磁性液体密封与机械密封组合密封技术研究
机械工程中的磁流体技术的应用与改进研究
机械工程中的磁流体技术的应用与改进研究随着科技的进步和工程领域的创新，机械工程中的磁流体技术在各个领域得到了广泛的应用和改进研究。
磁流体技术是一种利用磁性流体材料的特性，通过磁场的控制和调节实现流体的流动和控制的技术。
这项技术的应用涵盖了液体密封、刹车系统、声波传递以及工业机械控制等方面。
一、磁流体技术在液体密封中的应用磁流体技术在液体密封领域的应用是其中的重要研究方向之一。
传统的液体密封技术存在着易泄露、易磨损和使用寿命短等问题，而磁流体技术能够通过磁场的调节，实现密封的可控制和自适应性。
磁流体密封的原理是利用磁流体在外磁场作用下的特性，实现对轴承、密封面等部件的密封。
这种技术的应用不仅可以提高密封性能，减少泄漏，还可以避免由于润滑剂泄漏而带来的环境污染问题。
二、磁流体技术在刹车系统中的应用磁流体技术在刹车系统中的应用也是近年来得到广泛研究的重要方向。
传统的刹车系统存在着磨损、噪声大以及对刹车力的控制不准确等问题，而利用磁流体技术可以通过调节磁场的强度和位置，实现对刹车力的精确控制和调节。
磁流体刹车系统的工作原理是通过改变磁场的强度和位置，控制磁流体的粘度和流动性，从而实现对刹车力的控制和调节。
这种刹车系统具有刹车力平稳、响应速度快、噪声小等优点，能够满足各个工程领域对刹车性能的要求。
三、磁流体技术在声波传递中的应用磁流体技术在声波传递方面的应用也是近年来的研究热点之一。
传统的声波传递技术存在着传输效率低、信号衰减严重等问题，而利用磁流体技术可以通过调节磁场的强度和频率，实现对声波的放大和传输。
磁流体声波传递的原理是利用磁流体在磁场作用下的特性，实现对声音的传递和放大。
这种技术在音响、通信等领域的应用潜力巨大，可以提高声音的传输效率，减少信号衰减，提升声音的质量。
四、磁流体技术在工业机械控制中的应用磁流体技术在工业机械控制方面的应用也得到了广泛的研究和应用。
工业机械的控制往往需要精确的力和位置控制，而传统的机械控制技术存在着控制精度不高、响应速度慢等问题。
磁性流体密封及基发展现状
磁性流体密封及基发展现状磁性流体密封是一种新型的密封技术，通过磁力场作用于磁性流体，使其在轴向方向上生成密封效果，可以替代传统的机械密封，具有广泛的应用领域和前景。
本文将介绍磁性流体密封及其基发展现状。
一、磁性流体密封的基本原理磁性流体密封是一种基于磁力作用的密封技术，其基本原理是通过在被密封部位的磁环周围施加磁场，使被密封的物质与磁性流体形成一定的密封效果。
磁性流体是由含有磁性颗粒的液体组成，当外加磁场时，液体中的磁性颗粒会在磁场的作用下发生取向，磁性流体将表现出更高的粘度和黏度，从而能够形成有效的密封效果。
此外，磁性流体还具有防腐蚀、耐高温等优点，增加了其在实际应用中的可靠性和灵活性。
二、磁性流体密封的发展历程目前磁性流体密封技术已有数十年的发展历史。
在20世纪60年代初期，磁性流体这一新型物质被首次发现，引起了密封领域的广泛关注。
自此开始，磁性流体密封技术逐渐发展成为一种新型的密封技术，并在常规机械密封无法满足严苛运行条件下得到广泛应用。
至今，磁性流体密封技术已进入到实际应用中，出现了多种不同类型的磁性流体密封装置，包括单级磁性流体密封装置、双级磁性流体密封装置等，广泛应用于化工、旋转设备、泵类、风机类、压缩机类、轮机等领域。
三、磁性流体密封的发展现状随着磁性流体密封技术的不断发展，其在实际应用中也变得更加成熟和可靠。
目前主要集中在如何提高磁性流体密封的性能和可靠性、开发新的磁性流体密封材料、进一步降低密封系统的运行成本等方面；对于高压、高速、高温、腐蚀性介质等特殊条件下的应用，磁性流体密封的研究目前也在不断进行中。
近年来，随着纳米技术和微电子技术的不断发展，在磁性流体密封技术领域中也出现了新的研究方向和技术趋势。
