磁流体密封装置的结构设计

论文字数:18921,页数:29

第一章  绪论
1.1 磁流体概述
 磁流体也称磁铁性液体或铁磁流体，由三部分组成：载体液，可磁化粒子和通常为油酸并黏附到粒子表面的表面活化剂。在磁流体轴密封中，磁场一般把磁流体保持在静止元件和旋转元件的间隙内。其结构由一个永久磁铁和两个磁铁极片沟构成的磁流体密封。磁通量可由一个环形永久磁铁产生或者由沿着非磁性保持架内孔间隔布置的若干个环形磁铁产生。当磁流体被引入一间隙并永久保留时，则在极片和铁磁轴之间的环形间隙内的磁通量吸引该磁性流体。这样，此间隙被磁流体封闭密封。当轴旋转时液体附着到极片和轴表面：该液体密封环被剪断，但保持在原位，并这样形成动密封。
1.2  磁流体技术的应用
1.2.1  真空密封
应用磁流体密封技术最早、最多、最成功的设备是各种真空设备。其中转轴或摆动杆的真空动密封目前已经达到标准化、通用化的程度。因为将旋转运动从大气侧传递到真空室时，采用这种液体。型密封圈式动密封装置不但可以克服固体密封中易磨损、功耗大、寿命低、易污染等弊病，而且由于液态的磁流体可以充满整个被密封的空间，从而堵塞了一切可以漏气的通道，实现了运转和停车两个过程中的零泄漏。另外，节能效果明显，不受轴偏心振动的影响，密封结构简单不需维修。
1.2.2  气体密封
磁流体密封技术作为真空容器抽空后充人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。
1.2.3  液体密封
磁流体应用于密封液体目前虽然尚未达到实用化的阶段，但是由于这种密封所具有的零泄漏特性，在防止固体和液体的阻隔密封中，有极大的应用价值。这类密封存在被密封的液体介质易与磁流体接触而引起乳化、变质从而导致密封失效的缺点。在磁流体材料品种少、稳定性差的初期，研究较早较多的是采用辅助手段将密封液体与磁流体分隔开来，阻止二者直接接触以避免对磁流体的侵害，从而将问题转化为各种各样的组合密封结构，例如磁流体密封与螺旋密封组合，利用螺旋密封有效地将被密封液体与磁流体隔开，保证磁流体密封正常工作，防止向内泄漏和停车泄漏，另外还有磁流体密封与离心密封、端面密封等多种组合形式，一般都是为了充分利用磁流体密封的零泄漏、低摩擦、低功耗等特性，但密封结构偏于复杂。另一条有效的技术途径是选用能与被密封液体接触但不受侵害的磁流体，这依赖于开发出专门针对某种特定被密封液体的高稳定性的磁流体。最早应用的报道是使用油基磁流体密封深水泵内部电机的旋转轴，取得了令人满意的效果；将磁流体密封用于舰船螺旋推进器的主轴密封，代替传统的盘根密封，可使主轴功率损耗降低10～40％ ，明显提高了船的航行速度。
1.2.4  防尘密封
磁流体密封应用于防尘密封的一个典型例子是计算0 1 22机硬盘防尘密封。磁流体密封圈应用于具有高密度记忆性能的计算机硬盘时，能将小于0．1Iml的超微细尘埃挡住，并实现防静电的功能，从而保护磁盘、磁头不受损伤，避免机内珍贵数据资料丢失。由于计算机硬盘在凑写时，主轴在高速旋转，电机里面轴承会产生灰尘，灰尘侵入到磁盘和读写头之间的空间去，会造成磁盘数据丢失或读写头的工作失效；同时主轴在高速旋转时会产生静电，对硬盘的性能和寿命也有很大的影响。而磁流体密封圈通过磁场的作用，使其独特的磁性流体与旋转轴实现软接触，从而不仅可以成功防止灰尘侵入，还可以通过磁性流体的导电性形成电流的回路，及时释放静电，对硬盘起到了很好的保护作用。此外，磁流体密封圈还被广泛地应用于存储Ic的制造工程、彩色打印机步进马达等多项领域的防尘密封。除以上所述之外，在许多自由控制进给的装置上，磁流体密封也得到了广泛的应用，例如在硅单晶炉、真空热处理炉、离子溅射、化学气相沉淀、离子镀膜、液晶再生、电子指示器等真空设备的密封以及机器人、军工产品等对环境要求较高的设备的环境密封。从而提高产品质量，获得很好的经济效益。