以常规磁流体密封装置为研究对象,考虑极齿的机械加工倒角影响,对比分析了矩形、单侧斜角和双侧斜角极齿倒角前后的耐压特性。研究结果表明不考虑倒角影响时,矩形极齿、单侧斜角极齿和双侧斜角极齿密封压力理论值分别为0.218 MPa、0.235 MPa和0.224 MPa,矩形和双侧斜角形极齿理论密封压力接近,单侧斜角形理论密封压力最大。考虑倒角影响时,随着倒角半径的增大,矩形极齿理论密封压力近似呈指数递增;单侧斜角极齿理论密封压力先缓慢增大,后近似线性递增;双侧斜角极齿理论密封压力缓慢增大。矩形极齿理论密封压力对倒角变化最为敏感,单侧斜角形极齿次之,双侧斜角形极齿影响较小。这些规律为磁流体密封装置中极齿的实际加工对密封性能的影响提供理论参考。

以水轮机主轴为研究对象,在有限密封段条件下,利用电磁学原理构建水轮机主轴磁流体密封装置的磁路模型,得到密封压力与磁流体密封磁极角、极齿高度、极齿宽度和极齿槽宽的关系,然后进行数值分析与试验验证。研究结果表明,随着磁极角、极齿高度和极齿槽宽的增加,密封压力呈抛物线变化,磁极角在45°、极齿高度和极齿槽宽在10倍间隙值处取得极大值;随着极齿宽度的增加,密封压力线性减小;随着水轮机主轴转速的增高,离心力对间隙内磁流体扰动不断加剧,甚至造成密封失效。

以直角梯形极齿的磁性液体密封装置为研究对象,通过仿真对比分析直角梯形各参数(密封间隙、极齿宽度、极齿高度)对磁性液体密封装置温度的影响。研究结果表明:密封间隙、极齿宽度、极齿高度等因素均会影响磁性液体的温度。其中密封间隙对磁性液体温度影响最大,其次是极齿宽度,极齿高度对磁性液体温度影响最小。相同转速时,磁性液体温度随着密封间隙、极齿高度的增大而降低,但温度的下降率逐渐减小;且相同转速时,磁性液体温度随着极齿宽度的增大而升高,但温度的变化率逐渐减小;在提高转速时,磁性液体的温度呈指数函数上升。随着转速的增高,齿形参数变化造成的磁性液体温度差也增大;在转速较大的情况下,磁性液体和永磁体的温度可能会超过其工作温度上限,造成密封失效。增大密封间隙、减小极齿宽度是降低温度、保证密封装置正常...

为探讨磁流体密封极齿参数对磁流体热特性的影响,利用传热学理论构建磁流体密封装置的传热计算模型,研究不同转速下密封间隙、极齿宽度、极齿槽宽度和极齿高度与磁流体温度的关系。在磁流体密封实验台上研究密封间隙、极齿宽度、极齿槽宽度和极齿高度对磁流体温度的影响,并利用模型计算结果对试验结果进行了验证。试验结果表明:随着密封间隙和极齿高度的增加,磁流体温度逐渐减小,呈负指数变化趋势;随着极齿宽度的增加,磁流体温度线性增加;随着极齿槽宽度的增加,磁流体的温度基本不变;密封间隙对磁流体温度影响最大,其次是极齿宽度和极齿高度,极齿槽宽度对磁流体温度基本没有影响。研究表明,在一定范围内适当增加密封间隙和极齿高度,适当减小极齿宽度,可以在一定程度上减小磁流体的发热量,提高磁流体密封装置寿命。