例如，将纳米材料用于磁性流体密封材料的制备，可以提高材料的稳定性和耐高温性能。
另外，利用微电子技术和智能控制技术，磁性流体密封系统还可实现实时监测和自动控制，提高了其在实际应用中的可靠性和安全性。
磁性液体在密封中的应用研究
磁性液体在密封中的应用研究作者：王虎军来源：《数字化用户》2013年第23期【摘要】磁性液体是一种新型的功能材料，既具有液体的流动性，又有磁性材料的磁性。
磁性液体独特的性质，决定了磁性液体应用的广泛性。
磁性液体密封是磁性液体最重要的应用之一。
本文着重介绍了磁性液体密封的原理及应用情况。
【关键词】磁性液体密封研究一、磁性液体磁性液体（Magnetic Fluid），又叫磁流体、磁性流体或铁磁流体（Ferrofluid）。
它是由直径约为10nm的磁性固体微粒在特定的表面活性剂的作用下均匀分散到基液中与其混合而成的一种固液相混的胶体溶液。
微粒与载液通过表面活性剂浑成的这种液体即使在重力场、电场、磁场作用下也能长期稳定的存在，不产生沉淀和分离。
磁性液体主要由基载液、磁性微粒和表面活性剂组成。
其中，磁性微粒是磁性液体的核心部分，磁性微粒的材料通常有Fe3O4，γ-Fe2O3，MeFe2O4（Me=Co、Mn、Ni等），Ni，Co，Fe，FeCo和FeNi合金等。
基载液是磁性微粒存在的载体，通常要满足低蒸发率、低粘度和高稳定性、耐高温和抗辐射等条件，通常所选用的基载液有水、煤油、酯及二酯、氟碳基化合物、硅酸盐类等，目前国内，以酯及二酯类基载液所制磁性液体最为稳定和实用。
表面活性剂对于磁性液体十分重要，它决定着磁性液体是否能制成及是否稳定，它就像一个小型“弹簧”一端稳定固定在磁性微粒的表面，一端伸向基载液，一方面防止磁性微粒氧化，另一方面消弱静磁吸引力和克服范德瓦尔斯力，防止磁性微粒的聚集。
二、磁性液体的应用磁性液体是一种新型的功能材料，既具有液体的流动性，又有磁性材料的磁性。
因此，通过控制磁场，可以对磁性液体进行定位、定向移动，可以改变磁性微粒的聚集形式、浓度等；同时磁性液体还具有许多独特的性质，如磁化特性、磁粘特性、温度特性、磁光特性等。
这些独特的性质，决定了磁性液体应用的广泛性，目前涉及的应用领域主要包括密封、传感器、润滑、研磨、减震、扬声器、生物医学等领域。
机械毕业设计1652真空泵的磁性液体密封设计论文
真空泵的磁性液体密封设计摘要:文章介绍了磁流体密封的原理、磁流体密封的结构，通过对磁流体密封的主要元件——导磁套的结构形式的研究，分析了导磁套的结构和永磁体的结构对密封性能的影响，给出了磁流体密封合理参数，及对磁流体密封各部件的材料选用。
关键词: 磁流体密封极靴结构永磁体密封能力影响引言随着科技的发展和人们环境意识的日益提高，密封问题被提到很高的位置。
现在一般的真空泵泵使用的是橡胶密封圈和机械密封，进行轴的密封。
1、橡胶普遍存在耐磨性问题由于旋转轴的转速较高，密封制品要承受很大的摩擦扭矩，尤其是在润滑效果不良的情况下，密封区域的生热较大，会导致胶料发粘或与金属粘合性能提高，使密封件破坏，进而导致密封失效。
从而需要定期维修、更换橡胶圈是其恢复正常工作。
2、其他密封存在的一些问题目前，国内外采用的密封措施有许多种，大致有机械密封、石棉盘密封、碗形密封和反螺旋密封等。
机械密封结构复杂、成本高；带加强环的碗形密封，密封消耗功率稍大一些；石棉盘根密封需要冷却润滑，否则由于摩擦发热产生的高温使轴烧损；反螺旋密封结构要求在轴达到一定转速时，才能显示出它的密封作用，而在静止时将完全不起作用，因此，对静止状态时也要求密封的地方，这种方法不宜采用。
因而寻求一种工作寿命长、密封性能好并且和运动轴之间摩檫系数小的密封件是生产厂家和用户的一种期望。
磁流体密封作为一种新型密封方式。
具有无泄漏、无摩擦、结构简单、易维修和符合现代倡导的绿色生产、清洁生产等特点，已受到越来越多的关注。
