一種基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，包括相對旋轉(zhuǎn)的非浮動(dòng)環(huán)和浮動(dòng)環(huán)，兩者之間的密封間隙形成流體膜，相對靜止或微動(dòng)的間隙處設(shè)有副密封；將流體膜的一部分與流體膜之外存在流體介質(zhì)的區(qū)域通過節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通，節(jié)流結(jié)構(gòu)中包含有磁性液體或磁流變液；由磁場控制裝置提供的可控磁場改變磁性液體或磁流變液的特性和受力，改變節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性，以影響密封間隙內(nèi)的壓強(qiáng)分布，對機(jī)械密封進(jìn)行主動(dòng)控制。受控磁場中磁性液體或磁流變液的特性和受力改變，影響節(jié)流結(jié)構(gòu)中密封介質(zhì)流動(dòng)從而改變密封端面內(nèi)的壓強(qiáng)分布，調(diào)節(jié)浮動(dòng)環(huán)的受力，從而實(shí)現(xiàn)對密封的主動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械密封迅速的、有較強(qiáng)抗干擾能力的調(diào)節(jié)。
【專利說明】
一種基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于機(jī)械密封技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于磁性液體節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械密封一般用作旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中的軸端密封，其通過在隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和不轉(zhuǎn)動(dòng)的靜環(huán)之間的端面上形成潤滑，使得兩者間形成的摩擦副足以有效限制流體泄漏，但又不至于帶來太大摩擦扭矩。通常機(jī)械密封能在一定的穩(wěn)定工況下正常運(yùn)行，但在某些情況下(例如工作條件發(fā)生較大變化時(shí)、運(yùn)行過程中受到較大擾動(dòng)時(shí)、利用動(dòng)壓效應(yīng)的機(jī)械密封在啟停過程中)，可能出現(xiàn)密封端面遠(yuǎn)離或接觸力過大的異常狀況。對密封進(jìn)行主動(dòng)控制可以及時(shí)針對機(jī)械密封中的異常狀況做出調(diào)節(jié)，使機(jī)械密封恢復(fù)正常工作，盡可能地減少損失。
[0003]在機(jī)械密封的主動(dòng)控制上已有一些研究，如中國專利CN101776152中提出從外部氣源向密封膜內(nèi)導(dǎo)入氣體的結(jié)構(gòu)，并提出了通過調(diào)節(jié)外部氣源壓力來對機(jī)械密封進(jìn)行調(diào)節(jié)的理念；中國專利CN104179975設(shè)計(jì)了通過對靜環(huán)施加電磁力來調(diào)節(jié)機(jī)械密封的加載方案。中國專利CN1825083中提出了用電機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)推動(dòng)浮動(dòng)環(huán)從而實(shí)現(xiàn)加載的方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明解決的問題在于提供一種基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，在機(jī)械密封結(jié)構(gòu)中引入磁性液體或磁流變液節(jié)流，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械密封迅速的、有較強(qiáng)抗干擾能力的調(diào)節(jié)。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，包括相對旋轉(zhuǎn)的非浮動(dòng)環(huán)和浮動(dòng)環(huán)，兩者之間的密封間隙形成流體膜，相對靜止或微動(dòng)的間隙處設(shè)有副密封;將流體膜的一部分與流體膜之外存在流體介質(zhì)的區(qū)域通過節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通，節(jié)流結(jié)構(gòu)中包含有磁性液體或磁流變液;磁場控制裝置根據(jù)控制信號(hào)提供可控磁場改變磁性液體或磁流變液的特性和受力，從而改變節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性，以影響密封間隙內(nèi)的壓強(qiáng)分布，對機(jī)械密封進(jìn)行主動(dòng)控制。
