磁流體密封的工作原理

一、磁流體

1、磁流體的組成

1995年由美國帕佩爾（Papell）發(fā)明的磁性流體，是把磁鐵礦等強(qiáng)磁性的微細(xì)粉末（約100?）在水、油類、酯類、醚類等液體中進(jìn)行穩(wěn)定分散的一種膠態(tài)液體。這種液體具有在通常離心力和磁場(chǎng)作用下，既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性，可以被磁鐵所吸引的特性。

磁流體由3種主要成分組成：

①固體鐵磁體微粒（Fe3O4）；

②包覆著微粒并阻止其相互凝聚的表面活性劑（穩(wěn)定劑）；

③載液（溶媒）。

2、磁流體的特性

磁流體是一種叫膠體溶液。作為密封用的磁流體，其性能要求是：穩(wěn)定性好，不凝聚、不沉淀、不分解；飽和磁化強(qiáng)度高；起始磁導(dǎo)率大；粘度和飽和蒸氣低，其他如凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)、導(dǎo)熱率、比熱和表面張力等也有一定的要求。

影響磁流體穩(wěn)定的主要因素有：微粒力度大小、表面活性劑和載液以及它們的合理配比。穩(wěn)定性是磁流體各種特性存在的前提。

二、磁流體密封的工作原理

圓環(huán)形永久磁鐵，極靴和轉(zhuǎn)軸所構(gòu)成的磁性回路，在磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，把放置在軸與極靴頂端縫隙間的磁流體加以集中，使其形成一個(gè)所謂的“O”形環(huán)，將縫隙通道堵死而達(dá)到密封的目的。這種密封方式可用于轉(zhuǎn)軸是磁性體和轉(zhuǎn)軸是非磁性體兩種場(chǎng)合。前者磁束集中于間隙處并貫穿轉(zhuǎn)軸而構(gòu)成磁路，而后者磁束比不通過轉(zhuǎn)軸，只是通過密封間隙中的磁流體而構(gòu)成磁路。

三、極限條件

磁流體密封在工作時(shí)會(huì)受到下列條件的限制：

1、蒸發(fā)。磁流體由磁性微粒、表面活性劑和載液3部分組成，載液的蒸發(fā)是決定密封極限旋轉(zhuǎn)頻率和使用壽命的主要因素。因?yàn)槊芊馐强坑邢薜拇帕黧w工作的。為此，應(yīng)選用蒸汽壓低的載液，使蒸發(fā)損失為最小值。

2、溫升。溫度升高會(huì)導(dǎo)致磁鐵退磁和磁流體的蒸發(fā)。因?yàn)闇囟壬?，粘度降低，功率消耗也就降低，這是有利的一面。但是溫度的、升高，磁飽和強(qiáng)度下降，也可能使密封的耐壓能力有些下降，因此，磁流體溫度一般不應(yīng)高于105℃，否則應(yīng)采用冷卻措施。

3、極限真空度。磁流體密封極限真空度取決于載液的揮發(fā)度，用二脂潤(rùn)滑劑作成的載液可滿足1.333×10-7 Pa超高真空技術(shù)的要求。

4、周速。一般磁流體密封適用于高周速30m/s以上的運(yùn)轉(zhuǎn)，無極限標(biāo)志。但考慮到溫度和散熱，周速應(yīng)限制在60～80m/s，此時(shí)還要考慮極限耐壓能力。