The influence of selected parameters on magnetic fluid seal tightness and motion resistance

• Autorzy: Szczęch M. , Horak W. , Salwiński J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wybranych parametrów konstrukcyjnych na szczelność i opory ruchu uszczelnień z cieczą magnetyczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnetic fluid seals belong to the class of non-contact seals. They are used as protective seals for vacuum systems, high speed shafts, precision mechanics, and electromechanical devices. The proper functioning of the magnetic fluid seal is related to creating and maintaining the continuity of the fluid ring on the sealing stage. This is achieved by appropriately shaped magnetic field distribution in the region of the sealing stage. Consequently, one of the main issues with the construction of such seals is to determine the distribution of the magnetic field in this region. This paper presents the results of analytical calculations and numerical simulations, based on which the influence of selected geometric parameters on the critical pressure and motion resistance was determined.

PL

Uszczelnienia z cieczą magnetyczną należą do klasy uszczelnień bezstykowych znajdują zastosowanie m.in., jako uszczelnienia ochronne w układach pracujących w próżni, w uszczelnieniach wałów szybkoobrotowych, urządzeń mechaniki precyzyjnej oraz przemyśle elektromechanicznym. Zachowanie poprawnego funkcjonowania uszczelnienia z cieczą magnetyczną związane jest z koniecznością wytworzenia i utrzymania ciągłości płynnego pierścienia ferrocieczy. Realizowane jest to za pomocą odpowiednio ukształtowanego rozkładu pola magnetycznego w szczelinie roboczej uszczelnienia. W związku z tym jednym z głównych zagadnień związanych z konstrukcją tego rodzaju uszczelnień jest określenie rozkładu pola magnetycznego w rejonie występu uszczelniającego. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń analitycznych oraz symulacji numerycznych, na podstawie których określono wpływ wybranych parametrów konstrukcyjnych na kluczowe wielkości funkcjonalne uszczelnienia, tj. dopuszczalne ciśnienie oraz opory ruchu.

Słowa kluczowe

EN

magnetic fluid seal; ferrofluid; motion resistance; seal tightness; critical pressure

PL

uszczelnienia z cieczą magnetyczną; ferrociecz; moment oporu; szczelność uszczelnienia

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 4
• Strony: 71--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Szczęch M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Horak W.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Salwiński J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Odenbach S., Pop L. M., Zubarev A. Yu.: Rheological properties of magnetic fluids and their microstructural background, GAMM-Mitt, vol. 30, no. 1, pp. 195–204, 2007.
• 2. Scherer C., Figueiredo Neto A. M.: Ferrofluids: Properties and Applications, Brazilian Journal of Physics, vol. 35, no. 3A, pp. 718–727, 2005.
• 3. Berkovsky B. M., Medvedev V. F., Krakov M. S.: Magnetic fluids: engineering applications, New York: Oxford University Press, 1993.
• 4. Chari M. V. K., Laskaris E. T., D’Angelo J.: Finite element analysis of a magnetic fluid seal for large-diameter high-speed rotating shafts, IEEE Transactions on Magnetics, vol. MAG-17, pp. 3000–3001, 1985.
• 5. Sun M. L., Li D.-C., He X.-Z, Bai B.-H.: Size parameters optimization design for magnetic fluid sealing pole shoe, Journal of Functional Materials, vol. 37, pp. 91–92, 2006.
• 6. Sun M., Li D., Cui H., He X.: Numerical simulation for magnetic fluid sealing device, School of Mechanical and Electronic Control Engineering, vol. 32, Issue 1, pp. 116–118, 2008.
• 7. Yang W., Li D., Zhao X., Zhang S.: Simulation and optimization of magnetic fluid seal structures, School of Mechanical and Electronic Control Engineering, vol. 30, Issue 1, pp. 80–83, 2010.
• 8. Zhao M., Zou J.-B., Xu Y.-X.: Numerical analysis of magnetic fluid sealing performance, Journal of China University of Mining and Technology, vol. 16, Issue 1, pp. 53–56, 2006.
• 9. Rosensweig R. E.: Ferrohydrodynamics, Cambrige Monographs on Mechanics and Applied Mathematics, Cambridge University Press, New York 1985.
• 10. Park G. S., Park S. H.: Determination of the curvature of the magnetic fluid under the external forces, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 38, pp. 957–960, 2002.
• 11. Horak W., Szczęch M.: Experimental and numerical determination of the static critical pressure in ferrofluid seals, Journal of Physics Conference Series, vol. 412, pp. 1–6, 2013.
• 12. Orłow D., Podgorkowa W.: Magneticfluids, Maszinostrojenie, Moskwa 1993.
• 13. Salwiński J., Szydło Z., Horak W., Szczęch M.: Badanie zmian lepkości cieczy ferromagnetycznych poddanych działaniu stałego pola magnetycznego, Tribologia, no. 2, 143–155, 2011.
• 14. Horak W., Szczęch M.: Numerical Simulation and Experimental Validation of the Critical Pressure Value in Ferromagnetic Fluid Seals, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. PP(99): 1–1, 2017.
• 15. Xing F., Li D., Yang W.: The Analysis of Pressure Capability of Different Teeth Structures in Ferrofluid Seal, Advanced Materials Research, vol. 146–147, pp. 1278–1284, 2011.
• 16. Horak W., Salwiński J., Szczęch M.: The influence of selected factors on axial force and friction torque in a thrust bearing lubricated with magnetorheological fluid, Tribologia, no. 5, pp. 51–61, 2016.
• 17. Gawliński M., Ryś G., Blachura J., Podkomorzy K., Król R.: Uszczelnienia z cieczą magnetyczną w krążnikach, Transport Przemysłowy, Vol. 3(13), pp. 17–20, 2003.
• 18. Rabinow J.: Magnetic fluid torque and force transmitting device, Patent, US 2575360 A, 1951.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).