密封液體的多級磁性液體密封裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種密封液體的多級磁性液體密封裝置，屬于機械工程密封技術領域，特別適用于磁性液體與被密封介質可以互溶或者互相污染情況下的密封。
【背景技術】
[0002]目前主流的密封方式是機械密封，然而單純的機械密封做不到零泄漏，而且磨損量大容易對密封介質或者工作環境產生污染，磁性液體密封技術由于其具有零泄漏、無磨損，壽命長，結構簡單等優點逐漸被越來越多的行業所使用，然而單純的磁性液體密封當密封介質為液體時，磁性液體易與被密封的液體互溶或互相污染。
[0003]現有磁性液體密封結構，如對比文獻I (授權公告號CN203670800U的申請專利)所述、對比文獻2 (公開號CN103775652A的申請專利)所述、對比文獻3 (公開號CN103759009A的申請專利)所述、對比文獻4 (公開號CN104165230A的申請專利)所述、對比文獻5(申請號CN201310556884.4的申請專利)所述、對比文獻6(申請號JP平4一119267A的申請專利)所述，當密封液體介質時，存在的具體問題如下:
[0004]對比文獻I (授權公告號CN203670800U的申請專利)所述的用于密封液體的磁性液體密封裝置，該裝置包括轉軸、軸套密封圈、固定銷、軸套、動環、動環密封圈、靜環、靜環密封圈、彈簧、左隔磁環、左極靴密封圈、左極靴、永磁體、右極靴、右極靴密封圈、右隔磁環、螺紋端蓋。該專利通過注入磁性液體作為隔離流體，將被密封介質和磁性液體密封隔開，避免被密封液體污染磁性液體密封，然而，該專利無法避免作為隔離流體的磁性液體對被密封液體介質產生的污染，因此不具備實用價值。
[0005]對比文獻2 (公開號CN103775652A的申請專利)所述的一種雙螺旋磁性液體密封裝置，該裝置包括轉軸、外殼、左螺旋套、永磁體、右螺旋套、軸套等，該專利通過螺旋密封和磁性液體密封共同起作用，雖然解決了在機器啟動和停車階段的密封問題，但該專利在整個使用過程中無法避免被密封液體介質與磁性液體的接觸，因而該專利仍然無法解決被密封液體介質與磁性液體的互溶以及互相污染的問題。
[0006]對比文獻3 (公開號CN103759009A的申請專利)所述的一種流體動壓式磁性液體密封裝置，包括螺釘、端蓋、第一密封圈、循環配管進口路徑、磁性液體循環系統、循環配管出口路徑、第二密封圈、左極靴、環形永磁體、右極靴、第三密封圈、外殼、隔磁環、螺紋端蓋、軸套、第一緊定螺釘、動環、第二緊定螺釘、第四密封圈、第五密封圈、楔狀流體型槽、軸。該專利利用了流體動壓密封耐高壓的特點和磁性液體密封零泄漏的特點，雖然可以做到對液體密封介質的零泄漏，然而由于無法避免被密封液體介質與磁性液體的接觸，仍然無法解決被密封液體介質與磁性液體的互溶以及互相污染的問題。
[0007]對比文獻4 (公開號CN104165230A的申請專利)所述的通氣式氣冷磁性液體密封裝置，該裝置包括外殼、第一極靴、第一永磁體、第二極靴、第二永磁體、第三極靴、軸套、螺釘、端蓋、通氣接頭、第一橡膠密封圈、第二橡膠密封圈、第三橡膠密封圈、磁性液體，該專利通入的氣體的作用是帶走熱量冷卻該裝置，通過磁性液體形成的“O”型密封圈可以達到零泄漏的密封要求，然而由于無法避免被密封液體介質與磁性液體的接觸，仍然無法解決被密封液體介質與磁性液體的互溶以及互相污染的問題。
[0008]對比文獻5 (申請號CN201310556884.4的申請專利)所述的充氣式磁性液體旋轉密封裝置，構成該裝置包括:墊圈、外殼、第一極靴、第一永磁體、第二極靴、第二永磁體、第三極靴、第三永磁體、第四極靴、螺釘、擋圈、卡簧、軸套、第四橡膠密封圈、第三氣道、第三氣壓控制閥、第三橡膠密封圈、第二氣壓控制閥、第二氣道、第二橡膠密封圈、第一氣壓控制閥、第一氣道、第一橡膠密封圈、橡膠密封圈，該裝置通過在第一永磁體內徑與軸套外徑之間的空腔抽真空，在第二永磁體內徑與軸套外徑之間的空腔充入CO2或惰性氣體，在第三永磁體內徑與軸套外徑之間的空腔抽真空，使得危險氣體、尤其是爆炸性氣體不會與空氣直接接觸，解決了安全隱患問題，但該裝置只能用于密封氣體介質，當被密封介質為液體時，該裝置仍然無法使磁性液體與被密封液體介質分離，因此無法避免磁性液體與被密封液體介質互溶或相互污染。
[0009]對比文獻6(申請號JP平4一 119267A的申請專利)所述的一種充氣式磁性液體旋轉密封裝置，該裝置在被密封的裝置內部與外部之間形成充氣式磁性流體密封結構，防止內部被密封的危險工作氣體向外部泄漏造成危害，但是該裝置只能用于密封氣體介質，當被密封介質為液體時，充入的氣體無法形成氣膜對液體介質形成可靠密封，而且即使可以形成氣膜，在軸靜止和轉動時都需要充入氣體，因此外接氣泵需要持續工作，從而造成壽命縮短和能源浪費，因此當被密封介質為液體時該旋轉密封裝置不具有實用價值。
