RU2324913C2 - Способ неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации и устройство его реализации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для использования в выходном контроле производств уплотнительных устройств или режимных испытаниях при научных исследованиях. Изобретение направлено на повышение технологичности и снижение трудоемкости испытаний магнитожидкостных систем герметизации. Этот результат обеспечивается за счет того, что на входе магнитожидкостной системы герметизации в предельно ограниченном объеме создают плавно возрастающее давление, а на выходе в предельно ограниченном объеме фиксируют момент начала роста давления и по разности давлений на входе и выходе судят о максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для определения удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации без нарушения их работоспособности.

Известен способ определения удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации, в котором с одной стороны герметизатора прикладывается давление, возрастающее до тех пор, пока ни произойдет пробой герметизатора. Давление, измеренное в момент пробоя, и является максимально удерживающей способностью магнитожидкостного герметизатора. (Михалев Ю.О., Орлов Д.В., Страдомский Ю.И. Исследование феррожидкостных уплотнений. - Магнитная гидродинамика, 1979, №3, с.69-76.).

Недостатками данного способа являются то, что при таком испытании герметизатор теряет исходную удерживающую способность, т.е. выходит из строя. Во время пробоя герметизатора газ устремляется через герметизируемый зазор с высокой скоростью, захватывает магнитную жидкость и выбрасывает ее из зазора. После снятия перепада давлений магнитожидкостный герметизатор способен "самозалечиваться", но удерживающая способность герметизатора при этом снижается в разы. Уровень снижения зависит от скорости движения газа через зазор и продолжительности протекания газа через зазор. Чем выше скорость газа, тем интенсивнее захватывается и выносится магнитная жидкость. Для восстановления работоспособности герметизатора его нужно разобрать, промыть и заново заправить магнитной жидкостью.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в создании способа неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации и устройства его реализации, то есть такого способа, при котором при определении максимальной удерживающей способности герметизатора не происходит ухудшения его технических характеристик.

Результат достигается тем, что на входе магнитожидкостной системы герметизации в предельно ограниченном объеме создают плавно возрастающее давление, а на выходе в предельно ограниченном объеме фиксируют момент начала роста давления и по разности давлений на входе и выходе судят о максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации.

Предлагаемый способ неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации реализован в устройстве, показанном на фиг.1, 2, 3.

На фиг.1 к торцевым поверхностям магнитожидкостного уплотнения пристыкованы герметичные камеры 1 и 2, которые снабжены датчиками давлений 3 и 4. Камеры снабжены так же клапанами 5 и 6, при включении которых камеры соединяются с атмосферой. Камеры, датчики и клапаны выполнены с минимально возможными внутренними объемами. Камера 1 подсоединена к источнику повышенного давления - баллону со сжатым газом или компрессору через натекатель, который обеспечивает регулировку скорости натекания газа. Магнитожидкостный герметизатор, обычно, выполнен следующим образом. Постоянный магнит 7 служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток полюсными приставками 8 подводится к зазору с валом 9. Зубцы полюсных приставок 10 перераспределяют магнитный поток в зазоре, и магнитное поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость 11 втягивается в области с максимальной напряженностью и образует герметичные пробки с повышенным внутренним давлением. Каждая магнитожидкостная пробка способна воспринимать определенный перепад давлений, зависящий от распределения поля под зубцом и намагниченности жидкости. Перепад давлений, удерживаемый герметизатором, определяется суммой перепадов всех магнитожидкостных пробок под зубцами.

