RU2518990C1

RU2518990C1 - Non-destructive test method for maximal retention capacity of magnetic fluid pressurisation system and device for its implementation (versions)

Info

Publication number: RU2518990C1
Application number: RU2012144883/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Перминов
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-06-10
Also published as: RU2012144883A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: non-destructive test method implies that at the inlet of a magnetic fluid pressurisation system it is provided for smoothly increasing pressure, and in the closed space between the pole attachments the moment of pressure increase start is marked. The maximal retention capacity of the magnetic fluid pressurisation system is determined at the doubled difference of pressures at the inlet and in the closed space between the pole attachments. As per the first design version the magnetic fluid pressurisation system is additionally equipped by a pressure gage set in the closed cavity between the pole attachments, and as per the second design version the magnetic fluid pressurisation system is additionally equipped by a pressure gage set outside the closed cavity between the pole attachments and connected to the cavity by a channel (channels), inner volume of the pressure gage and the channels are utterly limited.

EFFECT: improved reliability of the method to control the maximal retention capacity of a magnetic fluid pressurisation system.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для определения удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации без нарушения их работоспособности.The invention relates to mechanical engineering and is intended to determine the holding capacity of magneto-liquid sealing systems without affecting their performance.

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).A known method and device for determining the holding capacity of magneto-liquid sealing systems, in which on one side of the sealant increase the pressure until then, until a breakdown of the sealant. The pressure measured at the time of breakdown is the maximum holding capacity of the magneto-liquid sealant. (Mikhalev Yu.O., Orlov D.V., Stradomsky Yu.I. Investigation of ferrofluidic seals. Magnetic Hydrodynamics, 1979, No. 3, pp. 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.The disadvantage of this method is that in such a test, the sealant loses its original holding capacity, i.e. out of order. During the breakdown of the sealant, the gas rushes through the sealed gap at high speed, captures the magnetic fluid and throws it out of the gap.

Известен способ и устройство неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации (патент на изобретение РФ №2324913, МПК⁷ 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.A known method and device for non-destructive testing of the maximum holding capacity of magneto-liquid sealing systems (patent for the invention of the Russian Federation No. 2323913, IPC ⁷ F16J 15/40, 2008), in which a smoothly increasing pressure is created at the input of the magneto-liquid sealing system in an extremely limited volume, and at the output in an extremely limited volume is fixed at the beginning of the pressure increase, and the maximum holding capacity of the magneto-liquid sealing system is judged by the pressure difference at the inlet and outlet. A device that implements this method contains two sealed chambers docked to the end surfaces of the magneto-liquid sealant. The cameras are equipped with pressure sensors and drain valves. Cameras, sensors and valves are made with the smallest possible internal volumes.

Недостатками данного способа и устройства являются сложность испытательного оборудования, технологии испытания, отсюда и невысокая надежность способа.The disadvantages of this method and device are the complexity of the test equipment, test technology, hence the low reliability of the method.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в создании способа и устройства неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостных систем герметизации, отличающихся простотой, надежностью и технологичностью.The technical result achieved by the invention is to create a method and device for non-destructive testing of the maximum holding capacity of magneto-liquid sealing systems, characterized by simplicity, reliability and manufacturability.

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.The technical result is achieved by the fact that in the non-destructive testing method of the maximum holding capacity of the magnetofluidic sealing system, which consists in measuring the differential pressure on the magnetofluidic sealing system, a smoothly increasing pressure is created at the inlet of the magnetofluidic sealing system, and the moment of the beginning of pressure growth is recorded in the closed space between the pole attachments, and the doubled pressure difference at the inlet and in the enclosed space between the pole attachments determines m ksimalnuyu retention of magnetic fluid sealing system.

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.The technical result is achieved by the fact that in the device of non-destructive testing of the maximum holding capacity of the magnetofluidic sealing system, consisting of a permanent magnet and adjacent pole attachments, comprising a chamber with a pressure meter, docked to one of the pole attachments, and an adjustable pressure source connected to the chamber, the magneto-liquid sealing system is additionally equipped with a pressure meter located in a closed cavity between the pole attachments.

