磁流体密封技术的发展及应用综述

2010-02-01 温利 中国科学院西安光学精密机械研究所

1、磁流体

  磁流体也称磁液或铁磁流体( 英文为Magnetic Fluid 或Ferrofluid) , 它是将铁磁性纳米微粒掺入到载液中, 并用表面活性分散剂使其均匀地分散到载液中, 从而形成的一种固液相混的悬浮状的胶体。磁流体具有以下特点: ①在磁场的作用下, 磁化强度随外加磁场的增加而增加, 直至饱和, 而外磁场去除以后又无任何磁滞现象, 磁场对磁流体的作用力表现为体积力。②与一般纳米粒子相同, 具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。③具有液体的流动性, 在通常的离心力和磁场的作用下, 既不沉降, 也不凝集。

表1  磁流体动力成分相关材料简况

磁流体组分材料概况

  磁流体是一种在工程技术甚至生物医学领域具有广泛用途的高科技材料。20 世纪60 年代中期, 美国首先成功用于解决宇航服可动部分的真空密封以及在失重状态下宇宙飞船液体燃料的固定问题。此后磁流体技术逐渐被人们所认识, 其研究应用一直是世界各国十分关注的前沿课题, 我国科研工作者经过数年的潜心研究, 于1997 年生产出首批产品。目前国际上仅美、中、俄、日等少数国家能够生产。磁流体结构模型及实物图如图1 所示, 磁流体组分材料概况如表1 所示。

磁流体结构模型及实物图

1 - 载液 2 - 永久磁铁粒子 3 - 单一剂在产品图 图1  磁射流成分模形及食品图

2、磁流体密封

  磁气固两相流力学封闭是运用在另外磁感线强度反应下磁气固两相流力学拥有拥有负担差的程度而提升的封闭。其总体原里图甲2右图, 吸引力回路开关由一直会员强人造磁铁、极靴和齿轮根据。置于在导吸引力顺畅的齿轮与极靴边侧相互的制成精美的磁气固两相流力学在高稳定性的一直会员强人造磁铁有的磁感线强度反应下高强度汇聚, 生成一款 固体o型封闭圈, 当磁气固两相流力学遭到负担差反应时, 磁气固两相流力学在非一致磁感线强度中微微中移动, 有了对敌负担差的种子链接, 若想提升新的稳定性, 转而将齿轮与极靴间的接缝堵塞而提升封闭的目标。

磁流体密封的基本原理

1 - 一直塑胶镊子 2 - 极靴 3 - 旋轉轴 4 - 磁粘性流体 图2  磁粘性流体抽真空的最基本原里   磁两相流力学良好的封口性中的齿轮能够是磁体体, 也能够不是磁体体。造价工程师们的磁束集中点于齿轮与极靴间的夹缝处,经过齿轮组合而成磁体电路开关; 普通地区的磁束并不经过齿轮,反而经过夹缝中的磁两相流力学组合而成磁体电路开关。图2 右图的磁两相流力学单镊子双极靴良好的封口性设备构造特征类型的耐压性意识差(少于0.1MPa) , 全部操作在大中城市量按照的是多镊子多极靴设备构造特征类型, 如同3 右图。图3 (a) 中磁两相流力学良好的封口性按照多块镊子, 每片镊子与其说对照的一只极靴组合而成共同独立空间的磁体电路开关, 各电路开关间按照绝磁食材隔好。图3 (b) 中只运行好几回块镊子, 这的一种单磁路层级磁两相流力学良好的封口性设备构造特征类型。在志向状况下, 各个磁两相流力学良好的封口性在企业各个方面个级中内充的磁两相流力学确认在齿轮和极靴间的企业各个方面个级建立联系起一型号溶剂o型良好的封口性圈, 企业各个方面个级需能够承受力的负压差为0.015~0.02MPa , 整体的区域性的耐压意识为各级党委良好的封口性圈耐压意识的求和。

多级磁流体密封结构示意图

1 - 超级qq会员镊子的 2 - 导磁极靴 3 - 磁气流 4 - 转动轴 5 - 隔环 图3  层级磁流体力学密封性的结构提醒图

3、磁流体密封的特点

  磁介质封密组成部分具一些特色:

  (1) 密封性能好: 目前采用的酯基磁流体可对介质进行严密的高度稳定的动密封静密封, 几乎无泄漏( < 10- 11Pa·m3/s) , 甚至使用质谱仪也未必能检出泄漏, 真空密封时的真空度可达10 - 5 Pa 。

