磁流体密封技术的发展及应用综述

磁流体密封技术的发展及应用综述1、磁流体
磁流体也称磁液或铁磁流体(英文为MagneticFluid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。
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。
2、磁流体密封
磁流体密封是利用在外加磁场作用下磁流体具有承受压力差的能力而实现的密封。磁性回路由永久磁铁、极靴和转轴组成。放置在导磁性良好的转轴与极靴顶部之间的制作精良的磁流体在高性能的永久磁铁产生的磁场作用下高度集中,形成一个液体o型密封圈,当磁流体受到压力差作用时,磁流体在非均匀磁场中略微移动,产生了对抗压力差的磁力,从而达到新的平衡,进而将转轴与极靴间的缝隙堵死而达到密封的目的。
磁流体密封中的转轴可以是磁性体,也可以是非磁性体。前者的磁束集中于转轴与极靴间的缝隙处,通过转轴构成磁性回路;后者的磁束并不通过转轴,而是通过缝隙中的磁流体构成磁性回路。磁流体单磁铁双极靴密封结构的耐压能力差(小于0.1MPa),所以实践中大量采用的是多磁铁多极靴结构。磁流体密封采用多块磁铁,每块磁铁与其对应的一对极靴构成各自独立的磁性回路,各回路间采用绝磁材料隔开。只使用了一块磁铁,这是一种单磁路多级磁流体密封结构。在理想情况下,所有磁流体密封在每一级中充入的磁流体保证在转轴和极靴之间的每一级建立起一系列液体o型密封圈,每一级需可以承受的压力差为0.015～0.02MPa,整个区域的承压能力为各级密封圈承压能力的总和。3、磁流体密封的特点
磁流体密封结构具有以下特点:
(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或