本发明公开了一种磁性液体密封耐压机理实验研究装置,适用于对磁性液体密封耐压机理的研究实验。该装置零件间的连接:永磁铁(4)安装在左极靴(6)的a卡槽和右极靴(3)的b卡槽内,利用螺钉将压盖(5)固定在左极靴和右极靴上;利用螺钉与矩形块(8)上的螺纹孔的螺纹连接,将左定位块(7)和右定位块(1)固定在矩形块上;左定位块和右定位块分别放置在左极靴的c槽和右极靴的d槽中,利用螺钉与左极靴和矩形块上的螺纹孔的螺纹连接,将第一、第二密封垫(9、10)、透明玻璃板(11)与左极靴、矩形块连接在一起;用密封胶将透明板(2)粘在左极靴、右极靴和矩形块的后面。该装置结构精简,装配方便。
1.一种磁性液体密封耐压机理实验研究装置,其特征在于:该装置包括右定位块(1)、透明板(2)、右极靴(3)、永磁铁(4)、压盖(5)、左极靴(6)、左定位块(7)、矩形块(8)、第一密封垫(9)、第二密封垫(10)和透明玻璃板(11);上述零件之间的连接:永磁铁(4)装入左极靴(6)的a卡槽和右极靴(3)的b卡槽内,利用螺钉与左极靴(6)和右极靴(3)上的螺纹孔的螺纹连接,将压盖(5)固定在左极靴(6)和右极靴(3)上;利用螺钉与矩形块(8)上的螺纹孔的螺纹连接,将左定位块(7)和右定位块(1)固定在矩形块(8)上;将第一密封垫(9)的齿形部分与左极靴(6)的极齿齿形完全对齐,并使第一密封垫(9)后面和左极靴(6)的前面完全贴合;将第二密封垫(10)放置在第一密封垫(9)的正下方,第二密封垫(10)后面与矩形块(8)的前面完全贴合,第二密封垫(10)上面与矩形块(8)的上面对齐;透明玻璃板(11)与第一密封垫(9)的前面和第二密封垫(10)的前面完全贴合,利用螺钉与左极靴(6)和矩形块(8)上的螺纹孔的螺纹连接,将第一密封垫(9)、第二密封垫(10)、透明玻璃板(11)与左极靴(6)、矩形块(8)连接在一起;用密封胶将透明板(2)粘贴在左极靴(6)、右极靴(3)和矩形块(8)的后面;在左极靴(6)上对应于N个密封极齿间隙的中心线上,设置N个与其连通的阶梯孔,3≤N≤9;被测的密封极齿间隙的中心线对应的阶梯孔的螺纹部分用来接数字压力表的接头;与其他密封极齿间隙中心线对应的阶梯孔的螺纹部分用螺钉和密封垫暂时封口。
2.根据权利要求1所述的磁性液体密封耐压机理实验研究装置,其特征是:所述永磁铁(4)的截面为一矩形,通过缩短永磁铁(4)的长度改变磁回路中的磁场强度。技术领域
本发明涉及一种探究磁性液体密封压力传递过程的实验装置,适用于对磁性液体密封耐压机理的研究实验。
背景技术
密封技术对机器设备正常工作起着关键性的作用,密封是否可靠对设备运行的安全性、可靠性和耐久性有着很大的影响。磁性液体密封具有传统的机械密封无法比拟的优点,例如:无泄漏、寿命长、可靠性高、无污染等,这些优点其他密封很难达到。磁性液体密封现在已经有很多的应用实例,但为了进一步提高磁性液体密封的耐压性能,关于密封耐压及破坏机理的深入研究是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是设计出一种研究磁性液体密封耐压机理的实验装置,可以方便的了解磁性液密封中压力的传递方式以及密封的破坏过程。本发明其技术问题所采用方案是:一种磁性液体密封耐压机理实验研究装置,包括:一种磁性液体密封耐压机理实验研究装置,该装置包括右定位块、透明板、右极靴、永磁铁、压盖、左极靴、左定位块、矩形块、第一密封垫、第二密封垫、和透明玻璃板。上述零件之间的连接:永磁铁装入左极靴的a卡槽和右极靴的b卡槽内,利用螺钉与左极靴和右极靴上的螺纹孔的螺纹连接,将压盖固定在左极靴和右极靴上,达到压住永磁铁的目的;利用螺钉与矩形块上的螺纹孔的螺纹连接,将左定位块和右定位块固定在矩形块上;左定位块和右定位块分别放置在左极靴的c槽和右极靴的d槽中,利用螺钉与左极靴和矩形块上的螺纹孔的螺纹连接,将第一密封垫、第二密封垫、透明玻璃板与左极靴、矩形块连接在一起;用密封胶将透明板粘贴在左极靴、右极靴和矩形块的后面。