[发明专利]一种自适应智能橡胶密封装置及其控制方法

说明书

一种自适应智能橡胶密封装置及其控制方法，包括智能可调控的橡胶密封装置和实时监测及控制系统。橡胶密封装置包括橡胶基体、金属骨架、磁控形状记忆合金弹簧、密封唇、励磁线圈、压盖、螺钉、防尘唇、旋转轴、传感器铺设槽；实时监测及控制系统包括光纤光栅应力传感器、光纤光栅解调仪、光纤引线、控制器、电压调节器、电源。其控制方法是利用光纤光栅应力传感器对抱紧力实时监测，经调解仪识别，获得抱紧力调节量，并通过控制器控制电压调节器改变磁场强度实现弹簧的压缩与伸张，进而对密封抱紧力进行调整。本发明能够使密封界面形成稳定的润滑油膜，提升了密封件对服役环境的自适应能力，可实现长久稳定的密封，延长了密封件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及橡塑密封领域，具体涉及一种自适应智能橡胶密封装置及其控制方法。

背景技术

橡胶成型密封是一种典型的橡塑动密封元件，以其结构简单、互换性强、密封性能良好等优点被广泛应用于各种旋转机械设备中。其基本结构一般由金属骨架、紧箍弹簧和橡胶密封三部分组成，依靠密封唇与旋转轴之间的过盈配合实现密封。密封唇与旋转轴的密封界面之间有一层流体动压油膜，油膜过厚，会导致流体泄漏；油膜太薄，因不能形成润滑油膜而导致唇口磨损。

由于密封件在服使役过程中与旋转轴存在相对运动，随运行时间的延长，密封唇产生磨损，导致密封界面的抱紧力减小，引起介质泄漏。随着众多尖端领域的快速发展，密封的服役环境趋于复杂化和极端化，通常在高压、高速和极端温度的苛刻工况下工作，势必更易导致密封失效。此外，目前大多数密封系统的控制仍需人工操作，不能实时在线调控，密封件在不同工况下的密封性能及可靠性难以保证。因此，有必要将传统密封技术与检测技术、控制技术融合，提出兼具实时监测和调控能力的智能密封系统。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自适应智能橡胶密封装置及其控制方法，能够实时监测密封界面的抱紧力变化，为密封件的磨损补偿提供信息反馈，并通过控制装置调节进行相应的补偿，实现密封的自适应和实时控制，使密封界面形成稳定的润滑油膜，能够延长密封件的使用寿命，实现长久可靠的密封。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自适应智能橡胶密封装置及其控制方法，包括智能可调控的橡胶密封装置和实时监测及控制系统；

所述智能可调控的橡胶密封装置包括橡胶基体1、金属骨架2、压盖3、磁控形状记忆合金弹簧4、密封唇5、励磁线圈6、螺钉7、防尘唇10、旋转轴11、传感器铺设槽12；所述金属骨架2的截面形状为“L”形，左端面均设有若干螺纹孔21；所述压盖3的截面形状为“L”形，外圆柱面加工有外螺纹32，左端面均设有若干个螺纹通孔31，并开设有与右端面连通的进线孔33、出线孔34；所述压盖3通过螺钉7、螺纹通孔31、螺纹孔21实现与金属骨架2的固定连接；所述励磁线圈6沿所述外螺纹32缠绕，分别从进线孔33、出线孔34引入、引出导线接口，所述导线接口与电源16连接，所述励磁线圈6在通电后产生磁场，通过调节所述电源16的电压大小来改变磁场强度；所述磁控形状记忆合金弹簧4在磁场作用下产生压缩或伸张，使所述密封唇5与所述旋转轴11之间的抱紧力发生改变，实现抱紧力的自调控；所述防尘唇10位于低压力介质侧，并开设有引线孔；所述密封唇5附近间隔180°开设两个轴向传感器铺设槽12；

所述实时监测及控制系统包括光纤光栅应力传感器8、光纤引线9、光纤光栅解调仪13、控制器14、电压调节器15、电源16；所述光纤光栅应力传感器8紧贴传感器铺设槽12点胶固定，并利用环氧树脂高温胶填充传感器铺设槽12，通过光纤光栅波长漂移来获取密封唇5与旋转轴11接触界面间的应变信息；所述光纤引线9从所述防尘唇10的引线孔导出，并与所述光纤光栅解调仪13连接；所述光纤光栅解调仪13用于识别波长并得到抱紧力变化信息；所述电压调节器15用于调节电源16的电压，从而改变励磁线圈6产生的磁场强度；所述控制器14用于控制电压调节器15。

进一步的：所述压盖3的材料为导磁性金属。