真空磁流体密封的结构设计与工作原理(2)

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4. 磁流体磁极靴结构设计

       磁极靴顶端齿形设计是影响密封性能的重要因素。常见的齿型结构如图4所示。齿型的主要结构参数是及ao等,B是齿宽,其余符号同前。图5型密封(a)性能优于(b)型。表2是(a)型与(b)型的磁导率,磁导率大将增加磁流体的耐压,获得良好的密封性能。

图4  (a)型与(b)型结构的磁导率

 

      试验证明,(a)型齿的最佳参数是日本金子曾对的(a)型极齿进行了实验,当Lt在1mm~6mm范围内变化时,Lt/Lg=2具有较高的耐压能力。

      图5(c)为多级结构型式的齿型。选取Lt/Lg=2,Ls/Lg=2.5~3比较合理。

5. 磁流体密封级数与磁路间隙

       磁流体一级密封耐压最大值约为2MPa。在一定的场强下,耐压随级数的增加而提高。大约在7~14级之间耐压能力达到最大值,此后级数更增加,耐压能力反而减小,原因是间隙中场强及其分布的变化影响到耐压。

图5  极靴顶端齿型结构

极靴顶端齿型结构

      对给定级数的密封装置,提高耐压可采用增加磁铁尺寸和减少齿顶与轴间的间隙Lg来实现。图6给出了径向间隙、压差及磁铁尺寸之间的关系曲线。径向间隙通常取Lg=0.5mm~0.05mm,太小时轴的机械振动会引起齿顶与轴的机械摩擦。密封轴的径向跳动量,一般限制在径向间隙Lg的25%以内。

图6 磁场、间隙与耐压的关系

6. 磁流体真空密封转轴结构

        磁流体单极靴的耐压能力小,不能承受大气压力,用于真空转轴密封必须采用多级极靴结构,如图7所示。

图7 三种不同的结构磁路设计

三种不同的结构磁路设计

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