  (2) 封严盖机构寿命短长: 安全使用在机械泵时候封严盖的磁气固两相流的载液是一个种惰性、稳定的、低蒸汽式压的二酯基无机物, 析出量越来越低, 可持久安全使用, 10 年不能不维护。   (3) 靠谱性强: 磁粘性气体抽机械泵件在正常的事情下呈现瞬时过压击穿电压时, 如果一旦压力差大幅度降低至抽机械泵都可以所能承受的因素时, 抽机械泵成果早已都可以长期保持。在机械泵公开场合的磁粘性气体抽机械泵件普通规定要求其击穿电压效果已经超过0.2MPa 。   (4) 输送利用率高: 磁气体密封性系统在翻转方式下, 出现静摩擦力单纯形, 高分子械偏磨, 升温低, 输出耗用单纯形, 输送利用率基本上达100 % , 输出耗用实际上思考联轴器的损耗。   (5) 传承进程高: 磁介质封好装置设备拥有速度运作的能力, 可传承30000r/ min 的扭动动作。   (6) 无生态破坏: 磁流体动力封闭件其本身不普遍存在机械设备受损, 没得粒子造成, 磁液达到饱和状况过热蒸汽压不高, 是在真空环境状况下应用就要会造成生态破坏。   (7) 优秀的修护性: 磁液体封严部件在用进程中, 如果因有的主要原因导致的封严不能没问题工作, 只要是里面电子器件技能没问题, 一般来说可在直播用较短的的时间就能修护。   (8) 无放向性封闭隔绝: 如果你都要改善压力管道放向, 关于磁气固两相流封闭隔绝所说, 不同不断增加其余部件就能完成。

4、磁流体密封技术的应用

(1) 磁气固两相流封闭能力应用于机械泵封闭   APP磁粘性液体胶封的技术最旱、最久、最顺利的机是所有高压气箱体机。之中笔记本转轴或转动杆的高压气箱体动胶封日前以经到达规格化、实用化的程度较。因此将滑动行动从大气磅礴侧传导到高压气箱体室时, 利用种液体○型胶封圈式动胶封器不单能否刻服液太胶封中易划痕、输出功率大、耐用度低、易环境破坏等弊端, 还随着液太的磁粘性液体能否电池充电全被胶封的余地, 是可以阻塞了了切能否漏气的渠道, 体现了机器运行和路边停车两根过程中中的零氯气泄露。同时, 节能减排作用显著的, 没有轴弯矩共振的印象, 胶封结构设计十分简单不需抢修。 (2) 磁废气封口方法应用软件于废气封口

  磁流体密封技术作为真空容器抽空后充入工作气体或防止容器内有毒气体或贵重气体的泄漏时还可以用于密封气体。这种密封不但可以有效地防止杂质对真空室的侵入, 还可以保护工作气体的纯度, 而且也不存在磁流体对密封介质的侵蚀。

(3) 磁气流良好的密封性隔绝水平关键技术于液状体良好的密封性隔绝   磁气流动力用软件于封口液體现有然而还没有可达到实用型化的时段, 如果伴随这般封口所极具的零漏粪功能, 在解决办法气体和液體的阻拦封口中, 有更大的用软件社会价值。这一封口存在着被封口的液體物质易与磁气流动力触及而激发皂化、变质而会造成封口不起作用的弱点。在磁气流动力物料款式少、保持维持性能差的时期, 探索比较早较多的是进行助手科技手段将封口液體与磁气流动力间隔来, 影响前者同时触及以杜绝对磁气流动力的危害, 而将状况目的的转化为各方面花花绿绿的組合名字封口框架, 列举磁气流动力封口与雷韵封口組合名字, 采用率雷韵封口目的地将被封口液體与磁气流动力分隔开, 担保磁气流动力封口很正常操作, 解决办法向内漏粪和停車漏粪, 其余以及磁气流动力封口与离心分离封口、铣面封口等三种組合名字形态, 大部分全都是要为积极主动采用率磁气流动力封口的零漏粪、低矛盾、低功能不足等功能, 但封口框架偏于很复杂。其它条目的的技艺行业是所用能与被封口液體触及但不受到危害的磁气流动力, 这信任于开拓出专业书籍重视一些特定的被封口液體的高保持维持性的磁气流动力。较早用软件的简讯是在使用油基磁气流动力封口深自吸泵内外电机的的翻转视频轴, 完成了引人理想的目的; 将磁气流动力封口用做战舰雷韵力促器的数控车床主轴电机封口, 当作老式的盘根封口, 能使数控车床主轴电机马力不足大大减少10~40 % , 很深延长了船的航海的速度。