A New Design of Magnetic Fluid Seal for Liquids

Direct contract between the sealed liquid and the magnetic fluid in a dynamic system under magnetic field may lead to an unstable interface, consequently, break down the seal. Aiming at this problem, a new magnetic fluid seal (MFS) was developed. In this new MFS, a soft iron bushing with high permeability was introduced on the shaft and nonferrous shields were installed beside the bushing and the pole pieces. The parameters of the bushing and the shields were optimized in a seal simulation facility The results show that the bushing with a thickness of 7 mm and shields with a width of 8 mm are best for sealing a shaft 20 mm in diameter. The MFS designed based on the optimum parameters shows good performance and long life span for sealing lubricating oil.

大型土工离心机磁流体密封结构性能研究

大型土工离心机由于主轴轴径大、线速度高,使得现有磁流体密封结构很难满足安装、发热等要求。设计一种新型剖分式磁流体密封装置,利用有限元数值分析方法研究剖分式结构变形、极靴组件结构参数对密封性能的影响及密封装置温度分布,考虑实际加工能力,运用正交试验对结构参数进行优选。结果表明:结构参数对密封性能的影响程度由大到小依次为密封间隙、永磁铁高度、永磁铁宽度、槽宽、齿宽、齿高;优化后密封装置的各结构参数分别为密封间隙0.5 mm、齿宽2 mm、齿高2 mm、槽宽2.8 mm,永磁铁宽度11 mm、永磁铁高度22 mm;优化后的密封压力值为0.97 MPa,高于未优化前的0.54 MPa,同时高于工况要求的0.1 MPa;大轴径磁流体密封在工作时,存在轴套积热问题,需要在轴套部位开设冷却腔。

磁流体液体动密封结构中漏磁控制参数的优化设计

本文根据外加磁场对磁流体和被密封液体界面稳定性的影响 ,对磁流体液体密封结构中的轴向漏磁参数进行了优化设计。结果表明 ,在密封旋转轴上添加合适厚度的高导磁套和合适宽度的非导磁垫圈 ,可以有效地将密封界面处的漏磁控制在界面稳定性阈值以下 ,从而保证磁流体液体密封中磁流体和被密封液体的界面稳定性。

磁流体密封的磁场数值分析及优化设计

介绍了磁性液体密封的理论,并应用ANSYS有限元分析软件对一个三槽四齿密封结构进行磁场有限元分析,并进一步对极齿尺寸进行优化设计。通过对计算结果进行的分析和讨论,结果表明,转轴侧极齿处与两侧齿槽处的磁场强度差决定密封装置的密封能力;密封间隙不宜超过0.3 mm;对极齿尺寸进行优化设计后提高了密封装置的密封能力,减小了密封装置的体积,为实际设计提供依据。

磁流体密封的磁路设计及磁场有限元分析

为了在磁流体密封结构的密封间隙内获得最大的磁能积以及提高磁流体密封的耐压能力,在磁路设计理论和磁流体密封理论的基础上,对一种并联型的磁流体密封结构进行磁路设计,采用有限元法数值计算出磁流体密封结构中的磁场从而计算出磁流体密封耐压能力,并对计算结果进行了分析和讨论。结果表明:极靴与永磁体结合处的漏磁以及中间极靴轴向长度较短,导致中间极靴与两侧极靴下密封间隙内的磁感应强度差成非线性关系,也导致了磁路法低于有限元法计算出的磁流体密封耐压能力;中间极靴下密封间隙内磁感应强度较大导致两侧极靴下密封间隙内的磁感应强度差近似相等。

磁性流体密封的优化设计

通过数值计算及实验对磁性流体密封的结构与参数进行了优化设计 ,给出了磁钢材料及尺寸的设计原则 ,研究了单级密封的密封压差与磁极斜角、极尖宽度和密封间隙的关系 ,分析了多级密封的级数、齿宽、槽宽及齿高对磁性流体多级密封的影响 。

