本發(fā)明涉及密封，具體涉及一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件、制備方法及控制方法。

背景技術(shù)：

1、唇形密封圈是一種常見的密封元件，通常用于防止液體或氣體從機械設(shè)備的兩個接合部位之間泄漏。唇形密封圈通常由彈性材料制成，具有唇形的截面。唇形密封圈通常安裝在軸上，與軸的外表面形成密封接觸。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，密封圈的唇部產(chǎn)生摩擦，形成密封。這種設(shè)計使得唇形密封圈適用于旋轉(zhuǎn)軸的密封應(yīng)用，例如閥門、泵、液壓缸這些設(shè)備。然而，由于唇形密封圈的唇部的摩擦設(shè)計，唇形密封圈在高速旋轉(zhuǎn)和高溫環(huán)境下可能會產(chǎn)生摩擦磨損和熱量，這可能會大大減少唇形密封件的過盈量，進(jìn)而導(dǎo)致泄露。

2、目前，現(xiàn)有的唇形密封件已經(jīng)集成了傳感器技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測密封件的工作狀態(tài)，例如檢測溫度、壓力、磨損程度。這些傳感器可以幫助監(jiān)測設(shè)備的運行狀況，提前預(yù)警可能的故障，并且有助于進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)，但不具備能自調(diào)節(jié)其自身狀態(tài)的功能。

3、因此，需要提供一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件、制備方法及控制方法以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件、制備方法及控制方法，通過為磁流變橡膠施加磁場，使得橡膠基體中分散磁性顆粒來實現(xiàn)磁流變效應(yīng)。磁流變橡膠在無外加磁場時表現(xiàn)出橡膠的特性，具有柔軟、彈性的特點，而在施加磁場時，磁性顆粒會重新排列，導(dǎo)致材料的剛度、形狀或其他性質(zhì)發(fā)生變化，將磁流變橡膠與傳感器結(jié)合用于密封件上，使得密封件在服役過程中能夠在監(jiān)測自身狀態(tài)的同時還能調(diào)整密封件的狀態(tài)，以解決現(xiàn)有的不具備能自調(diào)節(jié)唇形密封件的自身狀態(tài)的功能的問題。

2、本發(fā)明的一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件采用如下技術(shù)方案，包括：

3、唇形密封件本體，其材料為磁流變橡膠；

4、勵磁線圈，其纏繞在唇形密封件本體的唇部圓周上；

5、檢測元件，設(shè)置于唇形密封件本體的唇部內(nèi)，用于實時檢測唇形密封件本體的狀態(tài)信息，狀態(tài)信息包括溫度、應(yīng)力中的其中一種；

6、金屬骨架設(shè)置于唇形密封件本體外圈部分內(nèi)，彈簧其安裝在唇形密封件本體的唇部圓周上：

7、其中，勵磁線圈以及檢測元件，用于和外部控制模塊電連接，外部控制模塊用于根據(jù)唇形密封件本體的狀態(tài)信息判斷唇形密封件本體的狀態(tài)，并在唇形密封件本體為異常狀態(tài)時調(diào)整勵磁線圈產(chǎn)生的磁場強度，以調(diào)整唇形密封件本體的力學(xué)性能和變形程度使得唇形密封件本體恢復(fù)正常密封狀態(tài)。

8、優(yōu)選地，檢測元件包括：溫度傳感器和應(yīng)力傳感器中的其中一種，溫度傳感器用于實時檢測唇形密封件本體的溫度；應(yīng)力傳感器用于實時檢測唇形密封件本體的應(yīng)力。

9、優(yōu)選地，外部控制模塊通過可控電源分別與檢測元件、勵磁線圈電連接，其中，勵磁線圈在接通可控電源時產(chǎn)生的磁場覆蓋整個唇形密封件本體；外部控制模塊通過控制可控電源的輸出電壓大小以調(diào)整勵磁線圈產(chǎn)生的磁場強度。

