磁力耦合機(jī)械密封
磁力機(jī)械密封是一種利用磁性材料的磁場作用實(shí)現(xiàn)密封的裝置。其工作原理是通過磁環(huán)產(chǎn)生的磁場,使被磁化的磁性物質(zhì)在兩個(gè)接觸表面之間形成一個(gè)穩(wěn)定的磁隙,從而達(dá)到密封的效果。
與傳統(tǒng)的機(jī)械密封相比,磁力機(jī)械密封具有更少的結(jié)構(gòu)元件,因此結(jié)構(gòu)更為緊湊,安裝也更為方便。同時(shí),由于磁力機(jī)械密封使用磁力代替彈性元件的彈性力,因此能夠克服由制造、安裝誤差以及工作過程中軸向位移帶來的影響,使接觸負(fù)荷變化小,密封界面接觸負(fù)荷分布均勻。這使得磁力機(jī)械密封裝置具有更高的工作能力(如溫度和壓差范圍),工作更可靠,磨損更低,壽命更長。
在磁流體密封中,在永磁鐵和轉(zhuǎn)軸之間充滿磁性流體,由于永磁鐵的磁性能效應(yīng)和磁流體形成了磁場,使得磁流體在磁場作用的環(huán)境下,變成磁性環(huán)路形成O性密封圈到達(dá)密封的效果。并且此密封效果結(jié)構(gòu)緊湊、摩擦率低、泄露量少,因而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)之中。由于磁性技術(shù)的發(fā)展,磁力油封開始有了應(yīng)用。它因工作于低壓磁力密封的流體介質(zhì)中,通過磁力來代替端面壓緊力,使得端面緊密貼合而達(dá)到密封效果;而且工作時(shí)間長,密封效果穩(wěn)定,所以運(yùn)用范圍得到很大的發(fā)展。
隨后,因磁性材料的發(fā)展,磁材料在磁傳動(dòng)密封技術(shù)中的運(yùn)用,使得密封在磁場的環(huán)境作用下,通過磁場力的作用傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力,使密封端面保持無接觸狀態(tài)。但由于動(dòng)力部件和從動(dòng)部分用隔離套將介質(zhì)與外環(huán)境隔離,從而實(shí)現(xiàn)了密封效果。但因其傳遞力矩小、轉(zhuǎn)速低等缺點(diǎn)而使得發(fā)展應(yīng)用收到限制。隨著密封復(fù)雜工作環(huán)境的變化,隨后便發(fā)明了迷宮式磁力旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封,它可以運(yùn)用在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的環(huán)境,同樣到達(dá)密封的效果,阻止介質(zhì)的泄露。隨后便有了新型的非接觸式磁力機(jī)械密封,它以動(dòng)態(tài)可控性來控制旋轉(zhuǎn)軸與設(shè)備之間的泄漏量,到達(dá)穩(wěn)定的密封性能等優(yōu)點(diǎn)獲得青睞。磁力聯(lián)軸器
因此,磁力機(jī)械密封在化工、石油化工、制藥等過程工業(yè)的機(jī)械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用,特別適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等苛刻工況。
磁力耦合機(jī)械密封基本機(jī)構(gòu)和工作原理
在磁力油封端面結(jié)構(gòu)中,密封由動(dòng)環(huán)裝置、靜環(huán)裝置、彈性原件、推環(huán)、軸套組成。主要原理為帶磁性的動(dòng)、靜環(huán)兩端面之間,形成兩相同引力對(duì)密封端面進(jìn)行密封。當(dāng)過激振動(dòng)造成動(dòng)環(huán)的偏移移動(dòng),則彈簧推動(dòng)推環(huán)把靜環(huán)推回,保持動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的緊密貼合,保證了機(jī)械密封端面內(nèi)流體介質(zhì)不泄漏,從而到達(dá)密封的效果。磁力聯(lián)軸器
圖1磁力機(jī)械密封結(jié)構(gòu)示意圖
1)—靜密封環(huán):2)—線圈:3)—傳感器:4)—?jiǎng)用芊猸h(huán):5)—永磁結(jié)構(gòu)體:6)—卡環(huán):7)—固定銷:8)—密封圈:9)—軸套:10)—電磁鐵:11)—旋轉(zhuǎn)軸
圖2 磁力機(jī)械密封控制系統(tǒng)
新型磁力機(jī)械密封控制系統(tǒng)裝置在工作狀態(tài)下,軸套9帶動(dòng)動(dòng)環(huán)4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí),線圈2通電產(chǎn)生電磁通,進(jìn)而形成一個(gè)電場。這個(gè)電場作用于電磁鐵10,使其產(chǎn)生磁場。這一磁場對(duì)永磁結(jié)構(gòu)體5產(chǎn)生大小相等但方向相反的排斥力。同時(shí),兩靜止環(huán)1也對(duì)動(dòng)環(huán)4施加大小相等但方向相反的電磁力。
當(dāng)密封件受到外部干擾時(shí),動(dòng)環(huán)4可能會(huì)發(fā)生橫向偏移。例如,如果動(dòng)環(huán)4朝靜環(huán)1的右側(cè)靠近,那么它與靜環(huán)1左側(cè)之間的間隙h1會(huì)變大,而與靜環(huán)1右側(cè)之間的間隙h2會(huì)變小。此時(shí),傳感器3能夠感知到動(dòng)環(huán)4的位置變化,并將這一位移信息轉(zhuǎn)換為反饋電壓Ux。這一反饋電壓與平衡位置的參考電壓Ur進(jìn)行比較,計(jì)算出偏差控制電壓Ue。
隨后,控制調(diào)節(jié)器將控制電壓轉(zhuǎn)換成控制電流,并通過功率放大器將電流施加到線圈上。這樣,靜止環(huán)左側(cè)線圈的電流減小,而右側(cè)線圈的電流增大。這導(dǎo)致靜止環(huán)左側(cè)的電磁場減弱,而右側(cè)的電磁場增強(qiáng)。因此,靜止環(huán)左側(cè)對(duì)動(dòng)環(huán)4的電磁力減小,而右側(cè)對(duì)動(dòng)環(huán)4的電磁力增大。
由于靜止環(huán)左側(cè)對(duì)動(dòng)環(huán)4的電磁力小于右側(cè),動(dòng)環(huán)4在兩側(cè)電磁力的合力作用下會(huì)向軸向偏移。最終,動(dòng)環(huán)4會(huì)恢復(fù)到兩靜止環(huán)中間的位置,即零點(diǎn)位置。反之,如果動(dòng)環(huán)4朝靜環(huán)1的左側(cè)靠近,也會(huì)發(fā)生類似的調(diào)節(jié)過程,使其回到中心位置。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制確保了磁力機(jī)械密封的穩(wěn)定性和密封效果。