新型磁流体密封圈的特性分析(2)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)哈尔滨工业大学机电工程学院 作者:李松晶

2.3、耐压能力计算

  当液体缓慢运动时,由于其粘性而产生的能量损失小到可以忽略不计,液体近似无粘性流体.此时,对于密封间隙中的磁流体Bernoul 方程成立,对该部分流体建立广义Bernoul 方程为

  充满磁流体的密封间隙如图5 所示;图中左侧为高压,右侧为低压. 在外加磁场H的作用下,磁性流体吸附于间隙中,磁性流体与左、右两侧的气体或液体分别构成分界面4-3 及2-1. 假设磁场H 沿着界面的切线方向,则式(1) 应用于3点2 点处得

磁流体压力分析图

图5  磁流体压力分析图

  式中:Δp 为密封圈两端的压力差,μ0 为磁导率,M 为磁流体的磁化强度, H 为磁场强度.

3、分析结果

  对各设计参数与耐压能力的关系进行分析,其中磁极设计参数的变化对密封圈耐压能力的影响关系分别如图6、7 所示,密封间隙对耐压能力的影响关系如图8 所示.

  图6 磁流体密封圈密封压力与磁极长度关系曲线表明,在一定范围内,增加磁极长度可增大密封圈的密封压力;但当磁极长度增大到某一值时,继续增大磁极长度反而会使密封压力降低,因而若想获得较高压力的密封,可采用多个磁极叠加的方法.

密封压力与磁极长度的关系 密封压力与磁极厚度的关系

图6  密封压力与磁极长度的关系  图7  密封压力与磁极厚度的关系

  图7 磁流体密封圈密封压力与磁极高度关系曲线表明,加大磁极厚度可增加密封压力;但磁极厚度增达到某一值时,继续增大磁极厚度,密封压力增大的程度逐渐减小.

  图8 磁流体密封圈密封压力与密封间隙关系曲线表明,密封间隙越小则密封压力越大;但减小密封间隙,则需要提高加工精度.

4、设计实例比较

  轴向磁极磁流体密封圈:密封压力0.12MPa ,磁极长度4mm,磁极厚度2mm,密封间隙0.2mm,密封件直径10mm.

密封压力与密封间隙的关系

图8  密封压力与密封间隙的关系

  径向磁极磁流体密封圈:密封压力0.12MPa , 磁极长度1mm,磁极厚度2mm,密封间隙0.2mm,密封件直径10mm.

5、结论

  (1) 新型磁流体密封圈除具有磁流体密封圈的密封特性好,寿命长等共同特性外,还具有结构简单,尺寸小的特点.

  (2) 磁流体密封圈的耐压公式及各设计参数与密封压力关系的分析表明,可通过增加磁极宽度,减小密封间隙,增加磁极厚度以及增加密封圈极数等办法来增大密封圈的耐压能力.

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