20世纪60年代中期出现了一种新型的功能材料----磁性液体,到现在只不过30余年的历史，但它一经问世，就得到许多专家学者的重视。
1977年在意大利召开了磁性液体的第一届国际学术会议，以后每三年举行一次。
磁性液体是一种新型的功能材料,诞生于20世纪60年代。
它是将纳米尺度的磁性固体颗粒均匀的分散在液体介质中而形成的稳定的胶体溶液。
它将液体的流动性和磁性材料的磁性统一在一种物质中，使之具备了很多新的物理机能和特性，也正因如此，它的制备和理论研究都有着很重要的科学意义。
磁性液体大间隙旋转密封装置的设计及实验研究
磁性液体大间隙旋转密封装置的设计及实验研究邢斐斐;季君【摘要】针对大型船舶装备中大功率电机冷却蒸发介质的密封问题,设计一种五级九齿大间隙磁性液体与磁性润滑脂组合旋转密封装置,该装置适用于大型船舶高横摇性、高腐蚀性的环境场合.通过耐压公式的理论推导,得到密封耐压能力随磁性液体的饱和磁化强度、磁性润滑脂的屈服应力和密封间隙内磁场梯度的增大而增大的结论.采用ANSYS对该装置间隙内的磁场分布进行有限元分析.在密封实验台上对该装置进行密封耐压实验,结果表明:在最大间隙0.7 mm时,其单级耐压能力仍能达到18 kPa,密封能力随转速的递增保持稳定.理论和实验表明,设计的该密封适合具有腐蚀性环境下的大功率电机或其他高振动装备的大间隙密封场合.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2019(044)002【总页数】5页(P87-91)【关键词】磁性液体;旋转密封;磁性润滑脂;大间隙密封【作者】邢斐斐;季君【作者单位】北京电子科技职业学院北京100176;北京电子科技职业学院北京100176;清华大学机械工程系北京100084【正文语种】中文【中图分类】TH122;TH136磁性液体密封是依靠液体材料填充密封间隙的方式而实现密封功能的，具有许多传统机械密封无法超越的优点。
磁性液体密封结构设计主要包括磁性液体密封件各元件的材料选择、极靴齿形的设计、极靴与导磁套的间隙选定、耐压级数的确定以及磁路的合理计算、轴承组件与磁芯的相对位置等[1-3]。
目前,采用普通磁性液体密封液体介质仍然是一个未解决的难题。
主要原因在于界面不稳定性引起的掺和和磁性液体基载液与密封介质的互溶[4-5]。
在此方面，人们已经提出了各种解决方法，如空气隔离法，橡胶辅助密封隔离法、水银环隔离法等[6-7]。
大型船舶由于其高横摇性，决定了其动力装备——发动机具有超大功率。
某大型船舶所用电机的额定功率达几百千瓦甚至于几兆瓦，电机运转过程中发热量非常大，为了使其正常工作，需要用氟利昂(Freon)对其进行冷却。
磁流体密封结构的设计与实验研究
维普资讯
王淑 珍 等 ：磁流 体 密封 结构 的设 计与 实 验研 究
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ｌｌ ａ导磁套． ４ ５ 【ｌ ｂ 密封座 ： 非导磁材料 【 掇靴 ： ｄ 电工纯铁
磁 流体密封是 利用 了磁 流体对磁场 的响应特性 ， 把 磁流 体注 入到 由高 性能的永磁 体、 导磁 良好的极靴和 轴 所构成 的导磁 回路 的间隙 中，会 形成数个 液体 “ ０”形
磁 铁横截面积 Ｓ ＝０５ ｏ 。 ． ｆ， ⅣＧ Ｉ Ｂ 式 中 为磁 路的磁压 损失系数 ； 正为磁路 的磁流损
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图 ２ 极靴 齿形 结构 参数
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在 文献【】 １中，分别称 ｔ ２ ３ １ 、ｔ 为第一特 征 比、第 、ｔ
这 时不均匀 的磁 场就 会 使磁 流 体产 生对 抗压 差 的磁 力 进 而达到新 的平衡 ，这样 就起 到 了密封 的作用 。 其 密封原理 图如下 图 １ …。
