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）發明的磁性流體，是把磁鐵礦等強磁性的微細粉末（約100?）在水、油類、酯類、醚類等液體中進行穩定分散的一種膠態液體。這種液體具有在通常離心力和磁場作用下，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：穩定性好，不凝聚、不沉淀、不分解；飽和磁化強度高；起始磁導率大；粘度和飽和蒸氣低，其他如凝固點、沸點、導熱率、比熱和表面張力等也有一定的要求。

影響磁流體穩定的主要因素有：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

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

三、極限條件

磁流體密封在工作時會受到下列條件的限制：

1、蒸發。磁流體由磁性微粒、表面活性劑和載液3部分組成，載液的蒸發是決定密封極限旋轉頻率和使用壽命的主要因素。因為密封是靠有限的磁流體工作的。為此，應選用蒸汽壓低的載液，使蒸發損失為最小值。

2、溫升。溫度升高會導致磁鐵退磁和磁流體的蒸發。因為溫度升高，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高于105℃，否則應采用冷卻措施。

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

4、周速。一般磁流體密封適用于高周速30m/s以上的運轉，無極限標志。但考慮到溫度和散熱，周速應限制在60～80m/s，此時還要考慮極限耐壓能力。