[0007]所述的流體膜與存在流體介質(zhì)的區(qū)域的連通為:非浮動(dòng)環(huán)或浮動(dòng)環(huán)的端面上設(shè)有均壓槽，均壓槽與節(jié)流結(jié)構(gòu)相連接；當(dāng)節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性變化時(shí)，均壓槽內(nèi)的壓強(qiáng)會(huì)改變，進(jìn)而將影響整個(gè)密封間隙內(nèi)的壓強(qiáng)分布，影響密封流體膜的開啟力和力矩。所述的流體膜之外存在流體介質(zhì)的區(qū)域?yàn)楦邏簠^(qū)、低壓區(qū)或外部氣源。
[0008]所述的均壓槽為減小流體流動(dòng)阻礙的空間，設(shè)置為一個(gè)或多個(gè);均壓槽中的流體相對于密封間隙內(nèi)的其他區(qū)域更自由；
[0009]所述的均壓槽通過一個(gè)或多個(gè)節(jié)流孔與節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通。
[0010]所述的非浮動(dòng)環(huán)和/或浮動(dòng)環(huán)的端面上還設(shè)有改善密封性能的端面形貌特征，其端面形貌為固定形式、或具有自適應(yīng)特性的、或由主動(dòng)控制途徑所要求的形式，包括但不限于錐度、波度、槽和微織構(gòu)。
[0011]所述非浮動(dòng)環(huán)和浮動(dòng)環(huán)形成的相對旋轉(zhuǎn)的密封端面將兩側(cè)有壓力差的流體介質(zhì)隔離開。
[0012]所述的流體介質(zhì)為液體或氣體。
[0013]所述的節(jié)流結(jié)構(gòu)為有流體流過時(shí)能使其兩端的流體形成穩(wěn)定壓強(qiáng)差的結(jié)構(gòu)，其幾何形式包括能夠形成穩(wěn)定壓強(qiáng)差的結(jié)構(gòu)以及其組合。
[0014]所述的磁性液體或磁流變液的特性和受力狀況隨磁場控制裝置提供的可控磁場而改變，使節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性(即節(jié)流結(jié)構(gòu)兩端壓強(qiáng)與節(jié)流結(jié)構(gòu)中的磁性液體流量的關(guān)系)隨一定規(guī)律改變；當(dāng)節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性改變時(shí)，與之連通的流體膜的開啟力和力矩隨之改變；
[0015]磁場控制裝置根據(jù)單路或多路的控制信號(hào)而改變可控磁場。
[0016]所述的磁性液體是將納米尺度的磁性固體顆粒分散在基載液中形成的穩(wěn)定膠體溶液，具有鐵磁性和流動(dòng)性，在磁場中會(huì)受力，且粘度會(huì)發(fā)生改變；
[0017]所述的磁流變液是將微米或納米尺度的磁性固體顆粒分散在基載液中形成的固液兩相膠體懸濁液，具有鐵磁性，在磁場中會(huì)受力，在無磁場或低磁場時(shí)表現(xiàn)為液體而在磁場強(qiáng)時(shí)表現(xiàn)為固體。
[0018]當(dāng)與磁性液體或磁流變液不互溶亦不反應(yīng)的流體流過處于磁場中的磁性液體或磁流變液時(shí)，該流體的流動(dòng)受到限制，從而產(chǎn)生壓降；當(dāng)磁場發(fā)生改變時(shí)，流體的流動(dòng)會(huì)相應(yīng)受到影響。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0020]本發(fā)明提供的基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，節(jié)流結(jié)構(gòu)中包含有磁性液體或磁流變液，通過改變控制信號(hào)可以調(diào)節(jié)浮動(dòng)環(huán)的受力，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械密封的調(diào)節(jié)。采用磁性液體或磁流變液設(shè)計(jì)的可控節(jié)流結(jié)構(gòu)可以很小，便于在對現(xiàn)有機(jī)械密封產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)作較小改動(dòng)的情況下進(jìn)行改進(jìn)，從而保留了現(xiàn)有機(jī)械密封產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)；合理的可控節(jié)流結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的控制，便于對機(jī)械密封的異常運(yùn)行狀況及時(shí)做出反應(yīng)，也便于抵抗高頻率的外部干擾;在高壓強(qiáng)的機(jī)械密封中，通過將節(jié)流結(jié)構(gòu)連接到被密封的高壓流體介質(zhì)，可以借助流體介質(zhì)自身的壓強(qiáng)來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，從而較方便地產(chǎn)生較強(qiáng)的調(diào)節(jié)力。