永磁体 外壳
根 据 的设计值可 以计算 出齿宽 厶、槽宽 厶、槽
深 ，接下来 根据 匀 的值查 曲线 ，得 出所设 计齿形 的 △ ， ，并 带入公式 Ｇ值
Ｇ ＝ Ｌ・ ． ７ （一 ） ＧＪ ０ Ｒ・。 ６ ８ｘ ｔ ４＋ ２ 【２ Ｊ
算 出几何磁 导率 Ｇ 。 中 为最大 相对磁 导率 差 ， ０式 最终得 出永久磁铁 的具体 结构尺寸 。 由于粘 结钕铁 硼 永磁 体 的最大 磁 能 积 小于烧 结 钕 铁 硼永磁 体的 ，所 以选 用烧 结钕 铁硼永磁 体。
研究磁性液体密封机理的实验装置[发明专利]
![研究磁性液体密封机理的实验装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/55d7c080a45177232e60a2e3.png)
专利名称：研究磁性液体密封机理的实验装置专利类型：发明专利
发明人：李德才,丁一
申请号：CN201110021130.X
申请日：20110119
公开号：CN102175560A
公开日：
20110907
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种研究磁性液体密封机理的实验装置，属于机械工程密封技术领域，特别适用于磁性液体密封机理的实验研究。
该装置的圆环形磁铁(1)的内圆与透明玻璃管(2)外圆套联，玻璃管的两端用第一、第二橡胶塞(7、8)密封；圆环形磁铁安装在塑料支架(10)上；磁性液体(3)悬浮在圆环形磁铁与玻璃管套联部位的玻璃管的内孔中；第一气压计(4)通过管路与透明玻璃管内，磁性液体上部的空间相通，密封固定在第一橡胶塞上；第二气压计(5)通过管路与玻璃管内，磁性液体下部的空间相通，密封固定在第二橡胶塞上；气体加压装置(6)通过管路及其管路上的阀门(9)与玻璃管内，磁性液体上部的空间相通，并密封固定在第一橡胶塞上。
申请人：北京交通大学
地址：100044 北京市海淀区西直门外上园村3号
国籍：CN
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大直径大间隙磁性液体静密封的实验研究
ｍ Ｌ和 １０ｍ ； ２ Ｌ 且在 温度 范 围为 ２ ０～１ ０ｏ ２ Ｃ的条件 下工 作 时对温度 变化不敏 感 。 关键 词 ：机械 设 计 ；磁 性液体 ； 密封 ；大直 径 ；大 间 隙 静
中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ Ｂ２ 文 献标 志码 ： Ａ
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的耐压值 以及 不 同温度 下 的耐压 值 。结果 表 明 ： 应 于 ４种 密封 间 隙， 密封结构 的最 大耐压 值 分 对 本 Ｙ
Ａ Ｎ － ｃ 别 为通 常情况 下 耐压值 的 ２ ％ ，３ ， ％ 和 ４ ， 适 的磁 性 液体 注入 量 分别 为 ７ｇ Ｌ ７ ，２ ０ １％ ８ ％ 合 ０ｍ ，０ｍＬ １ ０
磁性液体密封机理的研究
Study of Seal Mechanism of Magnetic Fluid
作者： 赵四海[1];秦文艺[2]
作者机构： [1]中国矿业大学机电与信息工程学院,北京100083;[2]华北科技学院机电工程系,北京101601
出版物刊名： 大连大学学报
页码： 115-118页
主题词： 磁性液体;磁流变流体;屈服应力;密封
摘要：根据悬浮液的分散团聚理论，提出了磁流变效应的机理，并推导出磁流变液屈服应力公式。
根据磁流变流体的磁流变效应，推导出了磁性液体密封压力的计算公式，磁性液体的密封压力与磁性液体的屈服应力、密封结构的长度和间隙相关。
