Перспективы применения магнито-жидкостных устройств в пожарной и аварийно-спасательной технике

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 669. 058
В. В. Киселев, А. В. Топоров, П.В. Пучков
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТО-ЖИДКОСТНЫХ УСТРОЙСТВ В ПОЖАРНОЙ И АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ
Представлен обзор по физико-техническим и эксплуатационным аспектам применения магнитных жидкостей и магнито-жидкостных устройств при проведении аварийно-спасательных работ и ликвидации последствий техногенных чрезвычайных ситуаций. Проблема относится к техническим системам двойного назначения.
Ключевые слова: магнитная жидкость, мягкий ферромагнетик, уплотнительные прокладки, сбор нефтепродуктов, чрезвычайная ситуация.
V. Kiselyov, A. Toporov, P. Puchkov
THE PROSPECTS OF MAGNETIC-LIQUID DEVICES APPLICATION IN FIRE ENGINEERING AND RESCUE EQUIPMENT
The article presents the review on physicotechnical and operational aspects of using magnetic liquids and magnetic-liquid devices carrying out emergency and rescue operations and elimination of consequences of man-made emergency situations. The problem concerns technical systems of dual-use.
Keywords: magnetic liquid, soft ferromagnetic, condensation lining, petroleum tax, emergency situation.
Магнитные жидкости (МЖ), используемые в технике, медицине и ряде других отраслей и направлений [1, 2, 3], получают как коллоидный раствор магнитного материала в жидкости, имеющей название «жидкость-носитель». В этом случае, в жидкую среду (воду, минеральные и синтетические масла) вводят магнитный наполнитель — ферромагнитные частицы сверхмалого размера (менее 10 нм) и поверхностно-активное вещество (ПАВ). За счёт введения ферромагнитных частиц, раствор приобретает магнитные свойства, и следовательно, способность управляться внешним магнитным полем. Введение в жидкость-носитель ПАВ, предотвращает агрегацию частиц раствора, которая неизбежно возникает под воздействием сил Ван-дер-Ваальса и сил магнитного взаимодействия между феррочастицами (рис. 1).
В качестве ферромагнитного материала используют частицы железа, магнетита, кобальта и др. Эти вещества относятся к группе магнитомягких веществ. Выбор материалов жидкости-носителя, ПАВ и магнитного наполнителя зависит от условий работы электромагнитного устройства. Следует отметить, что наиболее перспективной оказалась МЖ, для которой в качестве жидкости-носителя была использована полисилоксановая жидкость, в качестве магнитного наполнителя — магнетит, а в качестве ПАВ — синтетические жирные кислоты [3].
В настоящее время из всего спектра устройств с МЖ наибольшее распространение получили магнито-жидкостные уплотнения (МЖУ). МЖУ нашли применение в устройствах вакуумной техники, химической промышленности, сварочном оборудовании, медицине и биотехнологиях и т. д. Широкий круг применения МЖУ обусловлен рядом преимуществ по сравнению с традиционно используемыми видами уплотнений (сальниками, манжетами, торцовыми уплотнениями): высокой степенью герметичности, малыми потерями на трение, сравнимыми с потерями на трение в подшипниках качения, длительным сроком службы конструктивных элементов, составляющим МЖУ [2, 3].
С целью расширения применения МЖУ его комбинируют с манжетами, торцовыми уплотнениями. При комбинировании с манжетами уменьшаются потери на трение, возрастает герметичность и долговечность работы манжеты, расширяется температурный диапазон при эксплуатации гермети-
Рис. 1. Структура магнитной жидкости:
1 — магнитные частицы-
2 — поверхностно-активное вещество-
3 — жидкость- носитель
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты — 2010'-2
зирующего узла, что особенно важно для работы подшипниковых узлов при смазке их консистентными смазками. В случае работы МЖУ совместно с торцовыми уплотнениями уменьшаются потери на трение в уплотняющей паре и её работа без смазки, функции которой выполняет МЖ. Разработан ряд конструкций комбинированных магнито-жидкостных уплотнений [4, 5, 6, 7]. Такие комбинированные уплотнения возможно использовать в различных насосах, особенно при их работе в «дежурном» режиме.
