[发明专利]主动式动压型气膜端面密封装置及其智能控制方法

权利要求书

1.主动式动压型气膜端面密封装置，包括气膜端面密封装置、外部监测及控制系统；

所述气膜端面密封装置包括动环(1)、静环(2)、动压槽(10)、静环座(11)、励磁线圈(9)、磁控形状记忆合金(7)、气控弹簧(8)；

所述动环(1)和静环(2)中至少有一个密封端面上开设动压槽(10)；

所述静环(2)安装在所述静环座(11)上；

所述静环座(11)背面开设环形槽，所述励磁线圈(9)安装在所述环形槽内；所述励磁线圈(9)在通电后产生磁场；

所述静环座(11)正面开设安装孔，所述磁控形状记忆合金(7)安装在所述安装孔内；所述气控弹簧(8)安装于所述磁控形状记忆合金(7)与所述静环(2)之间；

定义所述动环(1)与所述静环(2)的旋转中心轴轴线方向为轴向；

所述磁控形状记忆合金(7)在所述磁场作用下沿所述轴向发生变形，以使所述静环(2)与所述动环(1)紧密贴合形成密封端面；

所述外部监测及控制系统包括流量计(3)、气压调节阀(4)、气源(41)、电压调节器(5)、电源(51)、控制器(6)；

所述流量计(3)用于测量所述气膜端面密封装置的泄漏率；所述气压调节阀(4)用于调节气源(41)的供气压力；所述电压调节器(5)用于调节电源(51)的电压；所述控制器(6)用于控制所述气压调节阀(4)和电压调节器(5)。

2.如权利要求1所述主动式动压型气膜端面密封装置，其特征在于：所述气控弹簧(8)为具有弹性的橡胶或箔片。

3.如权利要求1所述主动式动压型气膜端面密封装置，其特征在于：安装孔沿所述静环座(11)的圆周方向均匀设置。

4.如权利要求1所述主动式动压型气膜端面密封装置，其特征在于：所述气控弹簧(8)内部中空且连通，所述气控弹簧(8)通过注气管路与气源(41)连通。

5.如权利要求1所述主动式动压型气膜端面密封装置，其特征在于：所述气控弹簧(8)包括充气单元，所述充气单元多组并列重复排列，相邻两充气单元之间通过圆孔连通。

6.如权利要求5所述主动式动压型气膜端面密封装置，其特征在于：所述充气单元的横截面形状为菱形或椭圆形。

7.如权利要求1所述主动式动压型气膜端面密封装置，其特征在于：所述磁控形状记忆合金(7)的横截面形状为“T”字形或矩形。

8.上述任意一项权利要求所述主动式动压型气膜端面密封装置的智能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)流量计实时监测气膜端面密封装置的泄漏率信息并传入控制器进行处理；通过实时监测泄漏率与目标泄漏率之间的差值ΔQ，再根据泄漏率与膜厚之间的关系公式获得对应的膜厚差值Δh；再根据闭合力调节量ΔF与膜厚差值Δh、气膜刚度K_f之间的关系公式ΔF＝K_fΔh，可获得对应的闭合力调节量ΔF；

(2)根据上述闭合力调节量ΔF与弹簧刚度K、弹簧压缩量Δx之间的关系公式ΔF＝KΔx，控制器输出端控制气压调节阀，改变气控弹簧的刚度，直至所调节的闭合力F₁符合设定范围F₁＝(0.6～0.7)ΔF；

(3)根据闭合力调节量ΔF与弹簧刚度K、弹簧压缩量Δx之间的关系公式ΔF＝KΔx，控制器输出端控制电压调节器，改变输入励磁线圈的电压，从而改变励磁线圈产生的磁场强度，进而改变磁控形状记忆合金的形变量和弹簧压缩量，直至所调节的闭合力F₂符合设定范围F₂＝ΔF-F₁。