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磁流體密封件的應(yīng)用原理與特點

1、磁流體密封原理

磁流體密封技術(shù)是一種新型的密封方式，它是指利用具有高飽和磁強(qiáng)度的磁流體來進(jìn)行相關(guān)機(jī)械設(shè)備密封，由于磁流體本身是一種液態(tài)流體，具備液態(tài)流體的基本特性，以及具有磁性固體材料的磁性，磁流體密封技術(shù)就是利用磁流體對磁場的響應(yīng)變化特性而來。圖1是一種典型的利用磁流體進(jìn)行密封的裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖，磁流體密封主要由兩部分構(gòu)成，即磁流體和經(jīng)特殊設(shè)計的磁流體密封裝置，磁流體密封裝置包括導(dǎo)磁軸、磁極、不導(dǎo)磁座、軸承、永久磁鐵等部分，磁流體密封裝置的設(shè)計使之具有一定的磁場間隙，當(dāng)磁流體注入磁場間隙時，在磁場間隙周圍磁場的作用下，由于磁流體本身的液態(tài)流動性以及磁性作用，磁場間隙會充滿磁流體磁場間隙的環(huán)形設(shè)計會讓磁流體在磁場間隙中形成一種特殊的“液體O形密封圈”，由于磁流體本身特性以及密封裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該O形圈可以穩(wěn)定存在，對密封介質(zhì)起到一種良好的密封作用，“液體O形密封圈”的形成除了和磁流體自身磁特性有關(guān)之外，還與磁場間隙磁場強(qiáng)度有關(guān)。實踐證明，為了提高整個密封裝置的密封效果和承壓能力，需要在磁流體密封結(jié)構(gòu)中構(gòu)成多個磁性回路，即多級磁流體密封結(jié)構(gòu)，密封時存在壓差作用，當(dāng)該壓差作用于“液體O形密封圈”之上時磁流體會略微移動，由于磁流體對外界磁場的響應(yīng)作用，該“液體O形密封圈”具有保持和恢復(fù)原始狀態(tài)的特性，由此產(chǎn)生了對抗壓差的磁力，這就是磁流體的密封作用原理。

2、磁流體密封特點

密封主要目的是保護(hù)工作介質(zhì)，防止工作介質(zhì)泄漏或者污染，隨著工業(yè)的快速發(fā)展密封在工業(yè)設(shè)備及機(jī)械制造領(lǐng)域中起著越來越重要的作用，密封不良會造成密封介質(zhì)泄漏，污染環(huán)境，同時外界雜質(zhì)侵入設(shè)備污染密封介質(zhì)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常運行，造成巨大的生產(chǎn)浪費和經(jīng)濟(jì)損失。靜密封和動密封是密封的兩種基本形式，靜密封是指機(jī)械設(shè)備中相對靜止件之間的密封，動密封指相對運動件間的密封。目前傳統(tǒng)的密封方式還是主要使用橡膠件密封，橡膠件包括丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠等，橡膠件密封應(yīng)用較為廣泛，是目前使用量最大的一種密封方式，但是橡膠件密封存在易膨脹溶解、易被密封件磨損、易污染密封介質(zhì)、易老化等諸多缺點，橡膠件密封容易造成密封性能差，使密封設(shè)備喪失密封性能。

相對于傳統(tǒng)密封缺陷，磁流體密封利用磁力來密封，具有傳統(tǒng)密封無法比擬的優(yōu)越性，其主要特點有以下幾點：

(1)無泄漏密封：磁流體是一種具有高飽和磁強(qiáng)度的流體，目前利用高飽和磁強(qiáng)度磁流體和設(shè)計精良的密封裝置可以對介質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)密的高度穩(wěn)定的動密封或靜密封，并且?guī)缀鯖]有泄露。原因在于磁流體可以充滿整個密封設(shè)備的密封間隙，形成一種“液體O形密封圈”，同時改變密封裝置磁場強(qiáng)度，磁流體粘度也會隨之改變，從而可以加強(qiáng)磁流體密封作用，進(jìn)一步減小了密封介質(zhì)泄露的可能性。這種特性用來密封腐蝕性氣體以及有毒、易燃易爆氣體非常重要。

(2)無磨損密封：傳統(tǒng)接觸式密封由于接觸元件之間的摩擦磨損大，一方面影響密封件使用壽命，另一方面影響機(jī)械設(shè)備功率，造成機(jī)械設(shè)備功率損耗大。磁流體密封避免了密封件和旋轉(zhuǎn)軸的摩擦而產(chǎn)生碎屑，同時磁流體作為一種油基流體，本身亦具有潤滑作用，其對保護(hù)機(jī)械設(shè)備零部件減少摩擦磨損具有重要作用。

(3)無污染密封：磁流體密封件由于使用液態(tài)磁流體作為密封元件，其本身不存在摩擦磨損，不會產(chǎn)生磨削，同時磁流體具有極低的飽和蒸汽壓，可以保證即使真空狀態(tài)下也不會對密封介質(zhì)造成污染，磁流體密封可以有效避免對密封介質(zhì)的外來和內(nèi)在污染。

(4)無方向密封：磁流體密封裝置的設(shè)計使其兩邊都可以承受不同壓力，如果需要改變密封裝置承壓方向，對磁流體而言無需增加任何元件就可以實現(xiàn)，磁流體密封沒有方向性，防外漏和內(nèi)漏一樣有效。

(5)無損耗密封：磁流體一般以油性液態(tài)物質(zhì)做為基液，在裝有軸承的密封件中，磁流體在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下本身具有極小的內(nèi)摩擦力，發(fā)熱低，大大減小了因為密封件的摩擦造成機(jī)械功率的損耗，磁流體密封功率損耗小，因而亦可使用于高速旋轉(zhuǎn)密封。

(6)長壽命密封：磁流體密封作為一種特殊的密封件其使用壽命主要取決于磁流體壽命，磁流體本身是一種穩(wěn)定的流體，其有效壽命在40°C下可達(dá)20年而保持磁流體特性不變。并且磁流體密封結(jié)構(gòu)構(gòu)造系統(tǒng)簡單，工作性能可靠。

(7)穩(wěn)定性密封：由于磁流體既具流體效應(yīng)，又有磁場作用下黏度變化效應(yīng)，所以磁流體密封不會因為產(chǎn)生瞬時過壓擊穿時而造成密封性能的損失，在使用過程中，即使出現(xiàn)因磁流體導(dǎo)致密封裝置失效情況，只需重新更換或者補(bǔ)加磁流體即可。