Способ определения срока службы ферромагнитной жидкости в магнитожидкостных уплотнениях Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

1

Изобретение относится к технике измерений и предназначено для определения качества и работоспособности ферромагнитной жидкости в магнитожидкостных уплотнениях.

Известен способ магнитного анализа ферромагнитной жидкости, позволяющий отобрать при изготовлении последней .фракцию с наиболее мэлкими частицами, что определяет седиментационную устойчивость полученной ферромагнитной жидкости 1.

Однако указанный способ не дает информации о прочностных свойствах облитерирующего слоя поверхностноактивного вещ1гства (ПАВ), препятствующего агрегации феррочастиц под действием сильного магнитого поля, а также о выдерживаемых сдвиговых нагрузках, возникаиощих при использовании ее в качестве уплотнителя в магнитожидкостных уплотнениях, в то время как грочностные свойства ПАВ определяют качество и работоспособность магнитожидкостных уплотнений.

Известен также способ определения работоспособности ферромагнитной жидкости путем ее длительного испытания на макетах. При этом ФМЖ находится

в рабочем -зазоре под действием постоянного магнитного поля и удерживает перепад давления при вращении вала. Определяется время удерживания ферромагнитной жидкостью перепада давления 2 .

Недостатком этого способа является большая длительность испытания, достигающая нескольких тысяч часов.

Целью настоящего изобретения является сокргицение времени испытания для определений работоспособности Ферромагнитной жидкости -в магнитожидкостных уплотнениях.

Цель достигается тем, что на ФМЖ накладываются однородные постоянные поля: магнитные и электрические, направления которых совпадают. При заданной индукции магнитного поля В определяется пробивная напряженность ФМЖ в электрическом поле Е. Срок службы ФМЖ в МЖУ находится по соот-. ношению

t КЕВ, где К - коэффициент пересчета.

Приведенное соотношение установлено экспериментальным путем и имеет физическое обоснование. Время работы ФМЖ в МЖУ определяется размером Феиромагнитных частиц и толщиной адсор ционного слоя на поверхности частиц который препятствует коагуляции час тиц. При воздействии на ФМЖ магнитн го и электрического полей ферромагнитные частицы выстраиваются в цепо ки, соединяющие электроды, по которы и происходит пробой. Магнитное поле содействует сближению частиц в цепоч ках и расстояние между частицами устанавливается в соответствии с толщиной адсорбционного слоя на их поверхности. Пробивная электрическая напряженность жидкостей, содержащих проводящие частицы, к которым относится и ферромагнитная жидкость определяется размером частиц и расстоянием между ними. Таким образом, пробивная напря., женность и индукция магнитного поля при которой найдена эта напряженность, определяют размер частиц и толщину адсорбционного слоя на их поверхности, т.е. те факты, которые определяют срок службы ФМЖ в МЖУ. В силу этого наблюдается пропорциональность между временем работы ФМЖ в МЖУ и произведением ЕВ. Такой способ определения срока службы ФМЖ в МЖУ обеспечивает сокращение времени испытаний до нескольких минут . . Изобретение проверено в лабораторных условиях на различных ферромагнитных жидкостях. Пробой ФМЖ осуществляется на высоковольтной установке УПУ-1М. В качестве электродов используются две плоскости, изготовленные из магнитного материала диамбтром 50 мм, а расстояние между электродами равняется 2 мм. Электроды, между которыми находится ФМЖ, помещаются в постоянное магнитное поле с заданной индукцией В и к ним подводится электрическое постоянное напряжение от установки УПУ-1М. Направления электрического и магнитного полей совпадают, Величина напряжения плавно увеличивается до пробоя ФМЖ. При этом фиксируется значение напряжения U, при котором происходит пробой ФМЖ. Находят величину пробивной налряженности ФМЖ в электрическом поле ,, Е -т у где d - расстояние между электродами. Затем определяют срок службы ФМЖ в МЖУ по формуле t КЕВ Для ферромагнитных жидкостей на кремнийорганической основе экспериментально установлена связь срока службы ФМЖ в МЖУ, который определяется на макетах МЖУ, и произведением ЕВ, найденным для.ФМЖ в диапазоне индукций магнитного поля 0,05-0,7 Тл, согласно приведенным в таблице данным.

Из таблицы видно, что при индукциях магнитнйго поля 0,05-0,7 Тл коэффициент пересчета для ФМЖ на кремнийорганической основе остается величиной постоянной и равен 2,4 Тл. Это указывает на то, что между сроком службы ФМЖ в МЖУ и произведением F-B в исследование диапазоне индукций имеется прямая

пропорциональность, т.е. подтверждается правомерность предлагаемого

способа определения работоспособности Ф11Ж и МЖУ. Кроме того, из таблицы следу ет, что время испытаний ФМЖ по предлагаемому способу сокращается в. десятки, а для более качественных жидкостей (жидкость из партии № 1) в сотни раз.

Пример. При испытании по предлагаемому способу для ФМЖ на кремнийорганической основе (партия № 3) при индукции ,2 Тл величина пробивной напряженности ФМЖ равна 1950 В/мм. Время работы ФМЖ в магнигожидкостных уплотнениях равно

t КЕВ 2,4-19500,2 936 ч.

Испытания ФМЖ на макетах МЖУ показывают такое же время работы ферромагнитной жидкости. Эти.результаты подтверждают предлагаемый способ определения гарантийного срока службы ферромагнитной жидкости в МЖУ.

Сокращение времени испытаний ферромагнитной жидкости в МЖУ в десятки и сотни раз приводит к экономии материальных затрат, поэтому данное изобретение эффективно экономически, особенно при разработкеновых ферромагнитных жидкостей для магнитожидкостных уплотнений.

Формула изобретения

отличающий с. я тем, что, с целью сокращения времени испытаний, на исследуемую среду, дополнительно в том-ж« направлении накладывают постоянное электрическое поле, увеличивйют электрическое напряжение и фиксируют величину напряжения в момент пробоя, а искомую величину определяют по формулам

t КЕ-В,

где Е - пробивная напряженность фер0ромагнитной жидкости равная Е - М- и - величина напряжения пробоя; dрасстояние между электродами; В индукция магнитного поля; К - коэффициент пересчета.

5

0 Принимают равным 2,4 час-мм/В-Тл.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

М., ВИНИТИ,

1977, 11, реф. 70 (прототип).