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為實(shí)施例1端面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為實(shí)施例2端面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖4為實(shí)施例3端面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025]圖5為實(shí)施例4采用的多套磁場控制裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0027]目前被廣泛運(yùn)用的機(jī)械密封裝置中，非浮動(dòng)環(huán)和通過彈性元件彈性支撐的浮動(dòng)環(huán)相對旋轉(zhuǎn)，二者的微小間隙中形成流體膜，間隙兩端的高壓區(qū)和低壓區(qū)之間存在壓強(qiáng)差。對于相對靜止或只有微小相對運(yùn)動(dòng)的有壓差的縫隙，通過副密封阻止泄漏。
[0028]在上述的被廣泛使用的機(jī)械密封裝置基礎(chǔ)上，進(jìn)行以下的改進(jìn):
[0029]將機(jī)械密封流體膜的一部分與流體膜之外的存在流體介質(zhì)的區(qū)域通過節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通。
[0030]所述的流體介質(zhì)可以是液體或氣體；
[0031]所述的流體膜之外的存在流體介質(zhì)的區(qū)域可以是機(jī)械密封所阻隔的兩個(gè)區(qū)域之一或其他的外部氣源；
[0032]所述的節(jié)流結(jié)構(gòu)為有流體流過時(shí)能使其兩端的流體形成穩(wěn)定壓強(qiáng)差的結(jié)構(gòu)，其幾何形式為單一形式或多種幾何形式的組合。具體的，所述的節(jié)流結(jié)構(gòu)的幾何形式可以是縫隙等各種能在流體流過時(shí)在結(jié)構(gòu)兩端形成穩(wěn)定壓強(qiáng)差的結(jié)構(gòu)。亦可以是多個(gè)、多種此類幾何結(jié)構(gòu)的組合，比如孔(各種截面形狀的)、縫隙、徑向間隙、軸向間隙及其組合。除固體結(jié)構(gòu)夕卜，所述的節(jié)流結(jié)構(gòu)中包含磁性液體或磁流變液，其特性和受力受到磁場的影響。
[0033]所述的磁性液體是一種將納米尺度的磁性固體顆粒分散在基載液中形成的穩(wěn)定膠體溶液。其具有類似于鐵等材料的鐵磁性，同時(shí)具有液體的流動(dòng)性。其在磁場中會(huì)受力，且粘度會(huì)發(fā)生改變。
[0034]所述的磁流變液是一種將微米或納米尺度的磁性固體顆粒分散在基載液中形成的固液兩相膠體懸濁液。其具有類似于鐵等材料的鐵磁性。磁流變液在磁場中會(huì)受力，并且在無磁場或低磁場時(shí)表現(xiàn)為液體而在磁場較強(qiáng)時(shí)表現(xiàn)為固體。
[0035]當(dāng)令與磁性液體或磁流變液不互溶亦不反應(yīng)的流體流過磁場中的磁性液體或磁流變液時(shí)，該流體的流動(dòng)受到限制，從而產(chǎn)生壓降。當(dāng)磁場發(fā)生改變時(shí)，流體的流動(dòng)也會(huì)相應(yīng)受到影響。
[0036]節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性會(huì)隨控制磁場的控制信號(hào)的改變而以一定規(guī)律改變。
[0037]所述的節(jié)流特性指節(jié)流結(jié)構(gòu)兩端壓強(qiáng)與通過結(jié)構(gòu)中通道的流體的流量的關(guān)系。在改變控制信號(hào)時(shí)，磁性液體或磁流變液的特性和受力狀況會(huì)改變，從而使節(jié)流特性隨之改變。這一改變過程的規(guī)律是可知的。
[0038]在一件所述的可控型機(jī)械密封設(shè)備中，可以由單路或多路控制信號(hào)通過磁場控制對節(jié)流結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。
[0039]節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性改變時(shí)，密封流體膜的開啟力和力矩一一即由密封間隙中流體的壓強(qiáng)帶來的力和力矩——會(huì)隨之改變。
[0040]為此，可以在任一密封環(huán)的端面上設(shè)置均壓槽15，它是一個(gè)便于流體在較小的阻礙小流動(dòng)的空間。均壓槽可以是一個(gè)或多個(gè)，可以是多種形狀。前述節(jié)流結(jié)構(gòu)連接到均壓槽，因而節(jié)流特性變化時(shí)，均壓槽內(nèi)的壓強(qiáng)會(huì)改變。均壓槽內(nèi)壓強(qiáng)的改變將影響整個(gè)密封間隙內(nèi)的壓強(qiáng)分布，從而影響開啟力。
[0041]除可以設(shè)置均壓槽外，在相對的兩密封環(huán)中任一密封環(huán)的端面上可以添加其他的端面形貌特征，包括(但不限于)錐度、波度、各種槽和微織構(gòu)等，以改善密封的性能。這些端面形貌可以是固定的，也可以是具有自適應(yīng)特性的或由任何途徑主動(dòng)控制的。
