агрессивными средами (например, для герметизации объемов, содержащих фтористые газы).

МЖ на водной основе применяются в медицине, теплотехнике, сепарации немагнитных материалов и других областях. Особенностью получения магнитных жидкостей на основе воды является необходимость предотвращения присоединения молекул воды к МЧ (гидратация) при помощи использования водорастворимых ПАВ. Для стабилизации МЧ* в водной среде применяют жирные кислоты,

сульфонаты, высокоатомные спирты и эфиры.

ВМЖ на водной основе МЧ имеют двойной слой стабилизатора (см. рис. 6.2, б), поэтому намагниченность насыщения у таких МЖ ниже, чем у МЖ на основе неполярных дисперсионных сред (10…15 кА/м при объемной доле магнитной фазы 2…3 %).

Втабл. 6.1 представлены характеристики МЖ и примеры устройств, в которых они используются.

МРЖ создаются на основе тех же дисперсионных сред, что и

МЖ, и применяются для прецизионной обработки поверхностей**, а также при создании устройств, гасящих механические колебания

(см. § 6.4).

§ 6.4. Магнитожидкостные герметизаторы

При решении многих технических задач необходимо обеспечивать непроницаемость поверхностей и мест соединения деталей для различных по составу и давлению газов и жидкостей, содержащихся в разделяемых объемах. Герметизация сильно усложняется, если через разделяемые объемы проходит деталь, совершающая вращательное (вал) или возвратно-поступательное (шток) движение. Герметизация может осуществляться традиционными уплотнениями (манжетными, сальниковыми, торцевыми, лабиринтными и др.), а также уплотнениями на основе МЖ.

*Чаще всего в качестве магнитной фазы используются частицы магнетита.

**Прецизионную обработку поверхностей называют также магнитореологиче-

ской финишной (Magnetoreological Finishing, MRF) обработкой.

204

Рис. 6.4 иллюстрирует задачу разделения областей с разным давлением, через которые проходит вращающийся вал. Решить такую задачу можно с помощью масляного кольцевого герметизатора или магнитожидкостного герметизатора (МЖГ). В первом случае герметизация вала требует пополнения масла в процессе работы или частого

технического обслуживания, а также загрязняет содержимое разделяемых объемов. Применение МЖГ увеличивает интервалы между техническими обслуживаниями используемого оборудования, так как в процессе эксплуатации расход МЖ незначителен.

МЖГ подразделяются на вакуумные, газовые, пылевые, гидравлические и др. На рис. 6.5, а приведено схематичное изображение МЖГ.

Рис. 6.5. МЖГ: а – принцип действия; б – общий вид (1 – корпус; 2 – полюсные наконечники магнита; 3 – кольцо;

4 – постоянный магнит; 5 – крышка; 6 – магнитная жидкость; 7 – вал; 8 – силовая линия магнитного поля)

205

В корпус 1 устройства с вращающимся валом 7 вмонтированы два диска из магнитного материала 2, разделенные кольцом 3, которые являются полюсными наконечниками кольцевого постоянного магнита 4, намагниченного в осевом направлении. С внешней стороны диски закрыты крышкой 5. Магнитная жидкость 6 расположена в зазоре между валом 7 и полюсными наконечниками. Силовые линии магнитного поля 8 замыкаются через герметизируемый вал 7, изготовленный из ферромагнитного материала. В малом зазоре между полюсным наконечником и валом создается неоднородное магнитное поле с градиентом, направленным в сторону конической части наконечника. Магнитная жидкость втягивается и удерживается в области, соответствующей большей напряженности поля, заполняя зазор между валом и заостренной кромкой полюсного наконечника. При этом образуется герметизирующее кольцо, которое разделяет области А и В между корпусом и валом. Если вал изготовлен из немагнитного материала, то на него можно установить насадку из магнитного материала.

Реальные конструкции МЖГ (рис. 6.5, б), рассчитанные на высокий перепад давлений в разделяемых областях, содержат несколько последовательно расположенных вдоль вала конических полюсных наконечников, создающих уплотняющие кольца магнитной жидкости. Такая конструкция МЖГ увеличивает удерживаемый герметизатором перепад давления.

Некоторые технические системы комплектуются деталями, совершающими возвратно-поступательное перемещение (штоками), на границе раздела объемов, имеющих различное давление. Рис. 6.6 иллюстрирует разделение с помощью МЖГ областей А и Б, через которые проходит шток.

Шток 1, совершая возвратно-поступательное перемещение со скоростью v, проходит через отверстие в полюсном наконечнике 2, выполненное в виде усеченного конуса. Благодаря этому на поверхности штока возникает направленный вертикально вверх градиент создаваемого постоянным магнитом 3 магнитного поля, который предотвращает вытекание магнитной жидкости 4 (под действием силы тяжести) из зазора между наконечником и штоком при поступательном перемещении последнего.

206