磁流體密封的技術(shù)特點

2015-10-04 吳磊 中國石油潤滑油重點實驗室

  密封主要目的是保護工作介質(zhì),防止工作介質(zhì)泄漏或者污染,隨著工業(yè)的快速發(fā)展密封在工業(yè)設(shè)備及機械制造領(lǐng)域中起著越來越重要的作用,密封不良會造成密封介質(zhì)泄漏,污染環(huán)境,同時外界雜質(zhì)侵入設(shè)備污染密封介質(zhì),嚴重影響生產(chǎn)正常運行,造成巨大的生產(chǎn)浪費和經(jīng)濟損失。靜密封動密封是密封的兩種基本形式,靜密封是指機械設(shè)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(tǒng)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(yīng)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(zhì)、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(shè)備喪失密封性能。

  相對于傳統(tǒng)密封缺陷,磁流體密封利用磁力來密封,具有傳統(tǒng)密封無法比擬的優(yōu)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(shè)計精良的密封裝置可以對介質(zhì)進行嚴密的高度穩(wěn)定的動密封或靜密封,并且?guī)缀鯖]有泄露。原因在于磁流體可以充滿整個密封設(shè)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(zhì)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(tǒng)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(shè)備功率,造成機械設(shè)備功率損耗大。磁流體密封避免了密封件和旋轉(zhuǎn)軸的摩擦而產(chǎn)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(shè)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(tài)磁流體作為密封元件,其本身不存在摩擦磨損,不會產(chǎn)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(tài)下也不會對密封介質(zhì)造成污染,磁流體密封可以有效避免對密封介質(zhì)的外來和內(nèi)在污染。

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

  (5)無損耗密封:磁流體一般以油性液態(tài)物質(zhì)做為基液,在裝有軸承的密封件中,磁流體在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下本身具有極小的內(nèi)摩擦力,發(fā)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(zhuǎn)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(wěn)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(jié)構(gòu)構(gòu)造系統(tǒng)簡單,工作性能可靠。

  (7)穩(wěn)定性密封:由于磁流體既具流體效應(yīng),又有磁場作用下黏度變化效應(yīng),所以磁流體密封不會因為產(chǎn)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(xiàn)因磁流體導(dǎo)致密封裝置失效情況,只需重新更換或者補加磁流體即可。