磁流体密封优化设计及其实验研究

根据磁流体密封设计目标 ,在对磁流体密封装置密封能力与结构参数间关系及结构参数间匹配关系研究的基础上 ,给出了磁流体密封材料优选、结构优化和参数优化三个方面的设计方法 ,并对设计方法进行了实验验证。测试结果表明 ,优化结构的性能大大优于根据经验设计的普通密封装置 ,实现了压力冗余量小、动密封性能稳定、重量轻、尺寸小和低漏磁的设计。与根据经验设计的普通密封结构相比 ,在相同密封能力下 ,质量下降了 5 7 1 %、尺寸缩小了 5 6 %、漏磁下降了 78 5 % 。

磁流体密封的优化设计研究

本文对磁流体密封应用前景进行了展望 ;在前人工作的基础之上 ,通过对现有的部分磁流体密封结构与参数的分析计算进行了优化设计。给出了磁钢的材料选择和尺寸确定原则以及密封压差和齿形。

大直径大间隙磁性液体静密封的实验研究

某些特殊的应用场合尤其是军工领域中需要使用磁性液体来解决大直径大间隙条件下的静密封问题。本文设计并组装了磁性液体“O”形圈的直径大于390mm，间隙分别为1．1mm，1．5mm，2．0mm和2．5mm的磁性液体静密封结构以及对其进行耐压实验的实验台。在该实验台上，分别测量了不同间隙的密封结构在多种磁性液体注入量下的密封耐压值，使用不同的磁性液体时的耐压值以及不同温度下的耐压值。结果表明：对应于4种密封间隙，本密封结构的最大耐压值分别为通常情况下耐压值的20％，13％，8％和4％，合适的磁性液体注入量分别为70mL，70mL，120mL和120mL；且在温度范围为20～120℃的条件下工作时对温度变化不敏感。

磁流体液体动密封结构的优化设计

以密封40#透平油为例,针对外加磁场对磁流体和被密封液体界面稳定性的影响,改进了磁流体液体密封结构设计,并通过试验优化了密封结构中高导磁套和非导磁垫圈的设计参数.基于优化设计参数的密封结构的透平油密封试验结果表明,采用优化设计的密封结构,可显著延长磁流体液体密封的寿命.

屈服应力对磁性液体密封性能的影响

磁性液体密封是磁性液体最成熟的应用。在应用中发现,随着时间的推移,静止放置的磁性液体密封的耐压都将升高;如果是旋转密封,启动扭矩将增大。实验测定了磁性液体密封的启动扭矩和密封耐压随静置时间的增大关系,分析了引起这一现象的原因,修正了磁性液体密封的耐压和扭矩公式。结果表明,磁性液体的屈服应力大小是影响磁性液体的密封耐压和启动扭矩增大的主要因素,屈服应力越大,磁性液体密封的耐压和启动扭矩越大。研究结果为减小磁性液体密封的启动扭矩提高磁性液体密封的耐压性能提供了实验和理论参考。

磁流体往复轴密封及其摩擦学设计初探

介绍了磁流体往复轴密封的原理，从摩擦学设计角度分析了其设计和使用中要注意的问题。

真空镀膜机双轴磁性液体密封的设计与实验研究

为了解决真空镀膜机双轴密封问题,对真空镀膜机双轴采用磁性液体密封,设计了磁性液体密封整体结构、密封极齿和永久磁铁。分析了双轴磁性液体密封的设计。还使用Ansys软件计算了双轴磁性液体密封的磁场分布。在实验上对所设计加工的双轴磁性液体密封进行了实验研究,得出了磁性液体密封耐压能力与加注磁性液体量的关系。

