真空镀膜机双轴磁性液体密封的设计与实验研究

2011-08-25 邢斐斐 北京交通大学机械与电子控制工程学院

  为了解决真空镀膜机双轴密封问题, 对真空镀膜机双轴采用磁性液体密封, 设计了磁性液体密封整体结构、密封极齿和永久磁铁。分析了双轴磁性液体密封的设计。还使用Ansys 软件计算了双轴磁性液体密封的磁场分布。在实验上对所设计加工的双轴磁性液体密封进行了实验研究, 得出了磁性液体密封耐压能力与加注磁性液体量的关系。

  真空镀膜机采用的密封措施有许多种, 一般有机械密封、石棉盘根密封、皮碗密封和反螺旋密封[1] , 且绝大多数为单轴的, 密封部位常产生强烈的摩擦、磨损, 致使密封部位的温度常超过80度 , 最终导致密封寿命缩短, 真空度下降, 功率损失加大。作者对某型号双轴镀膜机采用了双轴磁性液体动密封, 双轴磁性液体动密封结构如图1 所示。磁性液体密封是一种新型的密封方式, 它具有严密的密封性, 不可测量的泄漏率, 使用寿命长, 可靠性高, 完全无污染, 能承受高转速, 最佳的扭矩传递, 低的粘性摩擦等优点。正因如此, 人们对磁性液体密封进行了大量研究。在这些研究中, 代表性的有: 转轴直径为14 mm, 间隙在0.1~ 0.5 mm 之间的磁性液体密封的耐压能力[2] ; 密封间隙最大为0.3 mm, 密封直径为750 mm 的大直径法兰静密封[3]; 密封间隙为0.3 mm 的单级磁性液体动密封[4] ; 轴径为50 mm,密封级数为4, 6, 8, 密封间隙为0.1, 0.3mm 时, 磁性液体旋转密封的密封耐压能力[5] ; 密封级数为12级, 密封间隙为0.35 mm, 轴径为32 mm 的旋转密封耐压[6] ; 间隙小于0.3 mm, 轴径小于30 mm 条件下,化工用磁性液体密封的装配特性, 采矿用磁性液体密封轴的转速对磁性液体耐压能力的影响[7- 9]; 此外, Fertman V E 指出只有当旋转速度超过20 m/ s时, 离心力对磁性液体耐压能力的影响才能显示出来, 在一般旋转速度下, 磁性液体的动耐压能力近似等于静止密封的耐压能力[10] 。而以上这些研究, 磁性液体密封轴都是单轴的。本文中, 作者设计了真空镀膜机用双轴磁性液体密封, 并对其性能进行了实验研究。

真空镀膜机密封部位结构图

图1 真空室渡膜机密文件封身体部位框架图 2、试验结局和研究分析   实践英文表述: 磁铁液灌入量至关重点, 故此我进行了双轴磁铁液密封圈带磁铁液加进量与抗压本事的实践英文, 给出了磁铁液加进量与磁铁液最明显停止抗压本事的的联系。由式(5)知, 磁铁液密封圈带抗压依赖于于磁铁液操作画质的电场构造密度密度差, 现在磁铁液灌入量的增高, 操作画质电场构造密度密度差不断增强, 因而抗压本事提升 , 当电场构造密度密度差渐次肯定时, 抗压不是发生的变迁。   實驗测得了磁体液态封口释放磁体液态重量为6 ml时, 机械泵度与轴的的外层线访问时速慢之間的感情實驗曲线拟合就像文中9 如图是。而且封口1的轴的的外层线访问时速慢大于封口2 的轴的的外层线访问时速慢, 故只干了封口1 的。   从图9 能能可以看出, 在综上所述轴的线时间区域内, 时间对封口蒸空度可以说未后果。当封口轴的补偿器时间更大时, 封口腐蚀痕迹下的带磁液在离心式力的效应发放生变型, 能让软件界面电磁波抗压强度差情況发展, 关键在于后果抗压本事。正常情況下, 补偿器时间不要能让封口腐蚀痕迹下的带磁液形状图片情況发展, 以至对抗压本事的后果可小[13-14] 。

  此外, 在双轴磁性液体真空密封的设计中双用套结构的设计与加工至关重要, 在图4中, 双用套分A, B两部分。A, B两部分由不同材料组成。在设计初, 将A, B 两部分做成一个整体, 由1Cr13加工而成, 结果在实验台上实验时, 整个密封件发生泄漏,经过仔细分析后得知: A 部分要求不导磁, 否则磁力线的分散, 使得磁性液体密封组件2 的极齿下磁感应强度下降, 使得耐压能力降低, 最终选用304材料。B部分要求导磁, 只有B部分导磁, 才能使得磁性液体密封组件1形成完整的磁路, 从而磁性液体密封组件1 起到密封作用, 最终B 部分材料选用1Cr13。A, B两部分的连接很重要, 在实验初, 作者只是在A, B两部分联接处进行焊接, 实验结果发现: 在焊缝处有泄漏, 这表现在在实验台上进行实验时, 当真空度达到10- 3 Pa 时, 还没有发现泄漏, 但当真空度达到10-5 Pa后, 发现密封件发生泄漏, 后来经过仔细分析, 确定泄漏发生在A, B的焊缝处。后来将A, B 的配合面C 处用密封胶进行粘接, 再在A, B连接面D处焊接, 实验表明A, B联接处再没有发生泄漏。

  在调查台子上使正空电镀机反复在高速运行五天, 正空度维持较好, 隔绝技能的外部温度表低于区域环境外部温度表, 静摩擦力额定功率必须削减5倍。动用该磁铁全自动隔绝的正空电镀机时至今日反复在高速运行近2 年, 隔绝使用效果一直以来都较好。

磁性液体密封件1 的轴表面线速度与真空耐压能力的关系

图9 吸引力粘液良好的密封性件1 的轴表面能线速度快与真空度耐压性能力素质的关系的 3、目的   经历过系统理论和试验手机验证确定, 在涡流玻璃镀膜机里用于双轴吸引力药液密封隔绝是行得通的。   在双轴永久磁铁液态封闭件中双用套的设计的和手工加工至关非常重要, 它对一整个永久磁铁液态封闭组成部分的特点很非常重要。   在磁体粘液封口隔绝中, 磁体粘液的释放量较重要。释放的磁体粘液量少, 则其封口隔绝专业能力不是受到效果的再生利用, 磁体粘液释放量多时, 任何多余的磁体粘液会造成重力作用室的生态破坏。   实验室和实际的应用显示做者所研究的双轴剩磁全自动封密效能较好。