В.Е. Фертман - Магнитные жидкости (1163283), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Их устанавливают на турбовинтовые и центробежные компрессоры, вентиляторы, бустерные насосы, воздуходувки лопастного типа и т. п: Следует сказать, что появление магнитожндкостных герметизаторов совсем не означает перевода всей герметизируюшей техники на новый принцип герметизации. Конечно, существуют области, где применение таких герметизаторов создает условия для значительного повышения эффективности действия герметизирующих систем. В то же время магнитожидкостным герметизаторам присущи и недостатки.
Более того, существуют физические границы работоспособности герметизирующих систем с магнитными жидкостями, связанные прежде всего с высокими температурами, которые вызывают интенсивное испарение (и даже вскипание) магнитной жидкости. В таках условиях эксплуатируются аппараты в металлургической промышленности, например для центробежного литья, вакуумной плавки, выращивания монокристаллов и т. п. Здесь использование магнитожидкостных герметизаторов немыслимо без дополнительной системы охлаждения. Магнитожидкостные герметизаторы нашли применение также в ядерной технике и ускорителях заряженных частиц, Низкие температуры вызывают существенное увеличение вязкости магнитных жидкостей.
Тем не менее маг- нитожидкостные герметизаторы хорошо зарекомендовали себя в рефрижераторных системах. В вагонах-холодильниках, судах-холодильниках, криогенной технике герметизаторы, содержащие магнитную жидкость с низкой точкой замерзания, обеспечивают необходимую степень герметизации испаряющегося холодильного агента, Известны разработки фирмы «Гетто((п1йсз СогрогаБоп» (США) по герметизации радиолокаторов для самолетов с помощью магнитных жидкостей. В этих герметизаторах отсутствуют продукты истирания вала вращающейся антенны, которые могут влиять на работоспособность подшипников и других элементов навигационного оборудования.
В магнитожидкостных герметизаторах, установленных на самолетных радиолокаторах, момент трения герметизатора практически не зависит от изменения перепада давления при наборе высоты и снижении. Отметим еше одно свойство магнитожидкостных герметизаторов, связанное с зависимостью давления в магнитной жидкости от величины приложенного магнитного поля. Они могут использоваться не только для разделения двух областей с разным давлением, но и для защиты отдельных узлов от попадания в них пыли, песка и других немагнитных тел, которые «выдавливаются» неоднородным магнитным полем на поверхность магнитной жидкости, При сравнении магнитной силы и силы тяжести Г~)Р=р«М ~1««Н~1|рд, действующих на инородное тело плотностью р=2 10» кг/м«в герметизирующем слое, оказалось, что выталкивающая магнитная сила приблизительно в 5000 раз выше. Разработанный фирмой «чегго(1п)йсз Согрога1юп» (1977) герметизирующий узел, который предотвращает попадание мельчайших частиц пыли (в том числе и табачного дыма) в накопитель на магнитных дисках электронно-вычислительной машины, совмещает обе функции магнитожидкостного герметизатора.
В результате исключается загрязнение устройства, заполненного гелием при небольшом избыточном давлении, которое может нарушить нормальный режим его работы. Очень важное преимущество узла — отсутствие утечки гелия через слой магнитной жидкости при остановке и пуске герметизируемого вала (например, по сравнению с эластомерами). Созданный во ВНИИэлектромаш криогенный турбогенератор мощностью 20 э1Вт содержит магнитожидкостный герметизатор для вывода обратных потоков газообразного гелия из сверхпроводящего ротора после его 114 охлаждения жидким гелием.
Для такого устройства был испытан мапштожидкостный герметизатор в Японии (С. Такетоми, 1987). Магнитожидкостные герметизаторы с успехом применяются и для герметизации других газов. В одном из исследовательских центров г)ЛЬЛ вал центробежного вентилятора, прокачивающего рабочую газовую смесь (СОь Кь Не) в мощном газодинамическом лазере, снабжен таким герметпзатором (1978). Наиболее широко магнитожидкостиые герметизаторы используются в вакуумном оборудовании.
Прежде всего это относится к установкам для нанесения тонких пленок и имплантации ионов в планарной технологии, а также в устройствах для электронно-лучевой плавки и сварки металла. Другая важная область применения магнитожидкостных герметизаторов связана с силовыми установками для маховичного аккумулирования энергии, в которых ротор-накопитель вращается в вакуумироваиной гирокамере (Д. Рабенхорст (П. %. Яайеппогз(), 1975). Именно для вакуумных магиитожидкостных герметизаторов получены магнитные жидкости с низким давлением насыщенного пара (например, на основе вакуумных масел).