磁流体密封技术及在反应釜中的应用

通过对磁流体及磁流体密封原理的分析与研究 ,给出了结构设计方法 。

压缩机活塞杆磁性液体密封设计与试验研究

为探索往复密封的新方法,对2D25W-69/2.2～8.8压缩机活塞环进行往复密封研究。分析传统的往复密封方式和磁性液体往复密封的缺陷,提出组合往复密封结构的观点。针对2D25W-69/2.2～8.8压缩机活塞环工况条件,设计出三种磁性液体组合密封结构:三斜口填料—磁性液体组合密封结构,C形滑环—磁性液体组合密封结构和改进后的C形滑环—磁性液体组合密封结构。从理论上分析上述三种磁性液体组合密封结构的磁场分布和密封耐压能力。在试验方面,设计、安装了磁性液体往复密封试验台;在设计的往复密封试验台上,测试三种组合密封结构的密封性能。试验结果表明:改进后的C形滑环—磁性液体密封结构具有一定的实际价值。

纳米磁性流体密封性能与磁极参数关系的研究

为了解决磁性流体密封的实际应用问题,必须解决密封磁极结构参数与密封性能的关系。在纳米磁性流体密封性能研究领域引入回归正交设计分析,用经过实验验证的有限元模拟计算代替实验,采用5因子二次回归正交组合设计确定计算实验点,回归得到轴径50mm的纳米磁性流体密封的磁极结构参数与密封压差的回归公式,并对回归公式进行简化,得到各结构参数对密封性能的影响和最优值。

纳米磁流体密封结构的设计和制造

论述了磁流体及其密封的原理和特点,介绍了密封结构的形式、密封元件的组成、密封结构设计的分类和步骤,研究了密封结构参数对密封能力的影响及各参数的选取原则,针对一具体情况,选择一源二极密封部件进行研究,具体设计并制作出一个30级密封结构元件,讨论了加工和安装过程中应注意的问题。

坦克周视镜磁性液体密封的设计与实验研究

坦克周视镜的密封一直是一个难题,为了解决这一密封问题,采用了磁性液体密封,根据要求设计了磁性液体密封的具体结构,计算了密封间隙内磁场的大小及其分布,从理论上分析了磁性液体密封结构的耐压能力。实验结果表明,所设计的磁性液体密封结构合理,在耐压实验、高温实验、低温实验、盐雾实验、淋雨实验、湿热实验等条件下密封性能良好。

大轴径磁流体真空动密封装置的优化设计

设计了一种大轴径两级真空磁流体密封装置,并在可变转速和径向间隙下测试其密封性能。利用ANSYS磁场有限元分析软件对不同极靴结构、径向间隙下的磁场强度进行数值计算,确定出具有最佳聚磁效果的极靴结构和密封间隙。基于计算结果设计了试验装置,采用饱和磁化强度分别为30.66 kA/m和41.75 kA/m的两种磁流体进行试验,转速可以在0~6000 r/min范围内调节,径向间隙取0.3 mm、0.5 mm和0.7 mm三种。结果表明,楔形极靴聚磁效果更好,可以大幅提高间隙内的磁感应强度;高饱和磁化强度的磁流体密封性能下降发生在低速区而低饱和磁化强度的磁流体密封性能下降发生在高速区;间隙对大轴径密封性能影响较大,尤其在高速工况下,0.7 mm间隙的密封结构密封时间仅为45 min左右。

基于无齿极靴结构的磁性液体密封耐压仿真分析

作为磁性液体最成熟的应用之一,磁性液体密封的极齿结构易出现因安装和转轴跳动而剐蹭损坏的问题,且常用的极齿结构因尺寸微小,还存在加工工艺差和大间隙下密封性能差的问题,从而导致密封失效。为了解决上述问题,首次提出使用环形导磁片和不导磁片交替放置的无齿磁性液体密封结构,新型密封的结构优势明显,经ANSYS仿真计算,并与经典磁性液体密封进行了对比,发现新结构具有一定的耐压能力,可以替代磁性液体密封的经典结构;随后运用Design-Expert统计工具对无齿磁性液体密封进行优化设计,为无齿磁性液体密封的设计提供参考方案。该方法设计出的无齿磁性液体密封在工程中已有成功应用,密封良好,可靠性高。