泄漏的发生。[0004]磁性流体密封作为一种新型密封形式，利用了磁性流体对磁场的响应特性，可以实现零泄漏。磁性流体密封应用范围广泛，密封适应性强，使用稳定，寿命长，无污染，已经在越来越多的场合投入使用。但同时磁性流体密封也存在其局限性，即磁性流体难以承受较高的压差，这一特点在一定程度上限制了磁性流体密封的发展和应用。发明内容[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种磁性流体-唇形密封复合式密封，能够克服由摩擦磨损带来的材料损失以及由此造成的泄漏，并且能够在较高的液体压强环境中使用。[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：[0007]—种磁性流体-唇形密封复合式密封，包括安装在壳体6上的金属轴7，金属轴7和壳体6之间设有用于密封的金属极靴1，金属极靴1中间安装有永磁体2，金属极靴1靠近金属轴7主密封面一侧触点上固定有唇形磁性橡胶3，唇形磁性橡胶3和金属轴7配合实现唇形磁性橡胶3周围的磁性流体4密封，在金属极靴1与壳体6之间开有凹槽，凹槽内有〇形密封圈5，0形密封圈5实现金属极靴1和壳体6密封。[0008]所述的永磁体2、金属极靴1、唇形磁性橡胶3与金属轴7共同构成闭合磁回路，当唇口发生磨损时能及时补充。[0009]所述的金属极靴1与金属轴7之间的间距大于金属轴7径向跳动的范围。[0010]所述的唇形磁性橡胶3是不对称的三角形结构，内侧的倾角大于外侧倾角。[0011]所述的唇形磁性橡胶3材料是使用偶联剂包覆的纳米磁性颗粒制备而成。[0012]本发明的有益效果为：[0013]本发明通过永磁体2、金属极靴1、唇形磁性橡胶3与金属轴7共同构成闭合磁回路，保证磁性流体4分布在需要密封唇形磁性橡胶3的唇口附近，当唇口发生磨损时能及时补充。[0014]与现有技术相比，本发明解决了磁性流体密封不能在较高压差环境中使用的缺陷，唇口部分的磁性流体能自动补偿唇封磨损产生的间隙，自行寻找到最小间隙保证非接触式密封，实现零泄漏。附图说明[0015]图1为本发明的整体结构示意图。[0016]图2为永磁体2、金属极靴1、唇形磁性橡胶3与金属轴7共同构成闭合磁回路示意图。~具体实施方式[0017]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。[0018]参照图1，一种磁性流体-唇形密封复合式密封，包括安装在壳体6上的金属轴7，金属轴7和壳体6之间设有用于密封的金属极靴1，金属极靴1中间安装有永磁体2,金属极靴1靠近金属轴7主密封面一侧触点上固定有唇形磁性橡胶3,唇形磁性橡胶3和金属轴7配合实现唇形磁性橡胶3周围的磁性流体4密封，为保证副密封面不发生泄漏，便于调整金属极靴丄的径向位置，在金属极靴1与壳体6之间开有凹槽，凹槽内有〇形密封圈5，〇形密封圈5实现金属极靴1和壳体6密封。[0019]参照图2,所述的永磁体2、金属极靴1、唇形磁性橡胶3与金属轴7共同构成闭合磁回路，保证磁性流体4分布在需要密封唇形磁性橡胶3的唇口附近，当唇口发生磨损时能及时补充。[0020]所述的永磁体2、金属极靴1、唇形磁性橡胶3与金属轴7共同构成闭合磁回路，当唇口发生磨损时能及时补充。[0021]所述的金属极靴1与金属轴7之间的间距大于金属轴7径向跳动的范围。[0022]所述的唇形磁性橡胶3是不对称的三角形结构，内侧的倾角大于外侧倾角。[0023]所述的唇形磁性橡胶3材料是使用偶联剂包覆的纳米磁性颗粒制备而成。[0024]本发明的工作原理为:工作时，金属极靴1触点上的唇形磁性橡胶3唇口发生反向泵送作用，起到阻隔内部动作介质的密封作用，此时，磁性流体4受到永磁体2、金属极靴1、唇形磁性橡胶3和金属轴7共同构成的磁回路的作用，聚集在金属极靴1触点周围；当唇形磁性橡胶3唇口由于磨损而出现缝隙时，此缝隙中的磁场强度更大，因此磁性流体4受到磁场的作用会迅速聚集在新产生的缝隙内，填补由于唇形磁性橡胶3磨损可能造成的泄漏，唇形磁性橡胶3和磨损和磁性流体4的补充逐渐达到平衡，自动找到磁性流体4密封的最小间隙，实现安全稳定的密封结构。[0025]普通磁性流体密封受到轴跳动的限制，极靴和轴之间需要预留出较大的空隙以防止摩擦，这严重限制了磁性流体密封可以应用的最大压强，而本发明可以自补偿于材料磨损造成的空隙，实现较高压强环境下的液体密封。

权利要求：1.一种磁性流体-唇形密封复合式密封，包括安装在壳体6上的金属轴（7，金属轴7和壳体6之间设有用于密封的金属极靴（1，其特征在于:金属极靴（1中间安装有永磁体2，金属极靴（1靠近金属轴7主密封面一侧触点上固定有唇形磁性橡胶3，唇形磁性橡胶⑶和金属轴⑺配合实现唇形磁性橡胶3周围的磁性流体⑷密封，在金属极靴⑴与壳体⑹之间开有凹槽，凹槽内有〇形密封圈⑸，〇形密封圈⑸实现金属极靴⑴和壳体⑹密封。2.根据权利要求1所述的一种磁性流体_唇形密封复合式密封，其特征在于:所述的永磁体2、金属极靴（1、唇形磁性橡胶⑶与金属轴⑺共同构成闭合磁回路，当唇口发生磨损时能及时补充。3.根据权利要求1所述的一种磁性流体—唇形密封复合式密封，其特征在于:所述的金属极靴1与金属轴7之间的间距大于金属轴⑺径向跳动的范围。4_根据权利要求1所述的一种磁性流体-唇形密封复合式密封，其特征在于:所述的唇形磁性橡胶3是不对称的三角形结构，内侧的倾角大于外侧倾角。5.根据权利要求1所述的一种磁性流体-唇形密封复合式密封，其特征在于:所述的唇形磁性橡胶3材料是使用偶联剂包覆的纳米磁性颗粒制备而成。

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