本发明专利技术公开了一种基于磁致变形橡胶的自愈合密封装置，至少包括内层传统橡胶、添加了径向磁场的第一外层磁致变形橡胶、添加了轴向磁场的第二外层磁致变形橡胶和嵌装于两磁致变形橡胶内部并用于保持密封装置整体形态的环形骨架，内层传统橡胶、第一外层磁致变形橡胶和第二外层磁致变形橡胶均为圆环形且同轴径向紧贴设置，内层传统橡胶和导磁体运动轴之间形成的密封腔内填充润滑脂；该装置可用于高速运动、压差较大的高速轨道列车或重型机车的悬挂减振器等类似往复机构，以及直升机旋翼、旋转机械、风力发电装备中等类似旋转机构中，不仅能够实现长期的动密封或静密封，具有良好的自愈合功能，而且具有相对简单的结构，从而提高密封装置的稳定性和耐久性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于磁致变形橡胶的自愈合密封装置，至少包括内层传统橡胶、添加了径向磁场的第一外层磁致变形橡胶、添加了轴向磁场的第二外层磁致变形橡胶和嵌装于两磁致变形橡胶内部并用于保持密封装置整体形态的环形骨架，内层传统橡胶、第一外层磁致变形橡胶和第二外层磁致变形橡胶均为圆环形且同轴径向紧贴设置，内层传统橡胶和导磁体运动轴之间形成的密封腔内填充润滑脂；该装置可用于高速运动、压差较大的高速轨道列车或重型机车的悬挂减振器等类似往复机构，以及直升机旋翼、旋转机械、风力发电装备中等类似旋转机构中，不仅能够实现长期的动密封或静密封，具有良好的自愈合功能，而且具有相对简单的结构，从而提高密封装置的稳定性和耐久性。【专利说明】基于磁致变形橡胶的自愈合密封装置
本专利技术涉及一种机械工程、车辆工程或航空航天等需要使用密封装置的领域，特别涉及一种可用于高速运动、压差较大的高速轨道列车或重型机车的悬挂减振器等类似往复机构，以及直升机旋翼、旋转机械、风力发电装备中等类似旋转机构的基于磁致变形橡胶的自愈合密封装置。
技术介绍
时下，活塞杆等轴状物件和壳体之间的环形间隙的密封主要采用橡胶密封或磁性液体密封。此外，也有人提出并开始采用磁流变橡胶与磁流变脂的密封装置，起到了一定的效果。 根据被密封的两结合面之间是否有相对运动，密封可分为静密封和动密封两大类。对于静密封，由于其相对壳体没有明显的运动，结合橡胶具有较宽的温度范围，弹性好，且其由于是高分子材料，能通过生化反应，形成更好性质的橡胶，因此，橡胶密封件通常是将橡胶热粘在金属环上，具有较为可靠的稳定性，在静密封装置中较为常用。对于动密封，非接触式动密封，可以用在转速比较高的场合，但是密封的可靠程度有限；接触式动密封密封可靠，但由于有摩擦磨损的存在，不宜用在旋转速度较高的场合。尤其是运动轴(旋转轴或往复轴)和壳体之间具有较为频繁的相对运动。而在这样的往复运动或旋转运动时，由于摩擦等各种外界因素影响而存在的高温高压容易导致橡胶件材料的性能发生较大的变化，而且磨损使得密封间隙变大，从而容易诱发密封泄露失效。对于有一定压力差和较高转速的轴密封现在较多选用机械密封等。 由于基于传统橡胶的密封装置在动密封方面存在的问题，磁性液体密封被专利技术和研宄。在压差不大于0.3MP的低压差和低转速密封问题中，磁性液体的密封装置的研宄已经取得了一定的技术进步。如中国专利:一种磁性液体密封装置(申请号200610052794.1，申请日2006.8.1)，该申请通过将若干个极靴环与相邻和相近极性相反的永磁环相间排列组成磁极圈，然后将磁性液体填充于密封间隙内，从而形成磁性液体的密封装置。该申请使得密封间隙路径上有效的磁通增加，密封间隙内强弱相间分布的磁场梯度和变化幅度有一定的提高。但通过磁极圈设计可以看出，该申请的装置具有较为复杂的结构，部件数量较多。另外，由于此类密封装置主要用于往复轴或旋转轴方面，因此，运动轴表面的微观波纹会携带一些磁性液体，长期工作后会使磁性液体的容量减少导致密封失效。此外，由于磁性液体一方面具有液体的基本性质，在高速旋转时，会受到离心力作用；另一方面，磁性液体较低的剪切强度，两方面作用，使得密封装置在高压差或高转速情况下的动密封效果大打折扣。 随着很多高速运动的活塞中的高速运动轴对于密封的要求越来越高，而相关的研宄也取得了一定的进展。如中国专利:基于磁流变橡胶与磁流变脂的自愈合密封装置及往复机构(申请号201010531005.9，申请日2010.11.04)，为了使结构较传统的更加简洁，能在大压差和高转速环境下的动密封效果更好，该申请设计上下骨架磁极以及磁流变橡胶和永磁体组成的多级橡胶密封和多级磁密封，利用磁流变橡胶在磁场作用下对运动轴的长期吸附效应，结合两端设置的两道磁流变脂密封，实现大压差、高速环境下的密封，也在一定程度上实现了密封口始终紧贴运动轴的自愈合密封。