Мотроненко В.В., Мельник С.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

Використання магнорідинних ущільнень для герметизації біотехнологічного обладнання

У біотехнологічній промисловості найскладніше забезпечити герметичність рухомих частин апаратів, а саме валів механічних перемішуючих пристроїв ферментерів та реакторів-змішувачів. Серед відомих, на сьогоднішній день, ущільнень в біотехнологічному обладнанні використовують торцеві, манжетні, сальникові, магніторідинні ущільнення, тощо.

Недоліками більшості з цих ущільнень є складність забезпечення герметичності ущільнення при збереженні рухомості валу перемішуючого пристрою, а змащувальна рідина, яка використовується для зниження тертя, може потрапити у робоче середовища в апараті, що призведе до псування цільового продукту.

Останнім часом, широку популярність почали здобувати магніторідинні ущільнення, оскільки вони позбавлені всіх цих недоліків. До їх переваг відносяться:

– використання у якості ущільнюючого елементу магнітної рідини, що викликає майже повну відсутність тертя між стаціонарними та рухомими деталями, а також дозволяє забезпечити високу герметичність ущільнення;

– можливість використовувати дане ущільнення при високих температурах, глибокому вакуумі, або великому надлишковому тиску.

Магнітна або феромагнітна рідина – це колоїдна система, що складаються з феромагнітних частинок нанометрових розмірів, що знаходяться у зваженому стані в несучій рідині, в якості якої зазвичай виступає органічний розчинник або вода. Для забезпечення стійкості такої рідини феромагнітні наночастинки зв'язуються з поверхневоактивною речовиною, створюючи захисну оболонку навколо частинки, що перешкоджає їх злипанню (в наслідок дії Ван дер Ваальсових або магнітних сил).

Власне, магнітні рідини не проявляють феромагнітних властивостей, оскільки не зберігають залишкової намагніченості після зникнення зовнішнього магнітного поля. Тому, такі ущільнення прості в експлуатації і їх використання дозволяє спростити збирання і розбирання апаратів в період ремонтного обслуговування.

На рисунку 1 представлена конструкція типового магніторідинного ущільнення. Основними його елементами є встановлений в корпусі 1 постійний магніт 2 з полюсними наконечниками 3, на робочих поверхнях яких виконані кільцеві зубці. Магнітна рідина 5 знаходиться в робочих проміжках між полюсними наконечниками і валом.

Рисунок 1 – Магніторідинне ущільнення:

корпус – 1, постійний магніт – 2, полюсні наконечники – 3, прокладки – 4, магнітна рідина – 5, вал – 6, кришка – 7, штифти – 8, болтове з’єднання – 9.

Під кожним зубцем знаходиться шар магнітної рідини, яка утримує перепад тиску від 0,045 до 0,07 МПа в залежності від її розміщення на полюсному наконечнику. Ця величина забезпечується постійним магнітом із фериту барію і магнітною рідиною з намагніченістю 65-75 кА/м.

Магніторідинне ущільнення виготовляється роз’ємним, вони складається з розрізаних по довжині діаметра кришки, корпусу, прокладок, полюсних наконечників, між половинками яких магніти встановлені симетрично, і які з’єднуються між собою за допомогою штифтів 8 та болтових з’єднань 9.

Отже, представлене ущільнення дозволяє забезпечити високу герметичність та надійність ущільнення валів преремішующих пристроїв у біотехнологічному обладнанні, зменшити затрати на ремонт та експлуатацію апаратів, а можливість його ефективної роботи в широкому діапазоні температур і тисків, дозволяє використовувати таке ущільнення на будь-якому етапі технологічного процесу.

Література

1. Такетоми С., Тикадзуми С. Магнитные жидкости М.: «Мир»,1993. – 272с.

2. Фертман В.Е. Магнитные жидкости. Минск.: «Высшая школа», 1988. – 185с.