СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ УДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МАГНИТОЖИДКОСТНОЙ СИСТЕМЫ ГЕРМЕТИЗАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ)
NON-DESTRUCTIVE TEST METHOD FOR MAXIMAL RETENTION CAPACITY OF MAGNETIC FLUID PRESSURISATION SYSTEM AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION (VERSIONS)

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для определения удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации без нарушения их работоспособности.
Известен способ и устройство определения удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации, в котором с одной стороны герметизатора увеличивают давление 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).
Недостатком данного способа является 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.
7
Известен способ и устройство неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации (патент на изобретение РФ №2324913, МПК F16J 15/40, 2008 г.), в котором 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. Устройство, реализующее данный способ, содержит две герметичные камеры, пристыкованные к торцевым поверхностям магнитожидкостного герметизатора. Камеры снабжены датчиками давлений и дренажными клапанами. Камеры, датчики и клапаны выполнены с минимально возможными внутренними объемами.
Недостатками данного способа и устройства являются сложность испытательного оборудования, технологии испытания, отсюда и невысокая надежность способа.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в создании способа и устройства неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации, отличающихся простотой, надежностью и технологичностью.
Технический результат достигается тем, что в способе неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации, заключающийся в измерении перепада давлений на магнитожидкостной системе герметизации, на входе магнитожидкостной системы герметизации создают плавно возрастающее давление, а в замкнутом пространстве между полюсными приставками фиксируют момент начала роста давления, и по удвоенной разности давлений на входе и в замкнутом пространстве между полюсными приставками определяют максимальную удерживающую способность магнитожидкостной системы герметизации.
Технический результат достигается тем, что в устройстве неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации, состоящей из постоянного магнита и прилегающих к нему полюсных приставок, содержащем камеру с измерителем давления, пристыкованную к одной из полюсных приставок, и регулируемый источник давления, подключенный к камере, магнитожидкостная система герметизации дополнительно снабжена измерителем давления, расположенным в замкнутой полости между полюсными приставками.
Технический результат достигается тем, что в устройстве неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации, состоящей из магнита и прилегающих к нему полюсных приставок, содержащем камеру с измерителем давления, пристыкованную к одной из полюсных приставок, и регулируемый источник давления, подключаемый к камере, магнитожидкостная система герметизации дополнительно снабжена измерителем давления, расположенным вне замкнутой полости между полюсными приставками и соединенным с ней каналом (каналами), внутренние объемы измерителя давления и каналов предельно ограничены.
На фиг.1 показан первый вариант устройства, реализующего предлагаемый способ неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации.
На фиг.2 показан второй вариант устройства, реализующего предлагаемый способ неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации.
Действие способа рассмотрим на примере работы устройства, реализующего способ неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации. Испытуемая магнитожидкостная система герметизации выполнена следующим образом. К торцам постоянного магнита 1 примыкают полюсные приставки 2. На поверхностях полюсных приставок, обращенных к валу 3, выполнены концентраторы 4 магнитного поля. Концентраторы 4 образуют с валом 3 зазор, в который введена магнитная жидкость 5. Поверхности постоянного магнита 1, полюсных приставок 2, вала 3 образуют замкнутую полость 6.
В обоих вариантах устройства, реализующих предлагаемый способ, к торцевой поверхности полюсной приставки 2 испытуемой магнитожидкостной системы герметизации через уплотнительное кольцо 7 пристыкована герметичная камера 8 с регулируемым избыточным давлением, снабженная измерителем давления 9. Второй измеритель давления 10 в первом варианте устройства располагается в замкнутой полости 6 (фиг.1). Во втором варианте устройства (фиг.2) измеритель давления 10, расположен вне замкнутой полости 6 и соединен с ней каналом (каналами) 11, причем внутренние объемы измерителя давления 10 и каналов 11, предельно ограничены.
Устройства работают следующим образом. В камере 8 плавно повышают давление. Повышающееся давление перемещает магнитожидкостную пробку под первым концентратором в сторону более низкого давления, а магнитные силы этому противодействуют. Наступает момент, когда магнитожидкостная пробка займет крайне допустимое положение, после чего наступает ее микропробой. В наиболее слабом месте магнитожидкостной пробки (где магнитное поле имеет наименьшую напряженность) образуется сквозной канал, по которому газ устремляется в полость между первым и вторым концентраторами. Объем пространства между первым и вторым концентраторами незначителен, поэтому давление газа в этой полости быстро возрастает. Теперь возрастающему давлению противодействуют магнитные силы первой пробки и силы давления газа в полости между первым и вторыми концентраторами. Это приводит к быстрой ликвидации сквозного канала в первой магнитожидкостной пробке. Т.е. наблюдается порциальный 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 концентраторами вызывает смещение магнитожидкостной пробки под вторым концентратором. Следует отметить, что вязкость и плотность газов, примерно, в 1000 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 полость между концентраторами и закрытие канала заканчивается до того, как магнитожидкостная пробка под вторым концентратором придет в движение. Под возросшим давлением газа в полости между первым и вторым концентраторами магнитожидкостная пробка под вторым концентратором смещается и давление в полости несколько снижается. Плавное повышение давления в камере приводит к периодическому пузырьковому пробою магнитожидкостной пробки первого концентратора и повышению давления в полости между первым и вторым концентраторами до тех пор, пока магнитожидкостная пробка второго концентратора ни займет крайне допустимое положение, после чего начинается процесс пузырькового пробоя второй магнитожидкостной пробки. Заполняется газом полость между вторым и третьим концентраторами. Таким же образом заполняются все полости между концентраторами полюсной приставки магнитожидкостной системы герметизации. После пробоя последней магнитожидкостной пробки полюсной приставки в полости 6 появляется повышенное давление, величину которого определяют с помощью измерителя давления 10. Разность давлений между герметичной камерой 8 и полостью 6 равна максимальной удерживающей способности одной полюсной приставки магнитожидкостной системы герметизации. Измеритель давлений 10 в первом варианте исполнения устройства располагается в замкнутой полости 6 между полюсными приставками. Во втором варианте исполнения измеритель давлений 10 расположен вне замкнутой полости 6 между полюсными приставками, например в одной из полюсных приставок 2. В этом случае измеритель давлений соединен каналом (каналами) 11 с замкнутой полостью 6 между полюсными приставками. Внутренние объемы измерителя давлений 10 и каналов 11, соединяющих измеритель давлений с замкнутой полостью между полюсными приставками, предельно ограничены, что предотвращает появление процесса переноса магнитной жидкости в магнитожидкостной системе герметизации. Магнитожидкостная система герметизации имеет две одинаковые полюсные приставки, поэтому удерживающая способность магнитожидкостной системы герметизации равна удвоенному значению разности давлений на входе и в замкнутом пространстве между полюсными приставками.
Процесс измерения удерживающей способности герметизатора рекомендуется проводить при вращающемся вале, что обеспечивает более четкий механизм перераспределения газа между полостями, разделяемыми концентраторами.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют определять максимальную удерживающую способность магнитожидкостных систем герметизации без выброса магнитной жидкости из рабочего зазора и нарушения его технических параметров. При этом не требуется предельно ограничивать объем пристыковочной камеры на входе, что не всегда возможно, особенно при больших диаметрах валов. Способ также позволяет упростить испытательную установку, исключив натекатель. Повышается надежность способа, т.к. исключается возможность случайного пробоя уплотнения из-за неаккуратных действий испытателя, упрощается процесс испытания.