采用狭缝式磁流变液流变性能测试系统，测试了现有磁性液体的屈服应力，对已有的磁流体密封装置进行了实验研究，该公式计算结果与实验结果吻合。
地热水处理设备的磁流体密封技术研究与应用
地热水处理设备的磁流体密封技术研究与应用地热水处理设备作为一种重要的能源装备，被广泛应用于热电联供、温泉疗养、农业温室等领域。
然而，地热水处理设备长期以来存在着泄漏、污染等问题，严重影响其安全运行和使用寿命。
传统的机械密封技术在高温、高压和腐蚀性强的地热水环境中效果有限，因此亟需探索一种新型的密封技术。
本文将重点研究和讨论地热水处理设备中的磁流体密封技术的研究与应用。
磁流体密封技术是一种基于磁化原理的密封技术，通过在密封间隙内填充磁流体实现密封效果。
磁流体是一种具有磁性和流动性的特殊液体，其磁性可以受到外磁场的控制，从而实现对密封间隙的控制和调节。
相比于传统的机械密封技术，磁流体密封技术具有以下优势：首先，磁流体密封技术具有优异的耐高温性能。
地热水处理设备的工作环境常常存在高温情况，传统的机械密封面对这种极端环境往往会出现泄漏问题。
而磁流体密封技术由于磁流体本身具有高温稳定性，可以在高温环境下稳定运行，有效解决了这一难题。
其次，磁流体密封技术具有良好的耐腐蚀性能。
地热水中常含有各种矿物质和化学物质，对传统的机械密封具有较大的腐蚀性。
而磁流体密封技术的密封液体可以根据不同的工作环境选择合适的流体，有效抵抗地热水中的腐蚀性，延长设备的使用寿命。
此外，磁流体密封技术还具有良好的密封性能。
磁力的作用下，磁流体能够紧密填充在密封间隙中，有效阻止地热水的泄漏。
与传统的机械密封相比，磁流体密封能够更有效地减少泄漏现象，降低环境污染的风险。
针对地热水处理设备的实际应用需求，磁流体密封技术还需要进行进一步的研究和改进。
首先，研究者需要优化磁流体的性能。
磁流体的磁场响应性、流动性和耐高温性等特性对于密封效果至关重要。
因此，通过改变磁场强度、磁性材料的选择和磁流体的组合比例等手段，可以改善磁流体的性能，提高其在地热水处理设备中的应用效果。
其次，研究者需要解决磁流体密封技术的密封稳定性问题。
由于地热水处理设备在运行过程中存在振动和冲击等因素，密封间隙的磁流体很容易发生泄漏。
科技成果——磁性液体密封装置
科技成果——磁性液体密封装置技术开发单位北京交通大学成果简介磁性液体密封是磁性液体最重要的应用之一，它是一种非接触式的液体密封，同传统的机械密封相比，具有密封性能好、泄漏率低、摩擦力矩小、寿命长等特点，在许多场合具有不可替代的作用。
本项目系统研究了磁性液体的制备技术，建立了磁性液体密封设计理论与方法，不仅成功的解决了一般工况下的磁性液体密封问题，而且在特殊工况下的磁性液体密封方面取得了许多创新性成果，具体如下：（1）发现了影响复杂工况下磁性液体密封启动力矩的主要因素，建立了复杂工况下磁性液体旋转密封启动力矩的表达式，解决了磁性液体旋转密封低温启动力矩大的难题，该项技术成功的应用于我国先进雷达等现代军事装备上。
（2）揭示了磁性液体静密封中磁性颗粒的凝聚规律；发现了磁性液体静密封的破坏机理；建立了大直径磁性液体静密封设计方法和密封结构；解决了大直径（指密封直径大于 1.5m）的静密封问题。
该成果应用于核爆炸关键设备上。
（3）揭示了磁性液体往复密封的失效机理；建立了往复轴磁性液体被携带量公式及往复轴磁性液体密封耐压公式；发明了往复轴磁性液体密封的设计方法和新结构，解决了真空镀膜机等设备的往复密封难题。
（4）制得了多种不同基载液的磁性液体，特别是制得了高性能耐酸耐碱的氟碳化合物基磁性液体，拓宽了磁性液体的应用领域。
至今为止，国内外二百多家单位使用研制的氟碳基磁性液体。
磁性液体密封件北京交通大学磁性液体研究所设计的磁性液体密封装置，密封介质为气体或部分液体，泄漏率小于10-12Pa•m3•s-1，单级耐压能力一般为0.2个大气压，温度适用范围-40℃到200℃，寿命可达10年。