[0042]這樣一來，密封流體膜的開啟力和力矩便可以隨控制信號(hào)而改變，從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)械密封的主動(dòng)控制。若配合合適的檢測設(shè)備和控制算法，則可以增強(qiáng)密封的穩(wěn)定性。
[0043]參見圖1，本發(fā)明提出的一種基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，包括相對旋轉(zhuǎn)的非浮動(dòng)環(huán)2和浮動(dòng)環(huán)5，兩者之間的密封間隙形成流體膜3，相對靜止或微動(dòng)的間隙處的副密封8;將流體膜3的一部分與流體膜之外3存在流體介質(zhì)的區(qū)域通過節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通，節(jié)流結(jié)構(gòu)中包含有磁性液體或磁流變液；由磁場控制裝置提供的可控磁場通過改變磁性液體或磁流變液的特性和受力，改變節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性，以影響密封間隙內(nèi)的壓強(qiáng)分布，對機(jī)械密封進(jìn)行主動(dòng)控制。
[0044]所述的流體膜3與流體膜之外存在流體介質(zhì)的區(qū)域的連通為:非浮動(dòng)環(huán)2或浮動(dòng)環(huán)5的端面上設(shè)有均壓槽15，均壓槽15與節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通；
[0045]當(dāng)節(jié)節(jié)流結(jié)構(gòu)的流特性變化時(shí)，均壓槽15內(nèi)的壓強(qiáng)會(huì)改變，進(jìn)而將影響整個(gè)密封間隙內(nèi)的壓強(qiáng)分布，影響密封流體膜的開啟力和力矩。
[0046]所述的流體膜之外存在流體介質(zhì)的區(qū)域?yàn)楦邏簠^(qū)1、低壓區(qū)16或外部氣源。
[0047]所述的均壓槽15為減小流體流動(dòng)阻礙的空間，設(shè)置為一個(gè)或多個(gè);均壓槽15中的流體相對于密封間隙內(nèi)的其他區(qū)域更自由；
[0048]所述的均壓槽15通過一個(gè)或多個(gè)節(jié)流孔與節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通。
[0049]進(jìn)一步的，所述的非浮動(dòng)環(huán)2和/或浮動(dòng)環(huán)5的端面上還設(shè)有改善密封性能的端面形貌特征，其端面形貌為固定形式、或具有自適應(yīng)特性的形式、或由主動(dòng)控制途徑所要求的形式，包括但不限于錐度、波度、槽和微織構(gòu)。
[0050]所述的磁性液體或磁流變液的特性和受力狀況隨磁場控制裝置提供的可控磁場而改變，使節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性隨一定規(guī)律改變;所述的節(jié)流特性為節(jié)流結(jié)構(gòu)兩端壓強(qiáng)與節(jié)流結(jié)構(gòu)中的磁性液體流量的關(guān)系；當(dāng)節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性改變時(shí)，與之連通的流體膜的開啟力和力矩隨之改變；
[0051 ]磁場控制裝置根據(jù)單路或多路的控制信號(hào)而改變可控磁場。
[0052]實(shí)施例1
[0053]本發(fā)明實(shí)施例1的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0054]一種基于磁性液體節(jié)流主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，包括固定在軸4上的動(dòng)環(huán)2及相應(yīng)的固定裝置、與之相對旋轉(zhuǎn)的靜環(huán)5和用于其彈性支承的彈簧6、用于施加可控磁場的線圈1、鐵芯9和極靴11、在磁場作用下影響節(jié)流結(jié)構(gòu)中介質(zhì)流動(dòng)的磁性液體12、相對靜止或微動(dòng)的間隙處的副密封8。動(dòng)環(huán)2(非浮動(dòng)環(huán))隨軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)。靜環(huán)5(浮動(dòng)環(huán))通過彈簧6彈性支承在靜環(huán)座7上。高壓區(qū)I為壓力穩(wěn)定的被密封氣體，低壓區(qū)16為大氣，它們被動(dòng)環(huán)2和靜環(huán)5分隔開來，以微米級(jí)厚度的流體膜3相連通。
[0055]靜環(huán)座7固定在密封腔上，將環(huán)狀鐵芯10固定在其上。浮動(dòng)環(huán)5彈性支撐在靜環(huán)座7上。在需要密封的相對靜止或微動(dòng)的間隙處采用O形圈作為副密封8。
