[發明專利]一種測試磁流體密封氣-液兩相介質適配性的裝置和方法

在審

• 申請號: 202211040778.6
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115452647A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 朱理智;胡長明;王偉;陸洋;張幼安;陳琦;梁元軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N21/3577;G01M3/26
• 代理公司: 北京鑄成博信知識產權代理事務所(普通合伙) 16016
• 代理人: 向耿

本發明設計了一種快速評判磁流體對密封氣?液兩相介質適配性的裝置和方法，通過直接接觸適配性、間接接觸適配性和機械密封性三級測試，層層篩選磁流體的適配性，為氣?液兩相系統的密封快速篩選適宜的磁流體品種。并且在測試過程中，能充分反映氣?液兩相密封時的各種作用模式，完成了氣相接觸穩定性、液相接觸穩定性、回流冷凝接觸穩定性和密封效果等多個測試項目，具有較可靠的篩選效果。

技術領域

本發明屬于機械密封技術領域，具體涉及一種測試磁流體密封氣-液兩相介質適配性的裝置和方法。

背景技術

磁流體密封為一種新型的液體密封形式，采用聚磁結構實現了非均勻的磁場分布，將磁流體約束在密封間隙中，從而實現密封的目的。在解決動密封問題時，大部分傳統密封結構因與轉軸之間存在不可避免的摩擦磨損，存在密封磨損和壽命問題，而磁流體密封技術不僅可以消除機械密封和填料密封結構存在的摩擦磨損，還可以實現“零”泄漏，同時，由于磁流體較低的粘性摩擦，其使用壽命可達十年以上。目前，磁流體密封氣體的技術己經發展到了比較成熟的階段，己應用于航空航天、軍工裝備、真空設備、化工生產等多個領域。

隨著技術的不斷發展，已不滿足于將磁流體應用于密封氣相介質，不少科研工作者已開始將磁流體用于密封其它相態介質。磁性液體密封液體介質時，磁性液體與被密封液體介質的不溶性問題和液-液界面的穩定性問題是限制磁性液體密封在液體密封領域應用的主要難題，如果磁流體與介質不適配，將大大縮短密封壽命。從配方設計上，CN113921222A通過對磁性顆粒、基液、表面活性劑的設計，能提升磁流體對液體的密封壽命。從結構設計上，CN102345626B公布了一種磁流體密封裝置，在密封圈外圍延伸一弧狀唇形結構，能防止液體介質滲入密封室內，提升密封壽命。雖然從磁流體配方和密封結構設計上，能提升磁流體對特定液體的密封壽命，但是對其它種類液體介質的密封依然存在較大的挑戰和難度。而相比于液相介質，氣-液兩相介質對磁流體的作用更為復雜，如何評測磁流體密封氣-液兩相介質適配性，目前暫無指導方法。

在兩相流冷卻系統中，常選用低沸點的氣-液兩相介質如氟利昂、丙酮等，溶解性較強。為了提升動密封結構的性能，應用先進的磁流體密封技術，首先就需要確認磁流體與氣-液兩相介質接觸后，磁流體組成、磁性能、力學性能的穩定。磁流體的基液類型和品種較多，目前暫無指導方法用于評判磁流體對密封氣-液兩相介質適配性。

發明內容

本發明目的在于實現一種快速評判磁流體對密封氣-液兩相介質適配性的裝置和方法，通過直接接觸適配性、間接接觸適配性和機械密封性測試，為氣-液兩相系統的密封快速篩選適宜的磁流體品種。

一種測試磁流體密封氣-液兩相介質適配性的裝置，該裝置包括用于間接接觸適配性測試的裝置和用于機械密封性測試的裝置。

間接接觸適配性測試所用裝置包括充灌管路、氣體閥門、壓力容器、聚四氟乙烯內襯、壓力表、強磁體、塑料杯和水浴等，其中，壓力容器分為蓋子和罐體兩部分，蓋子和罐體通過螺紋嚙合旋緊，蓋子和罐體密封面配有三元乙丙橡膠或氰化丁腈橡膠密封圈，壓力容器容積240mL，耐溫120℃，耐壓10Mpa。

機械密封性測試所用裝置包括框架、上下法蘭、緊固連桿、石英玻璃管(有刻度)、電機、轉軸、充灌管路、閥門、壓力表、磁流體密封環等。其中，上下法蘭、石英玻璃管(有刻度)和緊固連桿組裝成承壓部分，法蘭和石英玻璃管之間通過三元乙丙橡膠或氰化丁腈橡膠密封圈壓緊密封，容積為5L，耐壓8MPa。磁流體密封環的磁場強度，極齒個數、寬度、間距和密封間隙等滿足設計要求。

一種測試磁流體密封氣-液兩相介質適配性的方法，該方法的步驟如下：

步驟1、直接接觸適配性測試；

步驟2、間接接觸適配性測試；

步驟3、機械密封性測試。