Устройство по предлагаемому способу работает следующим образом. Для определения максимально возможной удерживающей способности герметизатора к его торцам пристыковывают камеры 1 и 2. В камеру 1 через натекатель от регулируемого источника подают газ, давление в камере плавно повышается. Повышающееся давление перемещает магнитожидкостную пробку под первым зубцом вправо, а магнитные силы этому противодействуют. Наступает момент, когда магнитожидкостная пробка займет крайнее правое положение, после чего наступает ее микропробой. Через магнитожидкостную пробку в наиболее слабом месте (где магнитное поле имеет наименьшую напряженность) образуется сквозной канал, по которому газ из камеры 1 устремляется в полость между первым и вторым зубцами. Объем пространства между первым и вторым зубцами незначителен, поэтому давление газа в этой полости быстро возрастает. Теперь давлению в камере 1 противодействуют магнитные силы первой пробки и силы давления газа в полости между первым и вторыми зубцами. Это приводит к быстрой ликвидации сквозного канала в первой магнитожидкостной пробке. Т.е. наблюдается порциальный (от слова порция) или пузырьковый процесс пробоя магнитожидкостных пробок, который из-за кратковременности и микроскопичности объемов проходящего по каналу газа не приводит к переносу магнитной жидкости из одной магнитожидкостной пробки в другую. Возросшее давление в полости между первым и вторыми зубцами вызывает смещение вправо магнитожидкостной пробки под вторым зубцом. Следует отметить, что вязкость и плотность газов примерно на 3 порядка ниже, чем вязкость и плотность магнитных жидкостей, поэтому газовые процессы в рабочем зазоре протекают гораздо быстрее, чем гидродинамические. В данном случае из-за высокой инерции магнитожидкостной пробки образование микропробоя в первой магнитожидкостной пробке, натекание газа в межзубцовую полость и закрытие канала заканчивается до того, как магнитожидкостная пробка под вторым зубцом придет в движение. Под возросшим давлением газа в межзубцовой полости магнитожидкостная пробка под вторым зубцом смещается вправо и давление в полости несколько снижается. Плавное повышение давления в первой камере приводит к периодическому пузырьковому пробою магнитожидкостной пробки первого зубца и повышению давления в полости между первым и вторыми зубцами до тех пор, пока магнитожидкостная пробка второго зубца ни займет крайнее правое положение, после чего начинается процесс пузырькового пробоя второй магнитожидкостной пробки. Заполняется газом полость между вторыми и третьим зубцами. Таким же образом заполняются все межзубцовые полости герметизатора. Процесс протекает до тех пор, пока ни заполниться последняя газовая полость перед последним зубцом, и магнитожидкостная пробка под ним ни займет крайнее правое положение. После чего наступает процесс пузырькового пробоя последней магнитожидкостной пробки. Если бы не было камеры 2, то пробой последней магнитожидкостной пробки вызвал бы процесс последовательного пробоя всех остальных магнитожидкостных пробок и привел к образованию сквозного канала, что закончилось бы пробоем уплотнения в целом с выбросом магнитной жидкости из зазора. Камера 2 выполнена с минимальным внутренним объемом, который сравним с объемом межзубцовых пространств герметизатора. Поэтому при пузырьковом пробое последней магнитожидкостной пробки в камере 2 возрастает давление, которое приводит к ее залечиванию как и в предыдущих случаях и прекращению процесса образования сквозного канала. После пробоя последней магнитожидкостной пробки и появления в камере 2 повышенного давления разность давлений между камерами 1 и 2 стабилизируется, она равна максимальной удерживающей способности герметизатора. В этот момент производится замер показаний датчиков давлений камер 1 и 2 и определение значения их разности. После окончания измерений включается клапан 3 и давление газа в камере 1 снижается до нуля, затем включается клапан 4 и снижается давление газа камере 2. Камеры 1 и 2 отсоединяются. После чего считается, что герметизатор готов к использованию.

Следует отметить, что в данном способе можно обойтись одной камерой с минимальным внутренним объемом. На фиг.2 предложено устройство, где камера с минимальным внутренним объемом расположена со стороны низкого давления. Последовательность процесса измерения практически не отличается от вышеописанного. При расположении камеры со стороны высокого давления (фиг.3) она обязательно должна подсоединятся к источнику повышенного давления через натекатель-устройство, ограничивающее скорость подачи газа в камеру. Натекатель необходим для того, чтобы в процессе измерений при пробое последней магнитожидкостной пробки прервать процесс образования сквозного канала на его самой первой стадии. Это происходит благодаря тому, что при медленном поступлении газа от источника давления и ограниченном объеме камеры давление газа в камере резко падает при прорыве первых же пузырьков газа через уплотнение, что и останавливает начинающийся процесс пробоя. В этом случае удерживающая способность герметизатора равна показанию датчика давления камеры повышенного давления при стабилизации давления в камере.

Процесс измерения удерживающей способности герметизатора рекомендуется проводить при вращающемся вале, что обеспечивает более четкий механизм перераспределения газа между межзубцовыми зонами.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство его реализации позволяют определять максимальную удерживающую способность магнитожидкостных систем герметизации без выброса магнитной жидкости из рабочего зазора и нарушения его технических параметров, что повышает технологичность приемосдаточных и исследовательских испытаний.

Claims (5)

1. Способ неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации, заключающийся в измерении перепада давлений на магнитожидкостной системе герметизации, отличающийся тем, что на входе магнитожидкостной системы герметизации в предельно ограниченном объеме создают плавно возрастающее давление, а на выходе в предельно ограниченном объеме фиксируют момент начала роста давления, и по разности давлений на входе и выходе судят о максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации.

2. Устройство неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостных герметизаторов, содержащее камеры с измерителями давления и регулируемый источник давления, подключаемый к одной из камер, отличающееся тем, что к магнитожидкостному герметизатору на входе и выходе пристыкованы камеры, снабженные измерителями давлений и дренажными клапанами, причем внутренние объемы камер, измерителей давлений и дренажных клапанов предельно ограничены.

3. Устройство неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности по п.2, отличающееся тем, что камера, снабженная измерителем давлений и дренажным клапаном, пристыкована к выходу магнитожидкостного герметизатора.

4. Устройство неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности по п.2, отличающееся тем, что камера, снабженная измерителем давлений и дренажным клапаном, пристыкована к входу магнитожидкостного герметизатора.

5. Устройство неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности по п.2 или 4, отличающееся тем, что камера подсоединяется к источнику повышенного давления через натекатель.

Images