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磁性流体密封(磁流体密封)的特征

什么是磁流体密封?

磁流体密封是防止液体和气体泄漏的密封装置之一。
磁流体密封是依靠磁流体的强顺磁性,在外加强磁场作用下,磁流体沿着磁力线存在于密封的间隙中,保持易流动状态形成密封。
要更详细了解磁流体的成分和性质请参考磁流体是什么?
密封装置有很多种类和不同的特征。
密封装置的分类有简单的介绍,请参考。

磁流体密封的工作原理是圆环形永久磁铁,磁靴和导磁轴所构成的磁性回路,在磁铁产生的磁场作用下,把放置在轴与磁靴顶端缝隙间的磁流体加以集中,使其形成一个所谓的“O”形环,将缝隙充满而达到密封的目的。
磁性流体的存在与否取决于磁场的强弱,磁场越强磁流体“O”形环的耐压也越大。
磁流体的“O”形环由复数个所构成,就形成了耐高压差的磁流体密封。

磁流体密封的基本构造


磁性流体密封是由液体来密封,固体之间没有接触、因此具有以下特征。

  • 清洁环保:因为使用的是液体密封材料,导磁轴和磁靴之间没有接触和摩擦,因此不会产生粒子。
  • 高真空:因为使用的是低蒸气压的磁流体,因此可以达到10-6Pa以下的超高真空领域。
  • 寿命长:导磁轴和磁靴之间因为没有接触和摩擦,因此没有任何损耗,节省维修达到了长寿命化。
  • 另外:因为用液体来密封,减少了扭矩的损失、达到了高速旋转的目的。

理学利用磁流体这些特有的优越条件,开发出了独特的磁回路,使磁流体密封的优越性得到了进一步的发挥。
想了解理学磁流体密封装置的秘密,请看理学独特的磁回路。

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密封的分类

密封是指为防止液体或气体的泄漏和从外部侵入的异物,而使用的零部件的总称。
密封的种类大致分运动密封和固定密封两种。

动态密封是指能够在旋转和往复动作中被密封部件的总称。
固定密封是指静止部分使用的密封件的总称。

动态密封有很多种类,在真空中导入的旋转密封体具有代表性的有磁流体密封、油密封(密封威尔逊)、O形圈密封,波纹管密封,磁耦合密封5种类型。
各种密封的原理、构造、特征等详细情报请参考代表性的动态密封。

 
使用环境 超高真空 高真空 高真空 超高真空 超高真空
转速 高速旋转 低速旋转 低速旋转 低速旋转 低速旋转
传送扭矩
污染 极小
寿命

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具有代表性的动态密封

O型圈密封

原理

O型圈安装在环槽里、施以相应的压缩,使橡胶圈产生反弹力(压力接触)实现密封。

优点

安装部分小,不需要很大的面积。
构造简单、在真空器材中受到广泛应用。

缺点

橡胶和旋转轴的接触压力形成密封、所以旋转摩擦力大、消耗多寿命短。


油封 (威尔逊密封)

原理

油封是由橡胶的边缘、金属加强环、弹簧所组成。弹簧对橡胶边缘所产生的压力构成密封。

优点

构造简单,安装方便
轴偏心度高、高速等领域使用广泛

缺点

因为充填有润滑剂、油等很容易给周围带来污染。
橡胶和旋转轴的接触压力形成密封,因为摩擦造成粉尘,寿命也较短。


磁流体密封

原理

旋转轴和磁靴顶端间隙的磁流体,在永久磁铁产生的磁场作用下所构成磁回路,形成液体O形环构成密封。

优点

因为是液体密封所以没有接触和摩擦,具有寿命长、旋转速度快的特点。真空侧的轴承安装在大气侧,使其使用环境更加减少污染。

缺点

只能应用在旋转密封,往复式密封不可。


波纹管式密封

原理

利用波纹管的伸缩性,将大气侧轴的转动力传至真空轴

优点

真空侧和大气侧被焊接的波纹管所隔断,因为没有使用橡胶能够承受高温烘烤,也应用到超高真空设备上。

缺点

波纹管和焊接部分因反复遭受拉伸和扭曲,容易破损而影响其使用寿命。另外真空侧必须要有受力轴承。


磁耦合密封

原理

大气侧和真空侧有很薄的间隔夹层、利用大气侧配置的磁铁的磁力来推动真空侧的轴旋转。

优点

真空侧和大气侧用非磁性夹层遮断,而没有是橡胶。可以在高温烘烤下使用,使用在超高真空设备上。

缺点

驱动动力来源于磁场,所以负荷大、空转多。另外,真空侧必须要有受力轴承。


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