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云顶注册: 智能密封圈|海升前沿

来源:云顶注册网址 发布日期 2017-05-15 10:15 浏览:-

来具备磁性或导电性能的密封圈将能够自动监测自身磨损、测量力和执行其他功能。研究人员正在研究可以实现避免转换材料就能超出实际功能的智能密封材料。

密封圈主要由弹性体制成,通常为橡胶。橡胶实质上是不能传递信号。但是在许多情况下,因为密封件通常位于机器的中心位置,能够信号处理可能是一个优势,对设备功能至关重要。因此,研究人员正在研究使用密封件作为传感器甚至执行器的材料,同时保证密封件的本质功能。

一个解决方案是将传感器或微芯片集成到密封圈中。这样可以使密封装备智能化。但是,这种方法有其局限性,因为集成部件损害密封功能,这是不允许的。最终,研究人员将注意力转移到智能材料本身上。例如,通过在弹性体中加入特殊的填料,使得有助于赋予密封件附加的特性(例如磁性),甚至可以用作永磁体。

另一种方法是将导电填料材料整合到弹性体混合物中。

在任一种情况下,填料必须将其磁特性或电气特性与高弹性、良好安装性、耐高温以及良好的耐介质性相结合,从而不影响实际的密封功能。

如果从整个价值链考虑,附加的功能比增加的制造成本有价值优势。例如,密封件可以识别它的磨损程度。这种自我监测也被称为“状态监测”。一个例子是由导电弹性体和绝缘外层组成的杆密封圈。外层是密封圈中的密封唇。当电路连接杆和壳体壁时,电可以成为可测量的变量。当杆密封件来回移动时,密封唇磨损。如果导电基材到达表面,则该杆与壳体之间的电路闭合,LED可以发出信号。



可以通过这些相对简单的解决方案优化运营成本。在其整个使用寿命期内可以使用智能密封件,因为它不会被更换太快,并且操作人员避免了当密封圈被移除太晚时可能发生的泄漏损坏导致的相关成本。

智能密封圈可以远远超出单纯的自我监控的功能。例如,研究人员正在研究各种动态密封元件,例如用作运动或力传感器的隔膜,以及智能U型密封圈,可以指示施工设备中活塞和油缸的绝对位置。这个可被称为介电弹性体。该方法设计构造如三明治的隔膜,两个外层由导电弹性体组成,而内层由电绝缘弹性体制成。在物理方面,这就产生了一个电容器。当隔膜移动时,电容器板之间的表面和距离都改变,这导致容量的变化,使得作用在隔膜上的力可以测量。

反过来效果也是一样的。如果主动地向介电弹性体施加电压,弹性体将被压在一起。如果不只使用一个“三明治”,而且使用由多层组成的整个堆叠,则弹性体结构可以承担阀的功能。当电流被激活时,整个堆叠被压在一起,即阀打开。当不再施加电流时,弹性体层返回到“松弛”状态。阀门的调整可以在不断变化的基础上进行。能量需求很低,因为在执行功能期间只需要电流。即使这种类型的密封元件仍然难以实现流水线生产,但它们展示了该技术的潜力。

智能密封圈可应用多个领域。一个优点是它们可以用于任何可想到的介质,因为它们的基材适合特定的应用。但研究人员不仅仅关注改性基材,而且还专注于智能涂料体系。例如,设计用于温度测量的热敏涂层可以精确地用于密封件受热应力的点,像在发动机的内部,这在不能使用常规传感器的地方特别有利。以这种方式,密封圈的设计和材料的选择可以更好地适应于特定的应用。材料研究人员现在希望在面向应用的客户项目中进一步开发智能密封圈



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