磁流體密封件的應用原理與特點

1、磁流體密封原理

磁流體密封技術是一種新型的密封方式，它是指利用具有高飽和磁強度的磁流體來進行相關機械設備密封，由于磁流體本身是一種液態流體，具備液態流體的基本特性，以及具有磁性固體材料的磁性，磁流體密封技術就是利用磁流體對磁場的響應變化特性而來。圖1是一種典型的利用磁流體進行密封的裝置組成結構示意圖，磁流體密封主要由兩部分構成，即磁流體和經特殊設計的磁流體密封裝置，磁流體密封裝置包括導磁軸、磁極、不導磁座、軸承、永久磁鐵等部分，磁流體密封裝置的設計使之具有一定的磁場間隙，當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形設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構設計，該O形圈可以穩定存在，對密封介質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之外，還與磁場間隙磁場強度有關。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構中構成多個磁性回路，即多級磁流體密封結構，密封時存在壓差作用，當該壓差作用于“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作用，該“液體O形密封圈”具有保持和恢復原始狀態的特性，由此產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工作介質，防止工作介質泄漏或者污染，隨著工業的快速發展密封在工業設備及機械制造領域中起著越來越重要的作用，密封不良會造成密封介質泄漏，污染環境，同時外界雜質侵入設備污染密封介質，嚴重影響生產正常運行，造成巨大的生產浪費和經濟損失。靜密封和動密封是密封的兩種基本形式，靜密封是指機械設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、易老化等諸多缺點，橡膠件密封容易造成密封性能差，使密封設備喪失密封性能。

相對于傳統密封缺陷，磁流體密封利用磁力來密封，具有傳統密封無法比擬的優越性，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度的流體，目前利用高飽和磁強度磁流體和設計精良的密封裝置可以對介質進行嚴密的高度穩定的動密封或靜密封，并且幾乎沒有泄露。原因在于磁流體可以充滿整個密封設備的密封間隙，形成一種“液體O形密封圈”，同時改變密封裝置磁場強度，磁流體粘度也會隨之改變，從而可以加強磁流體密封作用，進一步減小了密封介質泄露的可能性。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，另一方面影響機械設備功率，造成機械設備功率損耗大。磁流體密封避免了密封件和旋轉軸的摩擦而產生碎屑，同時磁流體作為一種油基流體，本身亦具有潤滑作用，其對保護機械設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磁流體作為密封元件，其本身不存在摩擦磨損，不會產生磨削，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下也不會對密封介質造成污染，磁流體密封可以有效避免對密封介質的外來和內在污染。

(4)無方向密封：磁流體密封裝置的設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，磁流體密封沒有方向性，防外漏和內漏一樣有效。

(5)無損耗密封：磁流體一般以油性液態物質做為基液，在裝有軸承的密封件中，磁流體在旋轉狀態下本身具有極小的內摩擦力，發熱低，大大減小了因為密封件的摩擦造成機械功率的損耗，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定的流體，其有效壽命在40°C下可達20年而保持磁流體特性不變。并且磁流體密封結構構造系統簡單，工作性能可靠。

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