在国内首次解决了罗茨真空泵CJ-150、CJ-300、CJ-600和单晶硅炉TDR-62、TDR-70、TDR-80及美国8600型等型号的磁性液体密封问题；多次修复美国、德国等国家生产的设备上的磁性液体密封装置；为总装和国防科工委设计了数十种具有特殊要求的磁性液体密封结构。
科技成果——磁性液体密封的关键技术
科技成果——磁性液体密封的关键技术技术开发单位北京交通大学技术简介磁性液体密封是一种新型的密封方式，具有零泄漏、长寿命、高可靠性等优点。
磁性液体是由直径为纳米量级的磁性固体颗粒均匀分散在基载液中而形成的一种稳定的胶体溶液，这种溶液即使在重力场、电场、磁场作用下也能长期稳定的存在，不产生沉淀与分离。
磁性液体既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性，因此有着广泛的应用和很高的学术价值。
利用磁性液体对磁场的响应特性，把磁性液体注入到由高性能的永磁体、导磁良好的极靴和转轴所构成的导磁回路的间隙中，会形成数个磁性液体“O”型圈，当磁性液体受压差作用时，会在非均匀磁场中移动，不均匀磁场就会使磁性液体产生对抗压差的磁力，进而达到新的平衡，这样就起到了密封的作用。
磁性液体密封的应用范围极其广泛，密封适应性强，无论是静态密封还是动态密封，无论是旋转密封还是往复密封，都可以应用。
在某些方面，它的优点是传统密封方式无法比拟的。
因而包括美国航空航天局NASA公司在内的世界各国的军工单位一直以来都非常重视磁性液体密封的发展和应用。
美国航空航天局（NASA）2011年在其官方网站上指出，磁性液体密封是今后十年内重点研究的领域之一。
磁性液体密封方面已建设中试生产线，全面验证了核心技术、工艺和设备，准备进入规模化生产线建设阶段。
主要技术指标泄漏率＜10-12Pa•m3/s；密封寿命＞10年；线速度＞20m/s。
技术特点（1）零泄漏：在动态和静态测试中，采用质谱测定法对氦气密封进行评估，在常温常压下，氦气的泄漏量小于10-12Pa•m3/s，通常人们称为零泄漏；（2）使用寿命长：一般寿命在十年以上；（3）高可靠性：磁性液体密封装置包括一块简单的永磁体、极靴和少量的磁性液体，唯一会产生磨损的是轴承，因而可靠性高；（4）完全无污染：由于没有机械磨损，液体密封环不产生污染系统的粒子；（5）能承受高转速：最高可承受几十万rpm的高转速;（6）最佳的扭矩传递：传动轴可进行100%的扭矩传动而没有功率损耗，并能够不间断地提供同向旋转；（7）低的粘性摩擦：磁性液体粘性摩擦小，并不依赖于密封所加的压力，因而运转平稳。
磁性液体密封与机械密封组合密封技术研究
磁性液体密封与机械密封组合密封技术研究朱姗姗;李德才;王智森;杨晓雪【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)002【摘要】以提高磁性液体饱和磁化强度和外加磁场强度的方式来提升磁性液体密封技术应用于密封液体的性能总是有一定的局限性.设计了磁性液体密封与机械密封组合密封的结构,并研究了组合密封的耐压能力.通过实验验证了组合密封分别应用于静密封液体和动密封液体时,密封耐压能力均高于磁性液体密封单独作用时的密封耐压能力,具有一定的实际价值.在流体动压密封原理的基础上,提出了流体动压型组合密封结构,为组合密封结构优化提供了一定的依据.【总页数】6页(P2192-2196,2200)【作者】朱姗姗;李德才;王智森;杨晓雪【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100083;北京工业职业技术学院机电工程学院,北京 100042;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100083;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100083;北京工业职业技术学院机电工程学院,北京 100042【正文语种】中文【中图分类】O361;TH133.2【相关文献】1.