水轮机主轴磁流体密封实验研究

为解决水轮机主轴的密封问题,引入了磁流体作为密封材料,通过实验分析了水环境下影响磁流体密封承压能力的几种因素.结果表明:磁化强度越高,磁流体密封承压能力越高,但过高的磁化强度会导致磁流体粘度过大,造成轴转动时阻力过大;磁流体密封的承压能力随着磁场强度的提高而增大,但当外加磁场强度超过磁极的饱和磁化强度时,承压能力下降;磁流体密封的承压能力随密封间隙、温度和转速增加而下降,随磁流体量的增加和磁极级数的增多而增大,但当磁流体量超过一定的临界值和级数超过五级后,磁流体密封的承压能力保持在某一恒定值.     

船舶艉轴磁流体密封的设计与试验研究

研制了一种用于船舶艉轴磁流体密封的试验装置,研究了不同的磁饱和强度、转速及密封间隙对不同类型的磁流体密封承压能力的影响.结果表明,油基磁性流体可作为船舶艉轴密封液,对水和海水介质密封压差可以达到2MPa;船舶艉轴磁流体密封的耐压能力,随着磁流体饱和磁化强度的提高而增大,随着转轴转速的增加而减小,随着径向间隙的减小而增大.     

极齿关键参数对磁流体密封热特性影响的试验研究*

为探讨磁流体密封极齿参数对磁流体热特性的影响,利用传热学理论构建磁流体密封装置的传热计算模型,研究不同转速下密封间隙、极齿宽度、极齿槽宽度和极齿高度与磁流体温度的关系。在磁流体密封实验台上研究密封间隙、极齿宽度、极齿槽宽度和极齿高度对磁流体温度的影响,并利用模型计算结果对试验结果进行了验证。试验结果表明:随着密封间隙和极齿高度的增加,磁流体温度逐渐减小,呈负指数变化趋势;随着极齿宽度的增加,磁流体温度线性增加;随着极齿槽宽度的增加,磁流体的温度基本不变;密封间隙对磁流体温度影响最大,其次是极齿宽度和极齿高度,极齿槽宽度对磁流体温度基本没有影响。研究表明,在一定范围内适当增加密封间隙和极齿高度,适当减小极齿宽度,可以在一定程度上减小磁流体的发热量,提高磁流体密封装置寿命。     

离心泵旋转轴的磁流体密封实验研究

介绍了离心泵旋转轴的磁流体密封技术,通过实验分析了泵的转速、温度、密封间隙、磁极极数和磁液体体积对磁流体密封承压能力的影响.结果表明:磁流体密封的承压能力随密封间隙、温度和转速的增加而下降,随磁流体量的增加和磁极极数的增多而提高,但当磁流体量超过一临界值和极数超过5极后,磁流体密封的承压能力保持在某一恒定值.     

水轮机主轴磁流体密封间隙流场关键参数研究

水轮机主轴磁流体密封装置间隙流场因工况和物理场的复杂性一直是磁流体密封研究难点。为研究水轮机主轴磁流体密封装置间隙内磁流体流动特性,建立主轴密封间隙流场数值模型并通过试验进行了验证;通过数值计算研究密封间隙、极齿宽度、极齿高度和极齿槽宽度对磁流体流动的影响。结果表明：极齿附近磁流体不受结构参数影响,基本保持不动;当密封间隙小于0.6 mm时,间隙内磁流体基本不发生流动,当密封间隙超过该值后,极齿槽和永磁体附近磁流体随间隙增加流动加剧,速度线性递增;极齿槽和永磁体附近磁流体随极齿宽度递增流动减弱,速度先线性递减,在3.0~3.5 mm极齿宽度时急剧减小,最后趋于稳定;随着极齿高度和极齿槽宽度逐渐增加,极齿槽和永磁体附近磁流体流动会减弱,极齿槽附近磁流体速度在极齿高度为1.0~3.5 mm和极齿槽宽为3.0~12 mm速度急剧减小,最后趋于稳定,而永磁体附近磁流体速度一直呈线性递减。     

微米 Ｃｏ 粒子对磁流体密封水性能的影响

为提高耐蚀水泵磁流体旋转密封的承压值,在Fe3O4油基磁流体中添加适量强磁性Co微米粒子,并研究磁流体中Co粒子体积分数对磁流体密封水性能和磁流体密封装置温升的影响。研究结果表明,随着磁流体中Co粒子体积分数增加,因Co粒子在密封间隙内密封极齿表面聚积形成的“柔性磁极”,导致密封间隙减小,磁流体密封承压值明显增大;随着磁流体中Co粒子体积分数的增加,磁流体密封的功耗将增大,磁流体密封装置的温度升高;磁流体密封装置的温升缘于密封间隙内Co粒子之间和Co粒子与旋转轴之间内摩擦所产生的摩擦热。     

磁流体离心密封结构的改进设计

磁流体密封在密封液体时,被密封的液体介质与磁流体接触会引起磁流体乳化、变质,导致密封失效.结合流体力学中的毛细管现象,对磁流体离心密封结构进行改进,即在密封结构中增加一附属结构,在附属结构和旋转轴之间形成一个很小的间隙,利用小间隙产生的毛细作用将密封液体与磁流体分隔开来,防止密封液体对磁流体的影响.试验结果表明,该密封结构具有良好的密封性能,对液体具有更好的密封效果.     