在左极靴上对应于N个密封极齿间隙的中心线上,设置N个与其连通的阶梯孔,考虑到磁场强度的均匀性,密封级数有一定的限制,因为该实验装置是利用左极靴上与最中间的极齿间隙连通的的阶梯孔通气加压,压力从中间的极齿间隙向两侧传递,N的取值范围是:3≤N≤9。被测的密封极齿间隙中心线对应的阶梯孔的螺纹部分用来接数字压力表的接头;其他的极齿间隙中心线对应的阶梯孔的螺纹部分用螺钉、密封垫暂时封口。实验中用数字压力表来测定每一级内的压力,通过压力表显示的读数可直观了解压力在密封级间的传递过程。透过透明玻璃板可以看到在逐步加压的过程中磁性液体的状态变化以及密封破坏的过程。所述永磁铁为一矩形块,通过缩短永磁铁的长度改变磁回路中的磁场强度,缩短部分为与永磁铁截面相同的矩形块,用粘结剂把长度、截面与缩短部分完全相同的导磁材料粘贴在剩余永磁铁上,粘贴后的整体的长度和截面与原有的永磁铁长度和截面完全相同。在进行定量计算时,将减少的永磁铁的长度数值等效于密封间隙的增大值来近似计算。近似计算示意图如图13所示,未缩短永磁铁长度以前,磁路中:Lm×Hm=2×Lg×Hg(1)其中Lm,Lg分别为永磁铁的长度和密封间隙的宽度,如图13所示;Hm为永磁铁的磁场强度,Hg为密封间隙内的磁场强度。缩短永磁铁的长度后,(1)式变为:(Lm-x)×Hm′=2×Lgxa0×Hg′(2)其中,x为永磁铁缩短的长度,Hm′、Hg′分别为变化后的永磁铁的磁场强度和变化后的密封间隙内的磁场强度。将减少的永磁铁的长度数值等效于密封间隙的的增大值来近似计算:Lm×Hm=2×(Lg+x)×Hg′ Hg ′ = Lm × Hm 2 × ( Lg + x ) - - - ( 3 ) ]]>所得值即为缩短永磁体的长度后密封间隙内的磁场强度。本发明和已有技术相比所具有的有益效果:该装置结构简单,装配容易,而且实验时通过压力表的读数可直观的了解压力在密封极齿间的传递过程,同时透过透明玻璃板还可以看到在逐步加压的过程中磁性液体的状态变化以及密封破坏的过程。实验中可以用改变永磁铁的长度的简单方法来达到改变磁场强度的效果。
附图说明
图1一种磁性液体密封耐压机理实验研究装置主视图。图2一种磁性液体密封耐压机理实验研究装置俯视图。图3图1的A-A剖视图。图4图1的I的放大图,图中L1为右极靴上卡槽d的高度,L2为右定位块的高度,Lg为密封间隙的宽度,且Lg=L2-L1。图5左极靴的主视图。图6右极靴的主视图。图7左极靴的俯视图。图8右极靴的俯视图。图9图7的B-B剖视图。图10第一密封垫的主视图。图11第二密封垫的主视图。图12缩短永磁铁长度并以导磁材料补齐后的磁性液体密封耐压机理实验研究装置主视图。图13N=3时,左极靴俯视图。图14图13的C-C剖视图。图15N=5时,左极靴俯视图。图16图15的D-D剖视图。图17缩短永磁铁长度后磁路计算简图,图中封闭的点划线代表磁力线。图中:右定位块1、透明板2、右极靴3、永磁铁4、压盖5、左极靴6、左定位块7、矩形块8、第一密封垫9、第二密封垫10、透明玻璃板11、补齐永磁铁4缩短部分用到的导磁材料12。
具体实施方式
以附图1至17为具体实施方式对本发明作进一步说明:实施方式一种磁性液体密封耐压机理实验研究装置,如图1、2,该装置包括右定位块1、透明板2、右极靴3、永磁铁4、压盖5、左极靴6、左定位块7、矩形块8、第一密封垫9、第二密封垫10、和透明玻璃板11。上述零件之间的连接:永磁铁4装入左极靴6的a卡槽和右极靴3的b卡槽内,利用螺钉与左极靴6和右极靴3上的螺纹孔的螺纹连接,将压盖5固定在左极靴6和右极靴3上,达到压住永磁铁4的目的;利用螺钉与矩形块8上的螺纹孔的螺纹连接,将左定位块7和右定位块1固定在矩形块8上;左定位块7和右定位块1分别放置在左极靴6的c槽和右极靴3的d槽中,利用螺钉与左极靴6和矩形块8上的螺纹孔的螺纹连接,将第一密封垫9、第二密封垫10、透明玻璃板11与左极靴6、矩形块8连接在一起;用密封胶将透明板2粘贴在左极靴6、右极靴3和矩形块8的后面。