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.The technical result is achieved by the fact that in the device of non-destructive testing of the maximum holding capacity of the magnetofluidic sealing system, consisting of a magnet and adjacent pole attachments, containing a chamber with a pressure meter, docked to one of the pole attachments, and an adjustable pressure source connected to the chamber, magneto-fluid the sealing system is additionally equipped with a pressure meter located outside the closed cavity between the pole attachments and connected to it anal (channels), the internal volumes of the pressure meter and channels are extremely limited.

На фиг.1 показан первый вариант устройства, реализующего предлагаемый способ неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации.Figure 1 shows the first embodiment of a device that implements the proposed method of non-destructive testing of the maximum holding capacity of the magneto-liquid sealing system.

На фиг.2 показан второй вариант устройства, реализующего предлагаемый способ неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации.Figure 2 shows a second embodiment of a device that implements the proposed method of non-destructive testing of the maximum holding capacity of the magneto-liquid sealing system.

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.The action of the method is illustrated by the example of the operation of the device that implements the method of non-destructive testing of the maximum holding capacity of the magneto-liquid sealing system. The tested magneto-liquid sealing system is made as follows. To the ends of the permanent magnet 1 adjoin the pole prefixes 2. On the surfaces of the pole consoles facing the shaft 3, magnetic concentrators 4 are made. The hubs 4 form a gap with the shaft 3, into which the magnetic fluid 5 is introduced. The surfaces of the permanent magnet 1, pole attachments 2, shaft 3 form a closed cavity 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.In both versions of the device that implements the proposed method, an airtight chamber 8 with an adjustable overpressure equipped with a pressure gauge 9 is docked to the end surface of the pole attachment 2 of the tested magneto-liquid sealing system through a sealing ring 7. The second pressure gauge 10 in the first embodiment of the device is located in a closed cavity 6 (figure 1). In the second embodiment of the device (figure 2), the pressure meter 10 is located outside the closed cavity 6 and is connected to it by a channel (channels) 11, and the internal volumes of the pressure meter 10 and channels 11 are extremely limited.

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.Devices work as follows. In the chamber 8, the pressure is gradually increased. Increasing pressure moves the magneto-liquid plug under the first concentrator towards lower pressure, and magnetic forces counteract this. There comes a time when the magneto-liquid plug will occupy an extremely acceptable position, after which its micro-breakdown occurs. In the weakest point of the magneto-liquid plug (where the magnetic field has the lowest intensity), a through channel is formed through which the gas rushes into the cavity between the first and second concentrators. The volume of space between the first and second concentrators is negligible, so the gas pressure in this cavity increases rapidly. Now the increasing pressure is counteracted by the magnetic forces of the first tube and the gas pressure forces in the cavity between the first and second concentrators. This leads to the rapid elimination of the through channel in the first magneto-liquid plug. Those. a partial or bubble process of breakdown of magneto-liquid plugs is observed, which, due to the short duration and microscopic nature of the volumes of gas passing through the channel, does not lead to the transfer of magnetic fluid from one magneto-fluid plug to another. The increased pressure in the cavity between the first and second concentrators causes a displacement of the magneto-liquid plug under the second concentrator. It should be noted that the viscosity and density of gases is approximately 1000 lower than the viscosity and density of magnetic fluids, therefore, gas processes in the working gap proceed much faster than hydrodynamic ones. In this case, due to the high inertia of the magnetofluidic plug, the formation of micro-breakdown in the first magnetofluidic plug, gas leakage into the cavity between the concentrators and channel closure ends before the magnetofluidic plug under the second concentrator is set in motion. Under increased gas pressure in the cavity between the first and second concentrators, the magneto-liquid plug under the second concentrator shifts and the pressure in the cavity decreases slightly. A smooth increase in the pressure in the chamber leads to a periodic bubble breakdown of the magneto-liquid plug of the first concentrator and an increase in pressure in the cavity between the first and second concentrators until the magneto-fluid plug of the second concentrator occupies an extremely acceptable position, after which the process of bubble breakdown of the second magneto-fluid plug begins. The cavity between the second and third concentrators is filled with gas. In the same way, all the cavities between the concentrators of the pole attachment of the magneto-liquid sealing system are filled. After the breakdown of the last magneto-liquid plug of the pole attachment, an increased pressure appears in the cavity 6, the value of which is determined using a pressure meter 10. The pressure difference between the sealed chamber 8 and the cavity 6 is equal to the maximum holding capacity of one pole attachment of the magneto-liquid sealing system. The pressure meter 10 in the first embodiment of the device is located in a closed cavity 6 between the pole attachments. In the second embodiment, the pressure meter 10 is located outside the closed cavity 6 between the pole attachments, for example in one of the pole attachments 2. In this case, the pressure meter is connected by a channel (s) 11 with a closed cavity 6 between the pole attachments. The internal volumes of the pressure gauge 10 and the channels 11 connecting the pressure gauge with a closed cavity between the pole attachments are extremely limited, which prevents the process of transfer of magnetic fluid in the magneto-liquid sealing system. The magneto-fluid sealing system has two identical pole attachments, therefore the holding capacity of the magneto-fluid sealing system is equal to twice the difference in pressure at the inlet and in the enclosed space between the pole attachments.

