[实用新型]一种往复式磁性液体自循环润滑密封装置

说明书

技术领域

本实用新型属于往复式运动机械领域，具体涉及一种往复式磁性液体自循环润滑密封装置，可用于内燃机、空调系统、重型机械轴承等往复式机械。

背景技术

磁性液体是由纳米磁性颗粒、基载液和表面活性剂三部分组成的胶体悬浮液，是兼有磁性和流动性的功能性流体。由于磁性液体的独特性质，磁性液体被广泛用作于密封剂和润滑剂，这些应用大部分是通过磁性液体实现了静态密封或者旋转密封，如应用于真空密封和旋转马达等；磁性液体应用于往复式运动机械结构较少，且大部分磁性液体密封结构不能实现磁性液体的自循环利用。

不同结构和尺寸的往复式机械被广泛用于工业和家用机械中，典型的例子有：内燃机、空调系统以及重型机械中的往复轴承。传统的往复式机械依靠活塞环来对增压室达到密封效果，并添加油脂类润滑剂。对于连续往返运动机械，活塞的往返运动过程中，润滑剂或密封剂会在惯性力作用下被甩离作用区域；若未及时补充，润滑剂的流失可能使装置发生故障并给工作人员带来安全威胁。提供足够的润滑剂以保证往复轴和其周围结构之间不失去润滑一直是往复式机械面临的技术难点。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺点，本实用新型提供一种能有效减少和阻止润滑剂流失和泄漏的往复式磁性液体自循环润滑密封装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种往复式磁性液体自循环润滑密封装置，包括活塞轴1、磁性液体润滑剂3、环形磁铁5、活塞8和气缸9；

活塞8包括活塞中部8a、活塞端部Ⅰ8b和活塞端部Ⅱ8c；活塞中部8a为纺锤形，中间段直径最大并呈圆柱状，中间段占活塞中部8a总长的比例大于25%、小于100%，往活塞中部8a两端直径逐渐减小；活塞中部8a两端分别与活塞端部Ⅰ8b和活塞端部Ⅱ8c连接，连接处形成角α，α＜90°；活塞端部Ⅰ8b与活塞轴1连接；

活塞8置于气缸9内部，活塞中部8a中部开有至少一个环形凹槽4，环形凹槽4内设有O形密封圈7，O形密封圈7外套装上活塞环6，活塞环6与气缸9内壁接触，磁性液体润滑剂3在活塞环6与气缸9内壁之间形成润滑剂液膜；活塞中部8a两端与气缸9内壁间形成间隙2；活塞端部Ⅰ8b和活塞端部Ⅱ8c与气缸9内壁的间距小于0.143mm；

环形磁铁5置于气缸9外侧并与其外表面紧密结合，环形磁铁5位于活塞8往返运动的中点，活塞8在运动过程中始终保持活塞端部Ⅰ8b和活塞端部Ⅱ8c分别处于环形磁铁5对应位置的两侧；环形磁铁5的充磁方向沿径向，磁铁中心区域磁场强度大于1.5kA/m。

环形磁铁5的数量为一个以上；环形磁铁5为永磁铁，可以是一个完整的整体，也可以由多块磁铁组成。

本实用新型工作原理：

以下以活塞在气缸内作水平运动为例，对其工作原理进行阐述，但在实际应用中，对活塞运动方向无特殊要求，可用于水平、垂直或其他任意方向。

在环形磁铁5产生的磁力作用下，磁性液体润滑剂3会被吸附至环形磁铁5对应位置的气缸9内壁上；活塞8在活塞轴1带动下，在气缸9内做往复运动，活塞环6与气缸9内壁产生相互滑动，磁性液体润滑剂3在活塞环6与气缸9内壁之间形成润滑剂液膜（同时也作为密封剂）。

当活塞8从最左端往右做加速运动时，少量磁性液体润滑剂3在惯性力作用下会滞后于活塞8的运动，流向活塞环6左侧的间隙，其余磁性液体润滑剂3继续在活塞环6与气缸9内壁之间形成润滑液膜，起润滑作用；当活塞环6经过中点后活塞8将向右做减速运动，在惯性力作用下少量磁性液体润滑剂3会流向活塞环6右侧间隙；如图2所示，此时随着活塞8接近行程右侧终点，环形磁铁5位于活塞环6左侧的间隙上方，此时，活塞8从左往右加速运动时被甩离活塞环6的磁性液体润滑剂3将会在磁力作用下被吸附至与环形磁铁5对应处的气缸9内壁上；

活塞8运动至右侧终点后开始从右往左做先加速后减速的返程运动，当活塞环6经过环形磁铁5正下方时，会刮带走吸附于环形磁铁5对应处的磁性液体润滑剂3，继续形成润滑薄膜。如图3所示，活塞运动至左侧终点附近，环形磁铁5位于活塞环6右侧的间隙上方，被甩至此处的磁性液体润滑剂3在磁力作用下被吸附至环形磁铁5对应处的气缸9内壁上，待活塞8再次运动经过时，吸附于此处的磁性液体润滑剂3将被活塞环6刮带走，继续形成润滑液膜。如上所述，可实现润滑剂的自循环，有效减少和阻止了润滑剂的泄漏和流失。