磁性流体密封是什么?

磁性流体密封,是用来防止气体泄漏的密封件之一。
磁性流体密封,就是把『磁性流体』这种特殊液体注入到由磁铁和导磁材料构成的特殊磁场之间,也就是旋转轴和磁靴之间。在磁场的作用之下,使磁性流体在其间隙中形成数个液态的密封圈,从而起到密封作用。

什么是旋转动态密封

旋转动态密封中,为避免转轴和固定部件(磁靴)之间产生接触,如图所示,它们之间就会产生间隙。 为了保持容器内部的真空和压力,需要密封这个间隙部分。 通常使用O型圈(密封圈)或油封进行密封,但由于轴是旋转体,长时间接触会因为磨损产生栗子粉尘。

旋转结构示意图
密封的分类

磁性流体是什么?

磁性流体最初是六十年代由美国国家航空航天局(NASA)研制开发出来的。 磁性流体虽然是液体状,同时也像铁一样被磁铁的引力所吸引的奇妙液体。 磁性流体主要有三种物质构成。复合氧化磁铁粒子、表面活性剂(稳定剂)、水和油构成的载液(溶媒)。磁性流体犹如磁流体密封的血液一样重要。它直接关系到磁流体密封的使用寿命和质量,同时也对生产设备的真空环境影响极大。

磁性流体分布示意图

内部构造

磁流体密封是旋转轴和磁靴之间,因为磁铁的磁场作用而形成了磁通线,磁性流体被吸附在旋转轴和磁靴(极靴)的缝隙之间。
通过磁力保持在间隙中的磁性流体即使存在压力差也不会流出,其作用类似于液体密封圈。
磁性流体的存在与否取决于磁场的强弱,磁场越强磁流体圆形形环的耐压也越大。
磁性流体所形成的多个圆形环状的数量,是磁流体密封能承受很大的压差

磁性流体密封的基本构造(2D)
磁性流体密封的基本构造(3D)

磁性流体密封的优点

  • 无污染

    Contamiless

    由于采用液体作为密封材料,
    因此旋转轴与极片(磁靴)之间没有固体接触,也不会产生因摩擦而产生的颗粒。

  • 寿命长

    Maintenance free

    由于旋转轴与磁靴部分(极片)之间没有固体接触,因此不会因摩擦而导致两部分零件磨损,从而可以节省维护和延长使用寿命。

  • 高真空、高耐压

    High vacuum
    High pressure

    通过使用低蒸气压的磁性流体,磁流体密封即使在10-6Pa以下的超高真空区域也可以使用。 此外,耐压磁流体密封最高可达1.0Mpa状态下使用。

  • 高速旋转

    High speed rotation

    由于采用液体密封,扭矩损失小,可高速旋转。

动态密封有很多种类,在真空中导入的旋转密封体具有代表性的有磁流体密封、油密封(密封威尔逊)、O形圈密封,波纹管密封,磁耦合密封5种类型。

如下表所示,可以看出磁流体密封与其他结构的密封件相比较具有许多优点。

磁流体密封 油封
(威尔逊密封)
O型圈密封 波纹管式密封 磁耦合密封
使用环境 超高真空 高真空 高真空 超高真空 超高真空
转速 高速旋转 低速旋转 低速旋转 低速旋转 低速旋转
传送扭矩
污染 极小
寿命
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