Процесс измерения удерживающей способности герметизатора рекомендуется проводить при вращающемся вале, что обеспечивает более четкий механизм перераспределения газа между полостями, разделяемыми концентраторами.The process of measuring the holding capacity of the sealant is recommended to be carried out with a rotating shaft, which provides a clearer mechanism for the redistribution of gas between the cavities shared by the concentrators.

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.Thus, the proposed method and device can determine the maximum holding capacity of the magneto-liquid sealing systems without ejecting magnetic fluid from the working gap and violating its technical parameters. At the same time, it is not necessary to limit the volume of the docking chamber at the entrance, which is not always possible, especially with large diameters of the shafts. The method also allows to simplify the test setup by eliminating the leakage. The reliability of the method increases, because the possibility of accidental breakdown of the seal due to inaccurate actions of the tester is excluded, the test process is simplified.

Claims

1. Способ неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации, заключающийся в измерении перепада давлений на магнитожидкостной системе герметизации, отличающийся тем, что 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.1. The method of non-destructive testing of the maximum holding capacity of the magneto-liquid sealing system, which consists in measuring the differential pressure on the magneto-liquid sealing system, characterized in that a smoothly increasing pressure is created at the inlet of the magneto-liquid sealing system, and the moment of the beginning of pressure increase is recorded in the enclosed space between the pole attachments, and the doubled pressure difference at the inlet and in the enclosed space between the pole attachments determines the maximum holding the ability of a magnetically liquid sealing system.

2. Устройство неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации, состоящей из постоянного магнита и прилегающих к нему полюсных приставок, содержащее камеру с измерителем давления, пристыкованную к одной из полюсных приставок, и регулируемый источник давления, подключенный к камере, отличающееся тем, что магнитожидкостная система герметизации дополнительно снабжена измерителем давления, расположенным в замкнутой полости между полюсными приставками.2. Non-destructive testing device for the maximum holding capacity of a magneto-liquid sealing system, consisting of a permanent magnet and adjacent pole attachments, comprising a chamber with a pressure meter attached to one of the pole attachments, and an adjustable pressure source connected to the chamber, characterized in that the magneto-liquid the sealing system is additionally equipped with a pressure meter located in a closed cavity between the pole attachments.

3. Устройство неразрушающего контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации, состоящей из магнита и прилегающих к нему полюсных приставок, содержащее камеру с измерителем давления, пристыкованную к одной из полюсных приставок, и регулируемый источник давления, подключаемый к камере, отличающееся тем, что 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. 3. Non-destructive testing device for the maximum holding capacity of a magneto-liquid sealing system, consisting of a magnet and adjacent pole attachments, comprising a chamber with a pressure meter attached to one of the pole attachments, and an adjustable pressure source connected to the chamber, characterized in that the magneto-liquid system the sealing is additionally equipped with a pressure meter located outside the closed cavity between the pole attachments and the channel (s) connected to it, inside rennie volumes and pressure gauge channels is extremely limited.