[0010]因此急需對密封裝置的結構進行重新設計和改進，使其能夠避免磁性液體與被密封液體介質互溶或相互污染。
【發明內容】
[0011 ] 本發明需要解決的技術問題是，現有密封形式由于其自身結構缺陷，當密封介質為液體時，磁性液體與被密封的液體互溶或相互污染而導致密封失效。
[0012]本發明解決的技術問題采取的方案是:
[0013]密封液體的多級磁性液體密封裝置，該裝置包括外殼、第一軸承、限位環、第一外殼卡環、彈簧、靜環、壓力傳感器與氣壓控制閥、動環、緊定螺釘、左極靴、永磁體、右極靴、隔磁擋環、外殼橡膠密封圈、左卡環、擋環、限位環橡膠密封圈、靜環橡膠密封圈、動環橡膠密封圈、第二外殼卡環、左極靴橡膠密封圈、軸、磁性液體、右極靴橡膠密封圈、第二軸承、右卡環、螺紋端蓋。
[0014]所述外殼為具有一定壁厚的圓筒狀，一端加工有法蘭盤，法蘭盤的端面加工有密封槽，法蘭盤的四周均勻加工有四個通孔，外殼的另一端加工有內螺紋，外殼體的圓柱外表面上加工有一個通孔，通孔外接壓力傳感器和氣壓控制閥以及外界壓力氣源，外殼內壁加工有兩個卡環槽。
[0015]所述軸表面上加工有螺旋槽，螺旋槽的尺寸參數，即，槽寬、槽深、螺旋槽的螺旋升角和螺旋槽的軸段長度均按照螺旋密封的設計參數進行選取，軸上的螺旋槽起到螺旋密封的作用，對被密封液體進行降壓作用。即，該螺旋槽的螺紋旋進方向與軸轉動狀態下的旋轉方向相同，使得在軸轉動時，該螺紋槽對其右端的被密封液體產生減壓作用，使軸轉動狀態下螺旋槽右端的被密封液體由于螺旋槽的減壓作用所產生的壓力Ptl-Pzh于靜止狀態下螺旋槽右端的被密封液體壓力Po，即，從軸右端向左端看，當軸為逆時針旋轉時，螺旋槽的旋向應該加工成左旋，當軸為順時針旋轉時，螺旋槽的旋向應該加工成右旋。
[0016]密封腔內被密封液體介質的壓力為Ptl，軸上螺旋密封槽形成第一級密封，其耐壓能力為P1，靜環與動環的結合力為P2;當轉軸靜止時，螺旋密封槽不工作，第二級密封和第三級密封之間的腔室內為大氣壓，靜環與動環由于承受被密封液體和彈簧的共同擠壓作用而緊密貼合，從而對被密封液體進行密封；當轉軸旋轉時，螺旋密封槽開始工作，通過向壓力控制閥與外殼上通孔逐漸通入氣體，該氣體壓力為P3，磁性液體密封組件與軸形成的第三級密封耐壓值P4，壓力關系滿足P4> P3S P JP2-P1，靜環與動環被外加氣體分開，同時氣壓在靜環與動環之間形成氣膜，從而對被密封液體進行密封。該壓力關系使得在軸靜止時，由緊閉的靜環和動環對被密封液體進行密封；在軸轉動時，從外殼通孔充入氣體，該氣體將靜環和動環分隔，而該氣體被磁性液體密封構成的第三級密封和被密封液體所封堵，無法向外界和被密封液體腔內泄漏，從而使得氣體在靜環和動環之間形成氣膜對被密封的液體進行密封，也避免了被密封液體與磁性液體的接觸產生互溶或相互污染，同時，還可以避免靜環和動環之間接觸所產生的磨損(如以往機械密封靜環和動環之間的磨損)，造成軸在靜止后靜環和動環緊閉后密封的失效。由磁性液體密封構成的第三級密封無論在軸轉動或靜止狀態，都完全與被密封液體隔開。通過這種間接方式實現了磁性液體密封對液體介質的密封。
[0017]所述靜環的外圓柱面加工有密封槽用于安裝橡膠密封圈，靜環左端面與彈簧固定連接，右端面加工有凸臺，靜環選用硬度不太大且具有一定韌性的材料，靜環與軸之間的單邊間隙小于或等于限位環與軸之間的單邊間隙。從而避免被密封液體通過螺旋槽的加壓后在靜環與軸之間產生濺射作用。
[0018]所述永磁體為圓環狀，外徑尺寸與左、右極靴的外徑尺寸相同，材料為銣鐵硼。
[0019]本發明的有益效果:
[0020](I)通過控制外接壓力泵以及壓力控制閥，使得軸在轉動時，軸上的螺旋槽起到減壓的作用，同時通入氣體使得磁性液體與被密封介質隔離，避免了磁性液體與被密封介質產生互溶和污染且能達到零泄漏的密封要求；(2)工作過程中通入氣體使得動環與靜環被氣膜隔開，大大減小了工作轉矩且不會對工作環境產生污染，同時使得動環和靜環之間不會造成磨損，從而在軸靜止時，通過壓力泵以及壓力控制閥將第二級密封和第三級密封之間空腔內的氣體抽出，使得動環與靜環閉合起到靜密封的作用，從而仍然能夠保證零泄漏。
【附圖說明】
[0021]圖1密封液體的多級磁性液體密封裝置。
[0022]圖1中:外殼1、第一軸承2、限位環3、第一外殼卡環4、彈簧5、靜環6、壓力控制閥7、動環8、緊定螺釘9、左極靴10、永磁體11、右極靴12、隔磁擋環13、外殼橡膠密封圈14、左卡環15、擋環16、限位環橡膠密封圈17、靜環橡膠密封圈1