Существуют статические МЖУ для соединений требующих быстрого разъёма конструкционных элементов, таких как фланцевых соединений. Использование таких МЖУ в трубопроводах позволит предотвратить их механическое разрушение в случае повышения давления в системе.
С использованием МЖ разработаны различные типы датчиков положения и давления, в которых МЖ используется в виде подвижного ферромагнитного сердечника, перемещающегося в электромагнитной системе и изменяющего параметры магнитной системы. Такие датчики могут использоваться в системах автоматического управления для регистрации изменения и регулирования давления. Датчики положения могут применяться для определения угла подъёма автолестниц или коленчатых подъёмников.
Используя способность изменять реологические свойства в магнитном поле, возможно создать магнитоуправляемые механизмы передачи движения. В этом случае такая среда должна значительно изменять в магнитном поле вязкость. В МЖУ стремятся использовать МЖ, которая при воздействии магнитного поля изменяет вязкость в малых пределах. Для устройств передачи движения необходимо значительное изменение вязкости рабочей среды при изменении величины напряжённости магнитного поля. Поэтому в магнито-жидкостных муфтах применяются специальные магнито-реологические суспензии, по этой характеристике значительно отличающиеся от МЖ. Магнито-жидкостные муфты могут применяться в устройствах, где необходимо регулирование частоты вращения в широком диапазоне при значительной величине передаваемой механической мощности.
В технических устройствах распространены демпферы, которые защищают механизмы от воздействия вибраций и ускорений, ударных нагрузок. В жидкостных демпферах поглощение энергии колебаний происходит в жидкой среде, т. е. жидкость выполняет функции диссипативного элемента. Использование М Ж в качестве диссипативного элемента позволяет с помощью магнитного поля управлять рабочими параметрами демпфера [2].
В решении экологических проблем возникает необходимость в очистке воды от нефтяных загрязнений. Эта проблема присуща в случае аварий нефтеналивных судов, при очистке трюмных вод на судах и в ряде других случаев. При использовании МЖ для очистки воды она вступает во взаимодействие с нефтяными включениями и затем собирается с помощью магнитного поля. Пока такой способ очистки воды от нефтяных включений находится в стадии исследований, но при решении ряда проблем этот метод найдет применение в практике.
Представленный обзор по использованию МЖ для решения ряда задач техники и в том числе противопожарной, экологических задач позволит определить направление работы по их практическому использованию для повышения надёжности средств, предназначенных для предотвращения и ликвидации аварийных ситуаций и проведения дальнейших опытно-конструкторских работ.
Литература
1. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник / А. А. Кондаков, А. И. Голубев, В. Б. Овандер и др.- Под общ. ред. А. И. Голубева, Л. А. Кондакова. — М.: Машиностроение, 1986 — 464 с., ил.
2. Фертман В. Е. Магнитные жидкости: Справ. пособие. — Минск: Высш. шк., 1988. — 184 с., ил.
3. Магнитные жидкости в машиностроении / Д. В. Орлов, Ю. О. Михалёв, Н. К. Мышкин и др.: Под общ. ред. Д. В. Орлова, В. В. Подгоркова. — М.: Машиностроение, 1993. — 272 с.
4. Топоров А. В., Сизов А. П., Смирнов Н. А., Виноградов Е. А., Серов Ю. П., Подгорков В. В. Комбинированное магнито-жидкостное манжетное уплотнение. Свидетельство на полезную модель RU 22 518 U1 от 10. 04. 2002.
5. Сизов А. П., Смирнов Н. А., Виноградов Е. А., Серов Ю. П., Подгорков В. В., Топоров А. В. Термоуправляемое магнито-жидкостное уплотнение. Патент на изобретение RU 2 186 275 C2 от 27. 07. 2002.
6. Сизов А. П., Снегирев С. Д., Сергеев Е. В., Топоров А. В., Топорова Е. А. Термоуправляемое магнито-жидкостное уплотнение. Патент на изобретение RU 2 353 839 C2 от 27. 04. 2009.
7. Топоров А. В., Топорова Е. А., Пучков П. В. Комбинированное торцовое магнито-жидкостное уплотнение. Патент на полезную модель RU 88 407 U1 от 10. 11. 2009.
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты — 2010'-2

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой