磁流体密封件的应用原理与特点

1、磁流体密封原理

磁流体密封技术是一种新型的密封方式，它是指利用具有高饱和磁强度的磁流体来进行相关机械设备密封，由于磁流体本身是一种液态流体，具备液态流体的基本特性，以及具有磁性固体材料的磁性，磁流体密封技术就是利用磁流体对磁场的响应变化特性而来。图1是一种典型的利用磁流体进行密封的装置组成结构示意图，磁流体密封主要由两部分构成，即磁流体和经特殊设计的磁流体密封装置，磁流体密封装置包括导磁轴、磁极、不导磁座、轴承、永久磁铁等部分，磁流体密封装置的设计使之具有一定的磁场间隙，当磁流体注入磁场间隙时，在磁场间隙周围磁场的作用下，由于磁流体本身的液态流动性以及磁性作用，磁场间隙会充满磁流体磁场间隙的环形设计会让磁流体在磁场间隙中形成一种特殊的“液体O形密封圈”，由于磁流体本身特性以及密封装置的结构设计，该O形圈可以稳定存在，对密封介质起到一种良好的密封作用，“液体O形密封圈”的形成除了和磁流体自身磁特性有关之外，还与磁场间隙磁场强度有关。实践证明，为了提高整个密封装置的密封效果和承压能力，需要在磁流体密封结构中构成多个磁性回路，即多级磁流体密封结构，密封时存在压差作用，当该压差作用于“液体O形密封圈”之上时磁流体会略微移动，由于磁流体对外界磁场的响应作用，该“液体O形密封圈”具有保持和恢复原始状态的特性，由此产生了对抗压差的磁力，这就是磁流体的密封作用原理。

2、磁流体密封特点

密封主要目的是保护工作介质，防止工作介质泄漏或者污染，随着工业的快速发展密封在工业设备及机械制造领域中起着越来越重要的作用，密封不良会造成密封介质泄漏，污染环境，同时外界杂质侵入设备污染密封介质，严重影响生产正常运行，造成巨大的生产浪费和经济损失。静密封和动密封是密封的两种基本形式，静密封是指机械设备中相对静止件之间的密封，动密封指相对运动件间的密封。目前传统的密封方式还是主要使用橡胶件密封，橡胶件包括丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶等，橡胶件密封应用较为广泛，是目前使用量最大的一种密封方式，但是橡胶件密封存在易膨胀溶解、易被密封件磨损、易污染密封介质、易老化等诸多缺点，橡胶件密封容易造成密封性能差，使密封设备丧失密封性能。

相对于传统密封缺陷，磁流体密封利用磁力来密封，具有传统密封无法比拟的优越性，其主要特点有以下几点：

(1)无泄漏密封：磁流体是一种具有高饱和磁强度的流体，目前利用高饱和磁强度磁流体和设计精良的密封装置可以对介质进行严密的高度稳定的动密封或静密封，并且几乎没有泄露。原因在于磁流体可以充满整个密封设备的密封间隙，形成一种“液体O形密封圈”，同时改变密封装置磁场强度，磁流体粘度也会随之改变，从而可以加强磁流体密封作用，进一步减小了密封介质泄露的可能性。这种特性用来密封腐蚀性气体以及有毒、易燃易爆气体非常重要。

(2)无磨损密封：传统接触式密封由于接触元件之间的摩擦磨损大，一方面影响密封件使用寿命，另一方面影响机械设备功率，造成机械设备功率损耗大。磁流体密封避免了密封件和旋转轴的摩擦而产生碎屑，同时磁流体作为一种油基流体，本身亦具有润滑作用，其对保护机械设备零部件减少摩擦磨损具有重要作用。

(3)无污染密封：磁流体密封件由于使用液态磁流体作为密封元件，其本身不存在摩擦磨损，不会产生磨削，同时磁流体具有极低的饱和蒸汽压，可以保证即使真空状态下也不会对密封介质造成污染，磁流体密封可以有效避免对密封介质的外来和内在污染。

(4)无方向密封：磁流体密封装置的设计使其两边都可以承受不同压力，如果需要改变密封装置承压方向，对磁流体而言无需增加任何元件就可以实现，磁流体密封没有方向性，防外漏和内漏一样有效。

(5)无损耗密封：磁流体一般以油性液态物质做为基液，在装有轴承的密封件中，磁流体在旋转状态下本身具有极小的内摩擦力，发热低，大大减小了因为密封件的摩擦造成机械功率的损耗，磁流体密封功率损耗小，因而亦可使用于高速旋转密封。

(6)长寿命密封：磁流体密封作为一种特殊的密封件其使用寿命主要取决于磁流体寿命，磁流体本身是一种稳定的流体，其有效寿命在40°C下可达20年而保持磁流体特性不变。并且磁流体密封结构构造系统简单，工作性能可靠。

(7)稳定性密封：由于磁流体既具流体效应，又有磁场作用下黏度变化效应，所以磁流体密封不会因为产生瞬时过压击穿时而造成密封性能的损失，在使用过程中，即使出现因磁流体导致密封装置失效情况，只需重新更换或者补加磁流体即可。