一種提高磁性液體密封在高溫工作環境中耐壓能力和工作可靠性的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機械工程密封技術領域，特別適用于磁性液體密封。
【背景技術】
[0002]磁性液體密封具有零泄漏，長壽命，高可靠性，沒有污染等優點，因而在機械、航空、化工等領域得到了廣泛的應用。在磁性液體密封裝置中，通常涉及的極靴與軸所構成的密封間隙在0.1?0.5mm之間。在磁場作用下，磁性液體填充在密封間隙內。磁性液體密封中常用永磁鐵和磁導率較高的鐵磁材料制造的極靴、轉軸形成磁路。化工、航天等領域常常要求磁性液體長期工作在高溫環境中，例如某設備工作溫度達200°C ο由于在高溫下永磁體的磁性降低，磁性液體的粘度也隨溫度升高而降低，磁性性能下降，同時發生熱脹冷縮效應使密封間隙增大，磁性液體密封的耐壓能力急劇下降，嚴重影響了磁性液體密封在高溫領域的應用。因此提高磁性液體密封在高溫工作環境中耐壓能力和工作可靠性就成為迫切需要解決的問題。
[0003]磁性液體密封耐壓能力隨間隙的減小而增大，在磁性液體密封間隙為0.1?0.25mm之間時耐壓能力對密封間隙變化很敏感。部分鐵鎳合金具有反常膨脹特性，屬于低膨脹合金，低膨脹合金在彎曲點以下的平均膨脹系數低于3X10_6°C ―1，本發明根據材料熱脹冷縮的性質和低膨脹合金的特點，提出了一種提高磁性液體密封在高溫工作環境中耐壓能力和工作可靠性的方法。可以在高溫條件下，抑制磁性液體密封間隙的增大，甚至減小磁性液體密封間隙，很大程度上提高了高溫條件下磁性液體密封的耐壓能力以及可靠性，在實際應用中獲得了很好的效果，對解決磁性液體密封在高溫環境中的使用問題以及拓寬磁性液體密封的應用廣度，具有重要的意義。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是:
[0005]高溫下永磁體磁性和磁性液體粘度的下降導致磁性液體密封耐壓能力急劇下降，現有的磁性液體密封方法不能在高溫條件下正常工作。因此，本發明提出一種保證磁性液體密封在高溫條件下正常工作的方法，彌補現有磁性液體密封方法在高溫下耐壓能力低、可靠性差等不足，并能根據溫差大小不同程度的提高耐壓能力，滿足實際需求。
[0006]本發明的技術方案:
[0007]選擇一種具有反常熱膨脹特性的鐵鎳合金材料和一種熱膨脹系數較大并且綜合機械性能良好的鐵磁材料，用所選的鐵磁材料制作相互配合的極靴和密封軸，用所選的鐵鎳合金材料制作與兩極靴外圈過盈配合的合金套，該合金套與極靴的徑向寬度比為1:2。
[0008]所述的磁性液體密封間隙范圍在0.1?0.25mm。
[0009]所述的復合材料軸直徑范圍50?100mm。
[0010]所述的高溫工作環境指100°C?300°C。[0011 ] 所述的磁性液體密封包括靜密封和動密封。
[0012]本發明的有益效果:
[0013]密封軸與極靴在高溫條件下配合使用后，極靴和軸都會產生膨脹。采用傳統密封方法時，由于極靴徑向尺寸較大，軸的徑向膨脹量將小于極靴內圈的徑向收縮量，導致密封間隙增大。用具有反常熱膨脹特性的鐵鎳合金制作極靴套，由于該合金的熱膨脹系數很小且強度較高，極靴套膨脹量很小。因此，與極靴過盈配合的極靴套限制了極靴外圈沿徑向膨脹，使得軸的徑向膨脹量大于極靴內圈的徑向收縮量，減小了高溫條件密封間隙，使密封耐壓能力顯著提高。密封間隙隨溫度升高而減小，溫差越大磁性液體密封耐壓能力越強，所以本方法可以根據溫差大小不同程度的提高耐壓能力。本發明針對現有磁性液體密封方法在高溫下存在的缺陷，保證了磁性液體密封在高溫條件下的正常工作，對解決磁性液體密封在高溫環境中的使用問題以及拓寬磁性液體密封的應用廣度，具有重要的意義。
【附圖說明】
[0014]圖1是本密封方法示意圖。
[0015]圖2不同情況下磁性液體密封間隙對比示意圖。
[0016]圖中:常溫下間隙L1、高溫下采用傳統密封方法間隙L2、高溫下采用本發明密封方法間隙L3。
[0017]圖3是磁性液體密封裝置結構圖。
【具體實施方式】
[0018]實施方式一
[0019]選擇4J36合金和45鋼，用45鋼制作相互配合的極靴和密封軸，用所4J36合金制作與兩極靴外圈過盈配合的極靴套。其中密封軸直徑為80mm，極靴外徑為120mm，極靴套徑向寬度為20_，將極靴和密封軸與其他零部件配合組成間隙為0.2mm的磁性液體密封裝置。將該裝置應用于100°C的高溫條件下的磁性液體密封。
[0020]實施方式二
[0021]選擇4J36合金和45鋼，用45鋼制作相互配合的極靴和密封軸，用所4J36合金制作與兩極靴外圈過盈配合的極靴套。其中密封軸直徑為50mm，極靴外徑為80mm，極靴套徑向寬度為15_，將該極靴和密封軸與其他零部件配合組成間隙為0.1mm的磁性液體密封裝置。將該裝置應用于200°C的高溫條件下的磁性液體密封。
【主權項】
1.一種提高磁性液體密封在高溫工作環境中耐壓能力和工作可靠性的方法，其特征在于: 選擇一種具有反常熱膨脹特性的鐵鎳合金材料和一種熱膨脹系數較大并且綜合機械性能良好的鐵磁材料，用所選的鐵磁材料制作相互配合的極靴和密封軸，用所選的鐵鎳合金材料制作與兩極靴外圈過盈配合的極靴套，該合金套與極靴的徑向寬度比為1:2。
2.根據權利要求1所述的一種提高磁性液體密封在高溫工作環境中耐壓能力的方法，其特征在于:磁性液體密封間隙范圍在0.1?0.25_。
3.根據權利要求1所述的一種提高磁性液體密封在低溫工作環境中耐壓能力的方法，其特征在于:密封軸的直徑范圍是50?100mm。
【專利摘要】一種提高磁性液體密封在高溫工作環境中耐壓能力和工作可靠性方法，屬于機械工程密封技術領域，特別適用于磁性液體密封。選擇一種具有反常熱膨脹特性的鐵鎳合金材料和一種熱膨脹系數較大并且綜合機械性能良好的鐵磁材料，用所選的鐵磁材料制作相互配合的極靴和密封軸，用所選的鐵鎳合金材料制作與兩極靴外圈過盈配合的極靴套，該合金套與極靴的徑向寬度比為1:2。本發明彌補了現有高溫下磁性液體密封方法的不足，對解決磁性液體密封在高溫環境中的使用問題以及拓寬磁性液體密封的應用廣度，具有重要的意義。
【IPC分類】F16J15-43, F16J15-53
【公開號】CN104696529
【申請號】CN201410742538
【發明人】李德才, 李振坤, 王忠忠
【申請人】北京交通大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月8日