Магнитная жидкость
Магнитная жидкость – это жидкость, наполненная магнитными частицами.
Магнитные частицы это очень маленькие частицы магнетита (размером всего 5-10 нм). Наличие магнитных частиц обуславливает притягивание (прилипание) магнитной жидкости к магниту. Магнитные частицы покрыты защитной оболочкой. Она предотвращает слипание магнитных частиц между собою.
Рис. 1
1- магнитная частица, 2- защитная оболочка
Магнитные жидкости одновременно обладают как реакцией (реагированием) на приложенное внешнее магнитное поле так и текучестью. Совокупность этих свойств магнитной жидкости позволяют создавать подвижные герметизирующие системы (магнитожидкостные уплотнения) для вакуумных, биологических и химических применений (см. рис. 1).
Магнитожидкостное уплотнение
Магнитожидкостное уплотнение предназначено для герметизации вводов вращения вакуумного технологического оборудования а также оборудования с перемешивающими устройствами (био- и химреакторов, ферменторов). МЖУ часто обеспечивают лучшие рабочие характеристики и срок службы, чем другие типы уплотнений.
Примером могут служить вакуумные или стерильные среды. МЖУ может удерживать перепад давлений до нескольких атмосфер в динамике и статике, выдерживать вибрационные и ударные нагрузки. При этом магнитная жидкость остаётся стабильной и удерживается в уплотнении постоянным магнитным полем.
Простейшая традиционная конструкция состоит из неподвижного корпуса, присоединяемого к корпусу реактора, подшипников качения, кольцевого постоянного магнита, полюсных наконечников, уплотняемого вала и МЖ, расположенной в кольцевом зазоре между полюсными наконечниками и валом (см. рис. 1)
Принцип действия (см. рис. 2)
Магнитная цепь, образованная постоянным магнитом, неподвижными полюсными наконечниками и вращающимся валом, создает магнитный поток в зазоре между полюсными наконечниками и валом. На поверхности наконечников, обращенной к валу, расположены зубцы, которые концентрируют магнитное поле, превращая его в сильно неоднородное, что и удерживает магнитную жидкость в зазоре. МЖ в зазоре образует герметичное жидкое кольцо. Прилагаемое давление, до определённой величины, не может сдвинуть или выплеснуть МЖ из зазора.
Сила, противодействующая давлению, зависит от магнитных свойств магнитной жидкости и величины магнитного поля в рабочем зазоре.
Вакуумные вводы вращения – одно и самых типичных применений МЖУ. Эти вводы имеют по нескольку зубцов на полюсных наконечниках. Обычно, один зубец может выдерживать перепад давлений 0.25 атмосферы. Давление, выдерживаемое целым вводом вращения, равно сумме давлений, выдерживаемых каждым зубцом. Скорость натекания по гелию примерно 10-12м3Па/c. Так как уплотняющая среда – это жидкость, отсутствует прямой контакт между вращающимися и стационарными деталями, так что уплотнение не изнашивается и не выделяется продуктов износа, ведущих к загрязнению системы.