一种磁流体密封装置的实验研究及其改进措施

通过对一种磁流体密封装置静止和动态承压能力的研究，分析了这种结构动态密封承压能力明显比静止密封低以及密封承压能力随转速变化的原因．并根据这些原因．提出了一些相关的改进措施．以提高磁流体密封的效果。     

磁流体密封水的有关规律研究

本文研究了磁流体密封水的有关规律,找出了密封间隙、温度、旋转轴的转速和磁流体的饱和磁化强度与承压能力的关系。     

旋转速度对磁流体密封能力的影响研究

根据磁学理论进行了磁回路的磁系统设计，在此基础上研制了磁流体密封的实验装置，同时进行了速度和密封能力关系的实验研究，特别考察了小轴径在低旋转速度和静止时磁流体密封能力的变化，试验结果表明，随着轴的转速的提高，密封能力下降，而且速度越高，理论和实验的背离现象越严重；小轴径低旋转速度时，对磁流体密封的密封耐压能力基本无影响。     

磁性液体往复运动密封耐压公式的理论研究

为了正确得出和验证磁性液体往复运动密封耐压公式,研究了磁性液体往复运动密封中磁性液体的运动机理,利用有限元法分析了密封件的磁场分布及静止耐压能力。利用磁性液体动力学的Navier-Stokes方程与电磁学中的麦克斯韦方程联立推导了磁性液体往复运动密封的耐压公式。在往复运动密封试验台上验证了转速、行程等参数对密封耐压能力的影响。     

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构设计方法，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57．1％、尺寸缩小了56％、漏磁下降了78．5％，为航空航天等应用背景下的密封设计提供了重要依据。     

大间隙磁性液体静密封研究

为满足航空、航天、冶金等领域大间隙静密封要求,建立磁性液体静密封试验台,设计出磁性液体静密封试验件。在试验台上对磁性液体静密封进行深入研究,通过试验得出磁性液体静密封耐压、磁性液体注入量与密封间隙、密封温度和磁性液体磁化强度的关系。从理论上,计算试验件密封间隙中磁场分布,推导出磁性液体静密封耐压和温度关系的解析表达式,计算磁性液体静密封在不同间隙,不同饱和磁化强度下的最大耐压能力。理论分析和试验表明,在大间隙下磁性液体静密封能够满足一定耐压要求,具有实用价值。     

磁性液体轴封的密封能力分析

根据流体静力学和动力学,分别阐述了磁性液体静密封和动密封的分析方法,特别是密封间隙内磁性液体旋转密封的运动方程求解.推导出磁性液体密封的压力分布规律及密封能力的计算公式,讨论了影响磁性液体密封能力的主要因素.着重指出,为提高密封能力,除考虑有关参数外,还可从密封结构形式上加以改进.     

Coaxial twin-shaft magnetic fluid seals applied in vacuum wafer-handling robot

Compared with traditional mechanical seals,magnetic fluid seals have unique characters of high airtightness,minimal friction torque requirements,pollution-free and long life-span,widely used in vacuum robots.With the rapid development of Integrate Circuit(IC),there is a stringent requirement for sealing wafer-handling robots when working in a vacuum environment.The parameters of magnetic fluid seals structure is very important in the vacuum robot design.This paper gives a magnetic fluid seal device for the robot.Firstly,the seal differential pressure formulas of magnetic fluid seal are deduced according to the theory of ferrohydrodynamics,which indicate that the magnetic field gradient in the sealing gap determines the seal capacity of magnetic fluid seal.Secondly,the magnetic analysis model of twin-shaft magnetic fluid seals structure is established.By analyzing the magnetic field distribution of dual magnetic fluid seal,the optimal value ranges of important parameters,including parameters of the permanent magnetic ring,the magnetic pole tooth,the outer shaft,the outer shaft sleeve and the axial relative position of two permanent magnetic rings,which affect the seal differential pressure,are obtained.A wafer-handling robot equipped with coaxial twin-shaft magnetic fluid rotary seals and bellows seal is devised and an optimized twin-shaft magnetic fluid seals experimental platform is built.Test result shows that when the speed of the two rotational shafts ranges from 0-500 r/min,the maximum burst pressure is about 0.24 MPa.Magnetic fluid rotary seals can provide satisfactory performance in the application of wafer-handling robot.The proposed coaxial twin-shaft magnetic fluid rotary seal provides the instruction to design high-speed vacuum robot.     

用有限元方法合理设计磁流体密封结构

本文利用有限元数值计算方法对磁流体密封结构进行了分析。在对磁流体单级密封齿形研究基础上,提出了一种新型多级密封齿形结构。经计算其密封压差能比传统的矩形密封齿形结构提高十几个百分点,最后给出了具有这种新齿形“磁回路”各参数设计的取值范围。     

新型磁流体密封圈的仿真及试验研究

采用对永久磁铁进行径向充磁的方法设计了新型磁流体密封圈,介绍了新型磁流体密封圈的结构和工作原理,利用磁场有限元分析方法对采用径向充磁和轴向充磁的磁流体密封圈的磁场分布进行了分析,给出了磁流体密封圈的磁场分布图,进行了耐压能力的估算及特性的仿真研究,并分别对两种密封圈进行了试验研究,对采用一级、二级、三级磁极的磁流体密封圈进行了试验比较,给出了试验曲线和仿真计算曲线。试验结果表明,永久磁铁采用径向充磁的磁流体密封圈比采用轴向充磁的磁流体密封圈结构简单,体积小,耐压能力高。     

新型变齿磁流体密封结构设计及性能研究

为提高磁流体密封耐压能力,在传统磁流体密封结构基础上提出一种新型变齿磁流体密封结构.基于磁流体密封耐压理论,利用ANSYS Maxwell软件对新型变齿结构密封间隙内磁感应强度大小分布进行研究,采用控制变量法分析变齿宽系数、变齿高系数2个因素单独及共同对磁流体密封耐压性能的影响.结果表明:随着变齿宽系数的增加磁流体密封...     

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，对磁流体流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势圈，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。