[0056]線圈9套在環(huán)狀鐵芯10上，鐵芯端部有極靴11，其中放置磁性液體12。線圈9通電后，極靴11的間隙中形成磁場，磁場中的磁性液體12將獲得抵抗壓差的能力，氣體流過時(shí)將產(chǎn)生壓降。保持密封間隙處于密封介質(zhì)流通并提供壓差的狀態(tài)，改變線圈9中電流的大小即可改變磁性液體12在間隙中的受力，從而改變高壓區(qū)I和背部氣室13兩端的壓強(qiáng)差。
[0057]背部氣室13經(jīng)由節(jié)流孔14與均壓槽15相連通，節(jié)流孔14的節(jié)流特性不可主動(dòng)調(diào)節(jié)，但其壓強(qiáng)差隨流量的變化使其可以為密封流體膜提供剛度，增強(qiáng)密封的穩(wěn)定性。均壓槽的形狀如圖2所示。
[0058]在本實(shí)施例中，以線圈9中的電流作為控制信號(hào)，增強(qiáng)線圈9中的電流，則磁場增強(qiáng)，高壓區(qū)I與背部氣室13間壓差增大，從而背部氣室13壓強(qiáng)下降，均壓槽15壓強(qiáng)隨之下降，密封端面的壓強(qiáng)整體下降，從而減少沿軸向的開啟力，使流體膜3厚度減小。反之，減弱線圈9中的電流時(shí)，沿軸向的開啟力增大，使流體膜3厚度增大。
[0059]實(shí)施例2
[0060]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將均壓槽改為4個(gè)。如圖3所示。
[0061 ] 實(shí)施例3
[0062]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，增加螺旋槽17，以提供動(dòng)壓效應(yīng)，改善機(jī)械密封性能。如圖4所示。
[0063]實(shí)施例4
[0064]在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，將設(shè)置在靜環(huán)背后的背部氣室13改為4個(gè)(每個(gè)背部氣室經(jīng)由節(jié)流孔通到一個(gè)均壓槽)，并將施加可控磁場的裝置(鐵芯9、線圈10、極靴11)相應(yīng)地改為4套(每個(gè)線圈套在單個(gè)鐵芯上)，并在4路相互獨(dú)立的控制信號(hào)控制下調(diào)節(jié)極靴間磁性液體12的節(jié)流特性。如圖5所示。
[0065]實(shí)施例5
[0066]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將磁性液體改為磁流變液(當(dāng)然，在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上依然可以進(jìn)行類似于實(shí)施例2至4的改進(jìn)，不再贅述)。
[0067]以上給出的實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明較優(yōu)的例子，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)特征所做出的任何非本質(zhì)的添加、替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，包括相對旋轉(zhuǎn)的非浮動(dòng)環(huán)(2)和浮動(dòng)環(huán)(5)，兩者之間的密封間隙形成流體膜(3)，相對靜止或微動(dòng)的間隙處設(shè)有副密封(8);將流體膜(3)的一部分與流體膜之外(3)存在流體介質(zhì)的區(qū)域通過節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通，節(jié)流結(jié)構(gòu)中包含有磁性液體或磁流變液;磁場控制裝置提供可控磁場改變磁性液體或磁流變液的特性和受力，改變節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性，以影響密封間隙內(nèi)的壓強(qiáng)分布，對機(jī)械密封進(jìn)行主動(dòng)控制。2.如權(quán)利要求1所述的基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述的流體膜(3)與流體膜之外存在流體介質(zhì)的區(qū)域的連通為:非浮動(dòng)環(huán)(2)或浮動(dòng)環(huán)(5)的端面上設(shè)有均壓槽(15)，均壓槽(15)與節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通；當(dāng)節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性變化時(shí)，均壓槽(15)內(nèi)的壓強(qiáng)會(huì)改變，進(jìn)而將影響整個(gè)密封間隙內(nèi)的壓強(qiáng)分布，影響密封流體膜的開啟力和力矩;所述的流體膜之外存在流體介質(zhì)的區(qū)域?yàn)楦邏簠^(qū)(I)、低壓區(qū)(16)或外部氣源。3.