此外，其将运动表面进行微裂纹镀铬处理，严格控制了运动轴表面的形态。上述在一定程度上解决了高速密封问题，但是由于其依靠永磁体产生磁场，磁场的强度由永磁体本身性质决定，对于不同形式的密封装置的生产加工受到一定的限制。此外，其结构也相对复杂，尤其是永磁铁在磁流变橡胶中放置的位置，这对于密封装置的加工存在一定的问题。此外，这类密封装置在解决耐久性和异响方面的问题上，也需要完善。而这些问题最终容易导致密封失效。
技术实现思路
有鉴于上述橡胶密封、磁性液体密封、磁流变橡胶与磁流变脂的密封装置在实际应用中存在泄露、异响、耐久性的问题，尤其是在高压差、高运行速度、结构复杂度方面的不完善，本专利技术提供一种基于磁致变形橡胶的自愈合密封装置，不仅能够在高压差、高运行速度的环境下实现长期的动密封或静密封，而且具有相对简单的结构，从而提高密封装置的稳定性和耐久性。 本专利技术的基于磁致变形橡胶的自愈合密封装置，至少包括内层传统橡胶、添加了径向磁场的第一外层磁致变形橡胶、添加了轴向磁场的第二外层磁致变形橡胶和嵌装于两磁致变形橡胶内部并用于保持密封装置整体形态的环形骨架，内层传统橡胶、第一外层磁致变形橡胶和所述第二外层磁致变形橡胶均为圆环形且同轴径向紧贴设置，内层传统橡胶内缘与运动轴相接，内层传统橡胶和运动轴之间形成密封腔，密封腔内填充润滑脂，运动轴和环形骨架均为导磁体。 进一步，自愈合密封装置还包括沿圆周外包于最外层磁致变形橡胶形成径向向内包裹的外部包裹层。 进一步，环形骨架包括沿轴向并列设置的两环形固定片，外部包裹层和两磁致变形橡胶填充两环形固定片之间的缝隙，两环形固定片的内端径向抵紧于内层传统橡胶的外侧设置。 进一步，两环形固定片均由金属导磁材料制成。 进一步，内层传统橡胶包括带一道唇口的内层橡胶体I和带两道唇口的内层橡胶体II，唇口均由内层橡胶体的内缘向所述运动轴方向延伸。 进一步，内层橡胶体I和内层橡胶体II的内缘上设置有向运动方向延伸的橡胶凸尖。 进一步，第一外层磁致变形橡胶的下端外缘上设置有一径向压紧弹簧。 进一步，外部包裹层为传统橡胶材料制成；四层橡胶径向由外至内依次进行过盈装配。 进一步，两磁致变形橡胶均由硅橡胶与硬磁材料按比例配比制成，其中硬磁颗粒材料所占质量分数范围为10% -90%。 本专利技术的有益效果:本专利技术的基于磁致变形橡胶的自愈合密封装置，由于采用径向充磁和轴向充磁后的第一外层磁致变形橡胶和第二外层磁致变形橡胶，充磁完成后，两层磁致变形橡胶中的硬磁颗粒变成永磁体，而运动轴是由导磁材料制成，因此第一外层磁致变形橡胶中的永磁颗粒对导磁体有一个吸附作用，从而使其具有一个围绕运动轴的径向压力，使其能够有效的对内层传统橡胶密封件的磨损和老化进行补偿，从而实现自愈合的密封性能，具体而言，当内层传统橡胶由于长期与运动轴的摩擦而损耗，与运动轴的间隙逐渐增大时，由于第二层的磁致变形橡胶(即第一外层磁致变形橡胶)与导磁的运动轴之间产生径向磁力，所以在运动过程中，第一外层磁致变形橡胶始终具有指向运动轴的压力，从而紧紧压着内层传统橡胶，使得整个密封装置能长期与运动轴紧紧贴合，从而实现其代替磁流变橡胶、磁流变脂、传统橡胶，实现补偿橡胶与运动轴之间长期反复摩擦造成的橡胶弹性劣化失效本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于磁致变形橡胶的自愈合密封装置，其特征在于：至少包括内层传统橡胶、添加了径向磁场的第一外层磁致变形橡胶、添加了轴向磁场的第二外层磁致变形橡胶和嵌装于两磁致变形橡胶内部并用于保持密封装置整体形态的环形骨架，所述内层传统橡胶、所述第一外层磁致变形橡胶和所述第二外层磁致变形橡胶均为圆环形且同轴径向紧贴设置，所述内层传统橡胶内缘与运动轴相接，所述内层传统橡胶和运动轴之间形成密封腔，所述密封腔内填充润滑脂，所述运动轴和所述环形骨架均为导磁体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：廖昌荣，孙凌逸，赵慧婷，樊玉勤，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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