10、優(yōu)選地，磁流變橡膠由羰基鐵粉、硅橡膠和硅油混合制成。

11、優(yōu)選地，外部控制模塊為計算機或單片機。

12、優(yōu)選地，金屬骨架材料選用鋁，彈簧材料選用錫青銅。

13、一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件的制備方法，包括：

14、制作與唇形密封件本體匹配的模具；

15、按照6：3：1的比例將硅橡膠、羰基鐵粉和硅油混合后制出磁流變橡膠；

16、在模具型腔鋪設(shè)一層磁流變橡膠；

17、將檢測元件及其導(dǎo)線、勵磁線圈和金屬骨架按預(yù)設(shè)位置放置模具型腔的磁流變橡膠層上；

18、將磁流變橡膠填充模具的整個型腔，并進(jìn)行模壓和常溫硫化成型；

19、將檢測元件通過可控電源與外部控制模塊相連接，彈簧設(shè)置于唇形密封件本體的唇部上，即可得到智能唇形密封件。

20、一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件的控制方法，其特征在于，包括：

21、若狀態(tài)信號為壓力，且壓力大于預(yù)設(shè)的壓力范圍的最大值，則控制電壓減小，直至壓力位于壓力范圍內(nèi)；若狀態(tài)信號為壓力，且壓力小于預(yù)設(shè)的壓力范圍的最小值，則控制電壓增大，直至壓力位于壓力范圍內(nèi)；

22、若狀態(tài)信號為溫度，且溫度大于預(yù)設(shè)的溫度范圍的最大值，則根據(jù)唇形密封件本體的彈性模量設(shè)定的預(yù)設(shè)電壓變化量，控制電壓增加預(yù)設(shè)電壓變化量，并按增大后的電壓控制磁場強度；若狀態(tài)信號為溫度，且溫度小于預(yù)設(shè)的溫度范圍的最小值，則根據(jù)唇形密封件本體的彈性模量設(shè)定的預(yù)設(shè)電壓變化量，控制電壓減小預(yù)設(shè)電壓變化量，并按減小后的電壓控制磁場強度。

23、本發(fā)明的有益效果是：

24、通過實時監(jiān)測設(shè)備運行過程中的唇形密封件本體的狀態(tài)信息，在唇形密封件主體上的檢測元件將檢測的狀態(tài)信息傳輸?shù)酵獠靠刂颇K后，在外部控制模塊根據(jù)狀態(tài)信息與預(yù)設(shè)的狀態(tài)信息閾值范圍，控制勵磁線圈產(chǎn)生的磁場強度大小，以調(diào)整唇形密封件本體的變形程度和力學(xué)性能，使得唇形密封件本體進(jìn)行正常密封。

技術(shù)特征：

1.一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件，其特征在于，檢測元件包括：溫度傳感器和應(yīng)力傳感器中的其中一種，溫度傳感器用于實時檢測唇形密封件本體的溫度；應(yīng)力傳感器用于實時檢測唇形密封件本體的應(yīng)力。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件，其特征在于，外部控制模塊通過可控電源分別與檢測元件、勵磁線圈電連接，其中，勵磁線圈在接通可控電源時產(chǎn)生的磁場覆蓋整個唇形密封件本體；外部控制模塊通過控制可控電源的輸出電壓大小以調(diào)整勵磁線圈產(chǎn)生的磁場強度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件，其特征在于，磁流變橡膠由橡膠基體、磁性顆粒和添加劑混合制成。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件，其特征在于，橡膠基體為硅橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠中的一種，磁性顆粒為羰基鐵粉、鐵鈷合金、氮化鐵顆粒、鐵氧體顆粒中的一種，添加劑為硅油、炭黑、石墨烯和碳納米管中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件，其特征在于，外部控制模塊為計算機或單片機。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件，其特征在于，勵磁線圈上設(shè)置有保護(hù)膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件，其特征在于，金屬骨架和彈簧均為非磁性材料。

9.一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件的制備方法，其特征在于，包括：

10.一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件的控制方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及密封技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于磁流變橡膠的智能唇形密封件、制備方法及控制方法，包括：唇形密封件本體、勵磁線圈、檢測元件；勵磁線圈纏繞在唇形密封件本體的唇部圓周上；檢測元件設(shè)置于唇形密封件本體的唇部內(nèi)；其中，勵磁線圈以及檢測元件用于和外部控制模塊電連接，外部控制模塊用于根據(jù)唇形密封件本體的狀態(tài)信息調(diào)整勵磁線圈產(chǎn)生的磁場強度，以調(diào)整唇形密封件本體的力學(xué)性能和變形程度。本發(fā)明能實時監(jiān)測設(shè)備運行過程中的唇形密封件本體的狀態(tài)信息，方便監(jiān)控維護(hù)人員在唇形密封件本體為異常狀態(tài)時，控制勵磁線圈產(chǎn)生的磁場強度大小，以調(diào)整唇形密封件本體的變形程度和力學(xué)性能，使得唇形密封件本體進(jìn)行正常密封。

技術(shù)研發(fā)人員：申志康,管月輝,楊益,王波,周振宇,侯文濤,樸鐘宇,張濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21