一种具有密封间隙磁场调控能力的磁流体密封

技术特征：
1.一种具有密封间隙磁场调控能力的磁流体密封，包括外壳(2)、极靴环(3)、永久磁体(4)和绕组(5)；其特征在于：所述的极靴环(3)设于外壳(2)的内壁上，永久磁体(4)和绕组(5)设于两个极靴环(3)之间，极靴环(3)的内圆面和轴(1)的外圆面之间留有间距；所述的极靴环(3)的内圆面上设有极齿，极齿沿径向向极靴环(3)的内圆面延伸，极靴环(3)的内圆面和轴(1)的外圆面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封，所述的绕组(5)由铜线紧密压制而成的圆柱环，其中绕组(5)的内圆面与轴(1)的外圆面留有间隙，绕组与轴之间的间隙大于靴环(3)的内圆面和轴(1)的外圆面之间的间隙，所述的永久磁体(4)为圆柱形小磁体拼接而成，与绕组(5)的外圆面相接触；外壳(2)设有径向通孔，通孔处开螺纹安装航空插头，绕组(5)引出的导线经过永久磁体的缝隙和外壳上的航空插头与电源相连，绕组采用可调压电源供电，其中要求该电源可以输出恒流直流电；通过绕组与永久磁体尺寸的仿真设计，使永久磁体单独工作在密封间隙产生的磁场强度等于绕组单独工作时在密封间隙产生的磁场强度，实现密封间隙磁场的调零。2.如权利要求1所述的一种具有密封间隙磁场调控能力的磁流体密封，其特征在于：所述极靴环(3)的内圆面设有极齿的数量为4～10个。3.如权利要求1所述的一种具有密封间隙磁场调控能力的磁流体密封，其特征在于：所述极靴环(3)的内圆面上的极齿与轴(1)外圆面之间的间隙的大小为0.05～3mm。4.如权利要求1所述的一种具有密封间隙磁场调控能力的磁流体密封，其特征在于：所述的永久磁体(4)为轴向充磁的永久磁体，为实现密封间隙磁场的控制，通过maxwell软件对密封件磁场进行仿真计算，以永久磁体使用牌号为n35h的铷铁硼圆柱磁体、绕组使用0.2mm线径铜线紧密压制而成的圆柱环为例，可知当绕组体积是永久磁体体积的4倍时，可以实现密封间隙磁场的调零；以转轴直径为20mm、注入量20ml的酯基磁性液体密封为例，室温下未调零时磁性液体密封启动扭矩为0.002n
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m，-60℃未调零时磁性液体密封启动扭矩为0.448n
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mm，-60℃放置24h后启动扭矩为1.344n
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mm，-60℃磁场调零后磁性液体密封启动扭矩为0.082n
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mm，放置24h后启动扭矩为0.284n
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mm。5.如权利要求1所述的一种具有密封间隙磁场调控能力的磁流体密封，其特征在于：所述的极靴环(3)的外圆面上设有环槽，所述的环槽内设有o型密封圈，用以防止沿外壳(2)和极靴环(3)之间路径产生泄漏。6.如权利要求1所述的一种具有密封间隙磁场调控能力的磁流体密封，其特征在于：还包括端盖(7)和轴承(8)；所述的端盖(7)用来保证极靴环(3)和轴承(8)的轴向定位，使得极靴环(3)和轴承(8)与轴(1)具有良好的同轴度。7.如权利要求6所述的一种具有密封间隙磁场调控能力的磁流体密封，其特征在于：，所述的轴承(8)分别套装于轴(1)上。

技术总结
本发明涉及一种具有密封间隙磁场调控能力的磁流体密封，包括外壳、极靴环、永久磁体和绕组。本发明提出了一种新型磁流体密封，在永久磁铁环位置上加装通有可控电流的绕组从而达到对磁流体密封密封间隙处的磁场进行调控的目的，该结构解决了磁流体密封常用的永久磁体难充磁、难加工、易退磁和磁场不可控的问题，同时通过对绕组中电流的调控实现了密封间隙处磁流体状态的调节，其中通加强电流、削弱电流和变频电流分别能达到磁流体耐高压、低温启动和长久保存三种目的，使得该磁流体密封一方面很好的解决了工程上存在的耐高压、低温启动和长久保存三个难点问题，使一个磁流体密封件同时具备耐高压、低温启动和长久保存三个功能。能。能。


技术研发人员：刘嘉伟 李德才
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/3/10