[发明专利]一种高转速磁性液体密封结构及密封环表面气压调节方法

权利要求书

1.一种高转速磁性液体密封结构，其特征在于，包括转轴和安装在所述转轴上的不导磁外套，在所述转轴上位于所述外套的内侧依次安装有第一密封定位结构、磁性液体密封单元及第二密封定位结构；

所述磁性液体密封单元包括依次安装的第一极靴、环形永磁体及第二极靴，所述第一极靴和所述第二极靴的凹槽内分别安装有第一O形圈和第二O形圈；所述第一极靴与所述第二极靴的极齿相对安装，所述第一极靴和所述第二极靴安装后扩口方向朝向所述环形永磁体，且在所述第一极靴、所述第二极靴与所述转轴之间注有磁性液体；

所述外套上设有通孔，所述环形永磁体侧面与所述外套上通孔对应位置也设有通孔，两通孔之间形成气路，所述气路外端与减压阀和气瓶依次连接，所述气瓶通过所述气路为所述环形永磁体内部通入压缩气体；

所述第一极靴和所述第二极靴采用导磁性佳的材质制成，且两极靴的极齿端面为变截面形状；调整所述第一极靴和所述第二极靴上的极齿尺寸以满足所述两极齿之间的磁场强度远大于所述极齿与所述转轴表面之间的磁场强度；

所述磁性液体在压缩气体压力的作用下，抵抗因所述转轴高速旋转引起的离心力，使磁性液体密封环的截面不随所述转轴的转速变化。

2.根据权利要求1所述的高转速磁性液体密封结构，其特征在于，所述第一密封定位结构包括第一轴承和第一挡环并依次安装，所述第一挡环贴近所述第一极靴；所述第二密封定位结构包括第二挡环、第二轴承和端盖并依次安装，所述第二挡环贴近所述第二极靴，所述第二轴承外端被所述端盖压紧，所述端盖与所述外套螺纹连接；所述转轴一端设有阶梯，所述第一轴承的内圈紧靠在所述转轴的阶梯处。

3.根据权利要求1所述的高转速磁性液体密封结构，其特征在于，在所述转轴上依次平行安装多个所述磁性液体密封单元。

4.根据权利要求1所述的高转速磁性液体密封结构，其特征在于，所述第一极靴和所述第二极靴的极齿端面形状为梯形或双曲面形。

5.根据权利要求2所述的高转速磁性液体密封结构，其特征在于，所述第一轴承和所述第二轴承为球轴承或滚子轴承或角接触球轴承。

6.根据权利要求1所述的高转速磁性液体密封结构，其特征在于，所述环形永磁体内部的压缩气体压力根据压缩气体与磁性液体受到的磁场力、转轴旋转引起的离心力之间的平衡关系确定或者根据实验方法确定。

7.一种密封环表面气压调节方法，其特征在于，所述密封环表面气压调节方法用于如权利要求1～6任意一项所述的高转速磁性液体密封结构中的压缩气体的气压调节，所述方法包括：

S1：记录所述转轴未转动时磁性液体密封环的截面形状；

S2：增大所述转轴转速至某一点，同时逐渐增大气体压力，记录使磁性液体密封环截面形状恢复至初始形状的气体压力；

S3：重复步骤S2，直至转速点覆盖工作转速范围，得到一系列转速及与之一一对应的气体压力，拟合这些点，得到他们之间的关系曲线；

S4：根据步骤S3中得到的所述转轴转速与气体压力间的关系式，设计自动控制程序，密封工作时根据该关系式和实际转速实时调节气体压力，保证磁性液体密封环截面形状不随转轴转速变化。