Перспективы применения нетрадиционных уплотнительных устройств в узлах пожарной техники

№71-1,

технические науки

В статье приводятся описание существующих магнитожидкостных уплотнительных устройств. Проведен анализ области применения подобных устройств и перспективы возможного использования в пожарной технике и пожарно-техническом оборудовании.

Похожие материалы

В настоящее время в большинстве случаев в качестве уплотнительных элементов находят свое применение традиционные материалы. Это разнообразные эластомеры на основе акрил-нитрил-каучука, эластомеры выполненные на основе фторкаучука, а также эластомеры на основе этиленпропиленового каучука. Данные эластомерные материалы могут быть использованы при производстве манжет с U-образным сечением, ряда других манжетных уплотнений и шевронных набивок, которые также применяются при изготовлении манжет. Эти материалы обладают рядом положительных качеств, например они обладают высокой устойчивостью к нефтепродуктам и смазочным материалам, в том числе и некоторым рабочим жидкостям, широко применяемым в автомобильной технике. Однако все вышеперечисленные материалы теряют свои герметизирующие свойства в случае утечек тормозных жидкостей и других технологических жидкостей, выполненных на основе гликоля, ряду эмульсий. Известны случаи выхода из строя уплотнительных устройств при попадании на поверхность эластомеров бензина или подобных ароматических жидкостей.

Для решения вышеуказанных проблем и повышения надежности и долговечности механизмов и других механических устройств, в состав которых входят уплотнительные устройства, в настоящее время различными авторами предлагаются нетрадиционные уплотнительные устройства. К таковым относятся и комбинированные магнитожидкостные уплотнения. Принцип работы таких уплотнений достаточно прост и заключается в том, что уплотняющей средой является магнитная жидкость, удерживаемая в зазорах магнитным полем. В связи с этим в подобных уплотнительных устройствах практически отсутствует какое-либо трение. А поскольку сила трения сведены к нулю, то и процессов износа таких уплотнительных устройств не наблюдается. За счет этого в значительной степени увеличивается ресурс работы уплотнительного устройства. Само по себе уплотнение не представляет особой материальной ценности, но от его надежной работы зависит сохранность и долговечность работы всей машины или каких-либо агрегатов.

Использование в качестве уплотнительных устройств магнитожидкостных уплотнений также позволит в значительной степени увеличить межремонтные циклы. Этот факт естественным образом скажется на конечной стоимости ремонта и обслуживания техники. Другим положительным моментом применения магнитожидкостных уплотнительных устройств является тот факт, что момент трения в узле практически равен нулю. Это положительное свойство магнитожидкостного уплотнения сказывается на снижении потребляемой мощности и, как следствие, снижение материальных затрат на энергообеспечение машины. Также отличительной чертой магнитожидкостных уплотнительных устройств является возможность их эксплуатации при высоких температурах, больших скоростях (до десятков тысяч об/мин) и при давлениях до нескольких атмосфер.

Эти положительные моменты, связанные с магнитожидкостными уплотнительными устройствами предопределили область научных интересов многих отечественных и зарубежных ученых. Достаточно известной является научная школа профессора В.В. Подгоркова. Его учениками А.В. Топоровым, П.В. Пучковым и другими предложен целый ряд разнообразных уплотнительных устройств, резьбовых соединений и других технических устройств, выполненных на основе применения магнитной жидкости. На рисунках 1, 2 приведены конструкции уплотнительных устройств, разработанные А.В. Топоровым. На рисунке 3 изображен болт с установленным в нем постоянным магнитом, предназначенный для работе в тяжелых условиях.

Комбинированное торцовое магнитожидкостное уплотнение: 1 — кольцевой постоянный магнит; 2 — подвижный магнитопровод волнообразной формы; 3 — втулка; 4 — кольца из немагнитного материала; 5 — вал уплотняемого устройства; 6 — неподвижный магнитопровод; 7 — магнитная жидкость
Рисунок 1. Комбинированное торцовое магнитожидкостное уплотнение: 1 — кольцевой постоянный магнит; 2 — подвижный магнитопровод волнообразной формы; 3 — втулка; 4 — кольца из немагнитного материала; 5 — вал уплотняемого устройства; 6 — неподвижный магнитопровод; 7 — магнитная жидкость
Комбинированное магнитожидкостное уплотнение в сборе: 1 — кольца магнитного эластомерного материала; 2 — сепаратор; 3 — втулка; 4 — корпус уплотняемого устройства; 5 — магнитная жидкость; 6 — вал
Рисунок 2. Комбинированное магнитожидкостное уплотнение в сборе: 1 — кольца магнитного эластомерного материала; 2 — сепаратор; 3 — втулка; 4 — корпус уплотняемого устройства; 5 — магнитная жидкость; 6 — вал
Болт с установленным постоянным магнитом
Рисунок 3. Болт с установленным постоянным магнитом

Изначально подобные устройства разрабатывались для нужд космической отрасли и для работы в вакууме, в настоящее же время подобные конструкции все шире находят свое применение и в гражданской промышленности. Наиболее распространенным на сегодня является уплотнение различного оборудования, работающего в условиях вакуума. Кроме этого такие уплотнения все шире используются и в фармацевтическом производстве, где к производимым препаратам предъявляются строгие требования по стерильности технологических процессов. В свою очередь магнито-жидкостные уплотнения, благодаря абсолютной герметичности все эти требования выполняют.

В заключении также следует отметить, что область применения магнитожидкостных уплотнительных устройств и других технических устройств, изготовленных на основе применения магнитной жидкости может быть существенно дополнена, за счет того, что они кроме всех перечисленных положительных качеств, способны эффективно работать в условиях влажных сред при любой дисперсности капель, условиях сильной запыленности и загрязненности окружающих сред, в том числе и при уплотнении различных сыпучих материалов. Следовательно, магнитожидкостные уплотнения могут найти свое применение и в пожарной технике, которая зачастую работает именно в подобных средах. Таким образом, исследования по созданию и расчету новых конструкций уплотнительных устройств для различных отраслей промышленности является важной и востребованной задачей.

Список литературы

  1. Топоров А.В., Полетаев В.А., Покровский А.А., Киселев В.В., Пучков П.В., Зарубин В.П. Новые конструкции комбинированных магнитожидкостных уплотнений. / 17-я Международная Плесская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям. – Сборник научных трудов. – 2016. – С. 421-429.
  2. Полетаев В.А., Киселев В.В., Топоров А.В. Упрочнение валов пожарных насосов нанесением металлизированных покрытий. / Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. – 2014. – Т. 1. – № 1 (5). – С. 400-405.
  3. Мельников В.Г., Гунина В.В., Киселев В.В. Повышение долговечности узлов трения строительной техники. / Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2003. – № 7. – С. 28.
  4. Киселев В.В., Топоров А.В., Пучков П.В. Перспективы применения магнито-жидкостных устройств в пожарной и аварийно-спасательной технике. – Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. – 2010. – № 2. – С. 63-64.
  5. Киселев В.В., Гомонай М.В., Пучков П.В., Лисовская И.А. Перспективы применения нанопорошков силикатов в смазочных материалах, используемых в аварийно-спасательной и пожарной технике. / Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. – 2015. – № 3 (26). – С. 38-46.