一种磁性液体径向密封力矩精确测量系统的制作方法

1.本发明涉及测量系统技术领域，特别涉及一种磁性液体径向密封力矩精确测量系统。


背景技术：

2.磁性液体密封因其零泄漏、高可靠性、低粘性摩擦等优点被广泛应用于化工、医疗、军工、航空航天等领域。对于一些高精尖设备，对于磁性液体密封的启动力矩有着严格的要求，磁性液体密封的启动涉及一系列复杂的材料流变学行为，急需对其启动过程中的力矩变化及流变学进行深入的研究。
3.传统的商用旋转流变仪具有很高的扭矩测控精度，但采用的测量系统只能用于几种特定的理论模型，测量材料自身的特性，无法研究磁性液体在实际应用过程中密封间隙内的流变特性。公开号为cn108679234a的专利公开了一种适用磁性液体流变特性的旋转流变仪测量系统的专利，该专利与实际密封结构非常相似，但采用永磁体作为磁源，限定了密封间隙间磁场的大小，极齿径向分布，限定了密封类型，只能适用于几种特定的密封间隙内磁性液体流变性能的研究。


技术实现要素：

4.本发明旨在针对现有的技术问题，提出一种磁性液体径向密封力矩精确测量系统，以实现磁性液体在不同磁场强度、不同密封类型条件下密封力矩和流变学性能的研究。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种磁性液体径向密封力矩精确测量系统，其特征在于，包括流变仪电磁铁模块、底座、顶丝、内六角螺栓、外壳、转轴、过孔气滑环静环、过孔气滑环动环、流变仪转轴、刚性联轴器、气嘴、气管；
7.构成该模块各部分之间连接如下：
8.所述的底座通过内六角螺栓固定到流变仪电磁铁模块上，通过顶丝将外壳安装到底座上，其中外壳底部与流变仪电磁铁模块相接触，转轴穿过过孔气滑环静环与过孔气滑环动环，并通过动环自带顶丝将转轴固定，刚性联轴器将转轴与流变仪转轴固定在一起，将气嘴安装到转轴、过孔气滑环静环和过孔气滑环动环上，转轴与过孔气滑环动环之间通过气管连接，转轴伸入到外壳中心孔内，构成密封组件，同时使流变仪电磁铁模块、外壳和转轴间形成磁回路。
9.所述的外壳和转轴采用导磁率良好的软磁材料加工，底座和内六角螺栓等采用非导磁材料制作。
10.所述的转轴分为三种类型，类型一在转轴底部单独开有极齿齿槽，类型二在转轴圆周表面单独开有极齿齿槽，类型一在转轴底部和圆周表面同时开有极齿齿槽。
11.所述的类型一转轴，极齿数量为1
‑
7个，极齿顶端与流变仪电磁铁模块的密封间距为0.05
‑
1mm，转轴与外壳中心孔的导磁间隙为0.1
‑
2mm。
12.所述的类型二转轴，极齿数量为1
‑
10个，极齿顶端与外壳的密封间距为0.05
‑
1mm，转轴与流变仪电磁铁模块的导磁间隙为0.1
‑
2mm。
13.所述的类型三转轴，底部极齿数量为1
‑
7个，圆周表面极齿数量为1
‑
10个，底部极齿与流变仪电磁铁模块的密封间距为0.05
‑
1mm，圆周表面极齿与外壳的密封间隙为0.05
‑
1mm。
14.所述的转轴(6)极齿截面为矩形、梯形、三角形或其他形状。
15.本发明除磁性液体外，还包括具有磁性的胶体、膏状物、粉末等的测量。
16.根据上述技术方案，本发明的有益效果是：利用商用流变仪具有的高精度扭矩测控功能，研究不同磁场强度、不同密封类型条件下密封力矩和流变学性能；本发明相对于传统磁性液体密封结构更加简化紧凑，通过转轴的更换，实现单齿或多齿极靴的流变特性研；本发明通过改变密封腔内外的压力差，研究不同压力大小下磁性液体密封启动过程中力矩随时间变化的规律。
附图说明
17.图1为本发明的类型一转轴结构示意图；
18.图2为本发明使用类型一转轴的测量系统结构示意图；
19.图3为本发明的类型二转轴结构示意图；
20.图4为本发明使用类型二转轴的测量系统结构示意图；
21.图5为本发明的类型三转轴结构示意图；
22.图6为本发明使用类型三转轴的测量系统结构示意图；
23.附图标记说明
[0024]1‑
流变仪电磁铁模块、2
‑
底座、3
‑
顶丝、4
‑
内六角螺栓、5
‑
外壳、6
‑
转轴、7
‑
过孔气滑环静环、8
‑
过孔气滑环动环、9
‑
流变仪转轴、10
‑
刚性联轴器、11
‑
气嘴、12
‑
气管。
具体实施方式
[0025]
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0026]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面详细描述本发明的实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，以下实施例旨在用于解释本发明，但不用来理解为本发明的限制。
[0027]
具体实施方法一：
[0028]
对流变仪电磁铁模块1供电，使用类型一转轴6，如图2所示。将一定量的磁性液体滴落到流变仪电磁铁模块1中心平台上，控制流变仪转轴9向下运动至指定位置，转轴6底部极齿与流变仪电磁铁模块1中心平台保持一定的密封间隙，在磁场的作用下，磁性液体会流到流变仪电磁铁模块中心平台与转轴底部极齿轴顶的间隙中，形成密封腔，此时密封腔是转轴及气滑环内部空间。通过过孔气滑环静环气嘴通入或抽取一定量气体，使密封腔内外形成一定的压力差，控制流变仪转轴带动转轴旋转并测量磁性液体作用在转轴上的力矩。通过改变转轴6底部极齿与流变仪电磁铁模块1中心平台的密封间隙、流变仪电磁铁模块1供电电流和压力腔压力大小，可以实现不同工况条件下磁性液体端面密封流变特性的研究。
[0029]
具体实施方法二：
[0030]
对流变仪电磁铁模块1供电，使用类型二转轴6，如图4所示。将一定量的磁性液体滴加到外壳4中心孔位置，控制流变仪转轴9向下运动至指定位置，转轴6底部与流变仪电磁铁模块1中心平台保持一定的间隙，在磁场的作用下，磁性液体会流到转轴6径向极齿与外壳4的间隙中，形成密封腔，此时密封腔为测量系统内部、转轴及气滑环内部空间。通过过孔气滑环静环气嘴通入或抽取一定量气体，使密封腔内外形成一定的压力差，控制流变仪转轴带动转轴旋转并测量磁性液体作用在转轴上的力矩。通过改变流变仪电磁铁模块1供电电流和压力腔压力大小，可以实现不同工况条件下磁性液体径向密封旋转力矩的变化规律及流变特性的研究。
[0031]
具体实施方法三：
[0032]
对流变仪电磁铁模块1供电，使用类型三转轴6，如图6所示。将一定量的磁性液体滴加到流变仪电磁铁模块1中心平台上和外壳4中心孔位置，控制流变仪转轴9向下运动至指定位置，转轴6底部与流变仪电磁铁模块1中心平台保持一定的密封间隙，同时在磁场的作用下，磁性液体会流到转轴6径向极齿与外壳4的间隙中，这样就形成密封腔，此时密封腔为测量系统内部空间。向密封腔内部通入或抽取一定量气体，使密封腔内外形成一定的压力差，控制流变仪转轴带动转轴旋转并测量磁性液体作用在转轴上的力矩。通过改变流变仪电磁铁模块1供电电流和压力腔压力大小，可以实现不同工况条件下磁性液体径向密封旋转力矩的变化规律及流变特性的研究。