[发明专利]基于磁控形状记忆效应的抱紧力可调橡胶密封结构

说明书

基于磁控形状记忆效应的抱紧力可调橡胶密封结构，包括橡胶密封圈和抱紧力调节装置。橡胶密封圈包括橡胶基体、金属骨架、密封唇、防尘唇；抱紧力调节装置包括螺旋调节器、楔形滑块、磁控形状记忆合金块、励磁线圈、合金块安装座、压盖、第一螺钉、第二螺钉。所述抱紧力调节装置通过推动楔形滑块运动、挤压橡胶基体变形来调控密封抱紧力；所述螺旋调节器通过移动磁控形状记忆合金块来推动楔形滑动运动，对密封抱紧力的调整具有断电保护性；所述磁控形状记忆合金块通过在磁场作用下自身变形来推动楔形滑动运动，磁场大小可通过调节外部电源的电压或电流来实现。本发明可实现橡胶密封件抱紧力的实时调控，可有效提高密封可靠性、延长密封服役寿命。

技术领域

本发明涉及橡胶成型密封结构设计技术领域，具体涉及一种基于磁控形状记忆效应的抱紧力可调橡胶密封结构，可用作旋转或往复动密封，也可用作静密封。

背景技术

橡胶成型密封是一种典型的自紧型密封，依靠橡胶密封唇口与轴过盈配合产生弹性形变，致使密封界面的接触压力大于被密封介质的压力，从而堵塞泄漏通道以实现密封功能，被广泛应用于航空航天、船舶车辆、石油化工及工程机械等领域的旋转或往复机械设备中。

在长周期服役过程中，密封唇口不可避免地会产生磨损，引起密封与轴之间的过盈量减小，致使密封抱紧力减小，从而引发介质泄漏、造成经济损失甚至诱发安全事故。然而传统橡胶成型密封件由于不具备抱紧力自补偿的功能，一旦磨损将诱发密封失效，因此密封可靠性并不高；此外，在超高/高速、高压、高温等高参数工况和高固、强振动、宽变温等严苛服役环境下，密封件更易发生磨损，且对密封可靠性要求也更高，这就特别需要密封件能够及时补偿唇口磨损，或能够人为调控抱紧力以实现密封趋优运行，从而提高密封件在高参数工况和严苛服役环境下的密封性能和运行可靠性，延长密封件的使用寿命。

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基于磁控形状记忆效应的抱紧力可调橡胶密封结构，通过调控密封唇与轴之间的抱紧力来实现唇口磨损补偿，使密封件能够适应复杂多变的工况，提高密封件的可靠性，延长密封件的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于磁控形状记忆效应的抱紧力可调橡胶密封结构，包括橡胶密封圈和抱紧力调节装置；

所述橡胶密封圈包括橡胶基体1、金属骨架2、防尘唇4、密封唇5；所述金属骨架2被橡胶基体1包覆部分的截面形状为“L”形，裸露在介质侧的结构上开设有第一螺纹通孔21；所述密封唇5与轴过盈配合，所述防尘唇4位于低介质压力侧；

所述抱紧力调节装置位于高介质压力侧，包括楔形滑块3、磁控形状记忆合金块6、第一螺钉7、合金块安装座8、螺旋调节器9、压盖10、励磁线圈11、第二螺钉12；所述楔形滑块3的内锥面紧贴于橡胶基体1表面，左端面紧贴于磁控形状记忆合金块6的右端面；所述合金块安装座8右端面沿圆周方向均设若干个合金块安装槽82，左端面均设若干个螺纹孔83，外圆柱面上设有外螺纹81；所述合金块安装槽82的槽底均设有若干个与合金块安装座8左端面连通的通孔84；所述压盖10的截面形状为“L”形，左端面沿径向方向依次均设若干个第二螺纹通孔103、第三螺纹通孔105、第四螺纹通孔106，且左端面上开设有与右端面连通的泄压孔101、进线孔102、出线孔104；所述压盖10通过第二螺钉12、第一螺纹通孔21、第四螺纹通孔106实现与金属骨架2的固定连接，通过第一螺钉7、第二螺纹通孔103、螺纹孔83实现与合金块安装座8的固定连接；所述励磁线圈11缠绕在合金块安装座8的外螺纹81上，分别从进线孔102、出线孔104引入、引出导线接口，所述导线接口与外部可控电源连接；所述螺旋调节器9通过第三螺纹通孔105、通孔84依次固定在压盖10和合金块安装座8上，并紧贴于磁控形状记忆合金块6的左端面；