Габариты магнитожидкостных герметизаторов зависят от диаметра вала: в радиальном направлении узел обычно превышает диаметр вала на 5 — 6 см, осевая длина одной ступени колеблется от 4 до 5 см. Стоимость магнитожидкостного герметизатора в основном определяется стоимостью магнитной жидкости, используемой для его заправки. В условиях промышленного производства магнитные гкидкости стоят ненамного дор~ ...с, чем их компоненты. Ресурс работы, магнитожидкостных герметизаторов без регламентного обслуживания зависит прежде всего от температурного режима магнитной жидкости и давления в герметизируемом объеме. При комнатной температуре и давлении 1 — 10 Па магнитожидкостные герметизаторы обеспечивают работу вакуумного ввбда в течение года без технического обслуживания, 3.2.2.
Сепараторы немагнитных материалов Действие магнитожидьостных устройств для разделения смеси немагнитных материалов (феррогидростатических сепараторов) основано на зависимости давления в магнитной жидкости от величины приложенного магнитного поля и ее намагниченности. Смесь немагнитных частиц,, различающихся по плотности, засыпают в магнитную жидкость и компенсируют магнитным полем силу тяжести, постепенно изменяя величину его неоднородности. Принпипиальная схема такого сепаратора, предложенная Р. Кайзером (1969), приведена на рис.
3.6. В кон- г г д Рис. 3.6 Рис. 3.7 тейнер 2, заполненный магнитной жидкостью 8, загру.- жают смесь трех фракций частиц немагнитиого материала различной плотности (рис. 3.6, а). При определенной величине неоднородности поля на поверхность жидкости всплывает самая легкая фракция, а две более тяжелые лежат на дне (рнс. 3.6, б). В этот момент в контейнер вводится перегородка 1, которая отделяет всплывшую фракцию от оставшейся смеси (рис. 3.6, а).
С дальнейшим увеличением среднего градиента магнитного поля всплывает фракция средней плотности, передвижение которой к свободной поверхности будет ограничиваться перегородкой К После этого вводят еще одну перегородку, которая располагается ниже первой (рис. 3.6, з). На последнем этапе сепарации отключают источник магнитного поля б и после удаления из контейнера через вен- 116 тиль 4 магнитной жидкости извлекают отдельно каждую фракцию (рис. 3.6, д).
Очевидно, что для уменьшения потерь магнитной жидкости в технологической схеме должно существовать устройство для отмывки жидкости с поверхности сепарируемых частиц, которая затем возвращается в сепаратор. Непрерывный процесс сепарации обеспечивается устройствами, изображенными на рис.
3.7, 3.8. Наивыс- Рис. З.З Рис. З.й шее качество сепарации достигается в зазоре с гипербоаическим профилем полюсных наконечников, в котором оздается постоянный по высоте зазора градиент напряженности поля. Слой магнитной жидкости 3, удерживаемый в зазоре полем электромагнита, располагают под углом к горизонту, н легкая фракция поступающей из бункера 2 смеси соскальзывает по поверхности жидкоти 1, а тяжелап «проваливаетсяъ сквозь слой (рнс.
3.9). Первый опытный феррогндростатический сепаратор был испытан в США в 1973 г. Затем фирма «Н>(асЫ 117 Согрога(1оп» (Япония) сообщила об использовании таких'сепараторов для разделения лома цветных металлов. Один из образцов, который работает по схеме приведенной на рис. 3.8, описан Ю, Шимоиисака и др. (1980). Неоднородное магнитное поле создается плоскими постоянными магнитами из феррита стронция или самарий- кобальтового сплава, Два самарвй-кобальтовых магнита размерами 40Х123Х136 мм располагают под углом приблизительно 30' друт к другу. В результате образуется рабочий зазор, размеры которого увеличиваются с ростом его высоты (образуется трапеция: нижнее основание — 50 мм, верхнее — ! 30, высота — 150 мм).
Продольный размер зазора составляет 150 мм. Характернстики 'этих магнитов: остаточная индукцня В„= (0,78 — 0,84)Тл, коэрцитивная сила Н„= (573 †6,5) кА/м, энергетическое произведение (ВН) „= (119 — 135) . 10з Тл (А/м).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