进口机械密封国产化关键技术研究——密封端面流体膜压模型 [J], 杨振华;王高庄;拓东;梁建国;赵茜2.大功率电机磁性液体组合旋转密封的理论及实验研究 [J], 邢斐斐;季君3.锥-孔组合型机械密封端面变形及密封性能分析 [J], 程香平;刘小红;张友亮;康林萍4.锥形结构对锥孔组合型机械密封端面变形及密封性能的影响 [J], 程香平;张友亮;康林萍5.大间隙磁性液体与迷宫交替式组合密封的数值及试验研究 [J], 杨小龙;李德才;何新智;张惠涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
磁性流体密封中关键问题的研究的开题报告
磁性流体密封中关键问题的研究的开题报告一、题目：磁性流体密封中关键问题的研究二、研究背景和意义随着工艺设备的不断发展和运行过程中的高要求，密封技术在工业中的应用越来越广泛，其在化工、石油、制药、航天等领域都有广泛应用。
而传统的机械密封因其使用寿命短，密封性能不高等缺陷，已经逐渐被新型的磁性流体密封所替代。
磁性流体密封是利用磁性流体的特殊性质，在密封件的密封腔中形成一层旋转的薄层，形成无接触密封，从而达到密封的目的。
与传统的机械密封相比，磁性流体密封具有密封性能好、使用寿命长、无泄漏等优点，因此在工业中具有广阔的应用前景。
不过，磁性流体密封在实际应用过程中仍然存在一些问题亟待解决。
如何提高磁性流体密封的密封性能、降低其能耗、提高其使用寿命等问题，是目前需要重点研究的问题。
三、研究内容和技术路线本研究将侧重于磁性流体密封中的三个关键问题，即密封性能、能耗和使用寿命。
具体内容分为以下几个方面：1. 磁性流体的制备和特性测试研究磁性流体的特性及磁性流体在密封件中的性能表现，研究磁性流体密封的性能与流体性质之间的关系。
2. 密封性能测试及分析通过密封性能测试及分析，研究不同工况下磁性流体密封的可靠性、密封性能及其对密封部件磨损的影响。
3. 优化磁性流体密封结构优化磁性流体密封的结构设计，提高其密封性能和使用寿命。
4. 磁铁的优化设计通过优化磁铁形状、磁场分布等参数，降低产品的电能消耗并提高磁力的强度。
五、预期研究成果通过本研究，将提高磁性流体密封的性能和使用寿命，并达到降低电能消耗的目的。
同时，本研究的成果对于推动密封技术的发展具有一定的意义。
磁性流体密封技术
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟磁性流体密封技术磁性流体密封是一个来自美国航天局空间项目的典型派生技术，至今已有三十多年的历史。
最初的开发用于在外层空间失重的条件下推动火箭燃料，这种利用磁力来控制流体的技术已经被有关工程技术人员推广应用到地面上。
磁性流体主要由三个部分构成：载流体（通常为低蒸汽压的碳氢化合物或者碳氟化合物）、表面活化剂（一种化学粘结剂）和磁性颗粒（极小的磁铁矿球）。
表面活化剂将磁性颗粒粘结到载流体中使之成为胶态悬浮体，从而产生相应的流体磁性。
在过去三十年中，这种简单的密封原理已应用在众多的结构中，有无数的磁性流体密封在运行。
它能够对真空回转装置的轴进行密封。
这类装置遍及半导体和真空工业中，上述工业依靠磁性流体密封无泄漏、不磨损的特点来提供恒定的质量。
计算机磁盘驱动器行业已经安装了数百万的磁性流体密封，用作驱动器电机和精密存储装置之间的隔离密封。
这种密封的优势就在于：较低的安装成本和可靠的使用寿命。
磁性流体密封的主要部件包括一种磁性流体、一个磁铁环、二个磁极片和一个可导磁的轴或轴套。
由固定极片和转动轴形成的磁回路根据极性将磁通量集中在极片下的径向间隙内。
当将一种磁性流体加到径向间隙时，它就呈现液态O 形环的形式，并且在轴的四周形成一个无泄漏的密封。