如權(quán)利要求2所述的基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述的均壓槽(15)為減小流體流動(dòng)阻礙的空間，設(shè)置為一個(gè)或多個(gè);均壓槽(15)中的流體流動(dòng)相對于密封間隙內(nèi)的其他區(qū)域更自由； 所述的均壓槽(15)與節(jié)流結(jié)構(gòu)相連通。4.如權(quán)利要求2所述的基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述的非浮動(dòng)環(huán)(2)和/或浮動(dòng)環(huán)(5)的端面上還設(shè)有改善密封性能的端面形貌特征，其端面形貌為固定形式、或具有自適應(yīng)特性的形式、或?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)控制所需要的形式，包括但不限于錐度、波度、槽和微織構(gòu)。5.如權(quán)利要求1所述的基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述非浮動(dòng)環(huán)(2)和浮動(dòng)環(huán)(5)形成的相對旋轉(zhuǎn)的密封端面將兩側(cè)有壓力差的流體介質(zhì)隔離開； 所述的流體介質(zhì)為液體或氣體。6.如權(quán)利要求1或2所述的基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述的節(jié)流結(jié)構(gòu)為有流體流過時(shí)能使其兩端的流體形成穩(wěn)定壓強(qiáng)差的結(jié)構(gòu)。7.如權(quán)利要求1所述的基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述的磁性液體或磁流變液的特性和受力狀況隨磁場控制裝置提供的可控磁場而改變，使節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性隨一定規(guī)律改變;所述的節(jié)流特性為節(jié)流結(jié)構(gòu)兩端壓強(qiáng)與節(jié)流結(jié)構(gòu)中的磁性液體流量的關(guān)系；當(dāng)節(jié)流結(jié)構(gòu)的節(jié)流特性改變時(shí)，與之連通的流體膜(3)的開啟力和力矩隨之改變； 磁場控制裝置根據(jù)單路或多路的控制信號(hào)改變可控磁場。8.如權(quán)利要求1或2所述的基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述的磁性液體是將納米尺度的磁性固體顆粒分散在基載液中形成的穩(wěn)定膠體溶液，具有鐵磁性和流動(dòng)性，在磁場中會(huì)受力，且粘度會(huì)發(fā)生改變； 所述的磁流變液是將微米或納米尺度的磁性固體顆粒分散在基載液中形成的固液兩相膠體懸池液，具有鐵磁性，在磁場中會(huì)受力，在無磁場或低磁場時(shí)表現(xiàn)為液體而在磁場強(qiáng)時(shí)表現(xiàn)為固體。 當(dāng)與磁性液體或磁流變液不互溶亦不反應(yīng)的流體流過處于磁場中的磁性液體或磁流變液時(shí)，該流體的流動(dòng)受到限制，從而產(chǎn)生壓降；當(dāng)磁場發(fā)生改變時(shí)，流體的流動(dòng)會(huì)相應(yīng)受到影響。9.如權(quán)利要求1或2所述的基于節(jié)流結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述的非浮動(dòng)環(huán)(2)固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)軸(4)上，與之相對旋轉(zhuǎn)的浮動(dòng)環(huán)(5)通過彈性元件(6)彈性支承在靜環(huán)座(7)上； 所述的節(jié)流結(jié)構(gòu)包括背部氣室(13)，背部氣室(13)的底端經(jīng)由節(jié)流孔(14)與非浮動(dòng)環(huán)(2)或浮動(dòng)環(huán)(5)端面上設(shè)置的均壓槽(15)相連通;背部氣室(13)的開口端設(shè)置套有線圈(9)的環(huán)狀鐵芯(10)，環(huán)狀鐵芯(10)端部設(shè)有極靴(11)，極靴(11)中含有磁性液體(12)。10.如權(quán)利要求9所述的基于磁性液體或磁流變液節(jié)流主動(dòng)控制的機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述的均壓槽(15)設(shè)置為多個(gè)，每個(gè)均壓槽(15)與一個(gè)背部氣室(13)相連接，每個(gè)背部氣室(13)設(shè)有由線圈(9)的環(huán)狀鐵芯(10)組成的磁控裝置，并分別由相互獨(dú)立的控制信號(hào)控制。
【文檔編號(hào)】F16J15/34GK106015579SQ201610562222
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】黃偉峰, 尹源, 劉向鋒, 何強(qiáng), 李德才
【申請人】清華大學(xué)