右定位块1和左定位块7为完全相同的长方体,右定位块高度L2与右极靴上卡槽d高度L1之差和左定位块的高度与左极靴上卡槽c的高度之差等于密封间隙的宽度Lg,即Lg=L2-L1。第一密封垫9,如图10所示,其上设有三个通孔,底部齿形与左极靴6的极齿形状尺寸完全相同;第二密封垫10,如图11所示,其上设有三个通孔。左极靴6与右极靴3上,分别设c、a和d、b槽,外形完全相同,,如图5至图8所示,结构上的区别在于左极靴6上对应于N个密封极齿间隙的中心线上,设置N个与极齿间隙连通的阶梯孔;左极靴上还设有用于连接第一密封垫9、第二密封垫10、透明玻璃板11的螺纹孔。图7、图9所示为N=9的情况,在左极靴6上对应于9个密封极齿间隙的中心线上,设置9个与其连通的阶梯孔,如图9所示,阶梯孔12与极齿间隙29连通,阶梯孔13与极齿间隙27连通,阶梯孔14与极齿间隙25连通,阶梯孔15与极齿间隙23连通,阶梯孔16与极齿间隙21连通,阶梯孔17与极齿间隙22连通,阶梯孔18与极齿间隙24连通,阶梯孔19与极齿间隙26连通,阶梯孔20与极齿间隙28连通。该实验装置是利用左极靴6上与最中间的极齿间隙25连通的阶梯孔14通气加压,压力从中间的极齿间隙25向两侧的极齿间隙24、23、22、21和26、27、28、29传递。被测的密封极齿间隙中心线对应的阶梯孔的螺纹部分用来接数字压力表的接头;其他的极齿间隙中心线对应的阶梯孔的螺纹部分用螺钉、密封垫暂时封口。图13、图14所示为N=3的情况,在左极靴6上对应于3个密封极齿间隙的中心线上,设置3个与其连通的阶梯孔,如图14所示,阶梯孔30与极齿间隙35连通,阶梯孔31与极齿间隙34连通,阶梯孔32与极齿间隙33连通。当N取最小值,N=3时,该实验装置是利用左极靴6上与最中间的极齿间隙34连通的阶梯孔31通气加压,压力从中间的极齿间隙34向两侧的极齿间隙33和35传递。图15、图16所示为N=5的情况,在左极靴6上对应于5个密封极齿间隙的中心线上,设置5个与其连通的阶梯孔,如图16所示,阶梯孔36与极齿间隙45连通,阶梯孔37与极齿间隙44连通,阶梯孔38与极齿间隙43连通,阶梯孔39与极齿间隙42连通,阶梯孔40与极齿间隙41连通。N=5时,该实验装置是利用左极靴6上与最中间的极齿间隙43连通的阶梯孔38通气加压,压力从中间的极齿间隙43向两侧的极齿间隙42、41和44、45传递。所述永磁铁4为一矩形块,通过缩短永磁铁4的长度改变磁回路中的磁场强度,缩短部分是与永磁铁4截面相同的矩形块,用粘结剂把长度、截面与缩短部分完全相同的导磁材料粘贴在剩余永磁铁4上,粘贴后的整体的长度和截面与原有的永磁铁4长度、截面完全相同。在进行定量计算时,可以将减少的永磁铁4的长度数值等效于密封间隙的的增大值来近似计算。近似计算示意图如图13所示,未减小永磁铁4的长度以前,磁路中:Lm×Hm=2×Lg×Hgxa0xa0xa0xa0(1)其中Lm,Lg分别为永磁铁4的长度和密封间隙的宽度,如图13所示;Hm为永磁铁4的磁场强度,Hg为密封间隙内的磁场强度。缩短永磁铁4的长度后,(1)式修正为:(Lm-x)×Hm′=2×Lg×Hg′(2)其中,x为永磁铁4缩短的长度,Hm、Hg′分别为变化后的永磁铁4的磁场强度和变化后的密封间隙内的磁场强度。将减少的永磁铁4的长度数值等效于密封间隙的的增大值来近似计算:Lm×Hm=2×(Lgxa0+x)×Hg′ Hg ′ = Lm × Hm 2 × ( Lg + x ) - - - ( 3 ) ]]>所得值即为缩短永磁体4的长度后密封间隙内的磁场强度。永磁铁4材料选用钕铁硼材料。左极靴6和右极靴3材料选择1Cr13。左定位块7、右定位块1、压盖5和用于连接的螺钉的材料均为1Cr18Ni9Ti。矩形块8的材料选择45钢。