所有磁性流体密封均具有下列固有的特性：无需外部动力；不产生接触，无磨损；轴静止或转动时无泄漏；长而可靠的使用寿命；低的转矩和最小的能耗。
磁性流体密封还具有独特的自行恢复的特点。
当过高的压力通过磁性密封时，密封区域内短时间的过高压力会使一部分磁性流体瞬时从轴的四周排出，在超压状态期间，磁性流体保持封闭在密封体内，当干扰状态结束后，仍以原压力重新形成密封。
国外磁性液体在往复轴密封中的应用
国外磁性液体在往复轴密封中的应用磁性液体往复轴密封是一种新型的动密封技术。
由于磁性液体往复轴密封既可以实现往复轴密封，又可以实现往复加旋转复合密封，因而引起广泛关注。
文章着重介绍国外磁性液体往复轴密封的研究及应用情况。
标签：磁性液体；密封；往复轴1 磁性液体磁性液体作为目前为止工业应用中唯一的一种液体磁性材料，既具有液体的流动性，又具有磁性材料的磁性，以及许多固体磁性材料和液体材料所不具有的特性。
自从上世纪中期被研制出来以后，就受到了科技工作者的广泛关注。
2 国外磁性液体在往复轴中的应用磁性液体往复密封技术是一种新的动密封技术。
由于磁流体往复密封装置本身不仅能完成往复运动的密封，且能够代替旋转轴密封，实现往复加旋转复合运动的密封，因而此密封技术引起人们的高度关注。
以下着重介绍磁性液体往复密封技术的发展概况及今后研究重点。
磁性液体往复轴密封技术起源于80年代初期。
M·Coldowsky[1]最早为心脏机研制而建立的单级磁性液体线性密封，并发表了磁性液体用于往复轴密封的实验及实验结果。
分析指出，密封的动力过程很复杂，不考虑磁场的影响时，分析往复轴携带出磁性液体膜的动力现象是非常困难的，没有满意的数学模型来预测实验结果。
1981年和1982年，美国Michel A·Pierrat和Andover，Mass等人先后申请了两项专利[2～3]这两项专利的核心都是为了避免磁性液体在往复轴密封中泄露而导致密封失效的问题。
由于磁性液体用于旋转密封时没有磁性液体被轴携带的问题，专利[2]将磁性液体的往复轴密封转化为旋转密封，输入轴的一端和往复轴驱动装置相连，另一端是平定式螺杆，该螺杆与圆柱体一端的内螺纹孔相配合。
同样的，在圆柱体的另一端，也有一个内螺纹孔，它与孔都是盲孔。
孔与输出轴（也就是被密封隔离的部分）的螺纹部分相连。
圆柱体通过空腔来密封。
在中包括了永久磁铁和极靴等部件。
轴两端都包括一个挡块，以防止超程，并在轴上设计有槽和定位孔相配合來阻止轴的转动。
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文章 编号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ — ０ ２ １ ９ ２ — ０ ５
财
料
２ ０ １ ７ 年第２ 期（ ４ ８ ） 卷
磁 性 液体 密 封 与 机 械 密 封 组 合 密 封 技术 研 究
朱姗 姗 ， 李德 才 ， 王 智 森 ， 杨 晓 雪。
Ｄ分别 表示 机械密 封结 构 中的 ４ 个 泄露 通道 。
１ ． ２ 机 械 密 封 件
漏和气 相零 逸 出） ， 使 用寿命 长 、 稳定性 高 、 抗 干扰 能力 强、 成 本低 、 维修 方便 等 。传 统 的机械 密封 技术 已很难
适 应 新 的需 求 ｕ 。
在旋转 流体 机 械用 各 种 密 封 形 式 中 ， 密 封界 面 通 常有 两种基 本 型 式 ： 一 种 是 两 个 径 向对 置 的圆 柱 形 表 面形 成 的径 向密 封 ； 另一 种 是 两 个轴 向对 置 的 平 面 表
０ 引 言
随着石 油化 工 、 宇航、 材 料科 学及制 造 技术 正 朝着
取得 了具有 一定 实用价 值 的结果 。基 于流 体动 压 密 封 原理 ， 在现 有 的组 合 密封结 构上 ， 设计 出新 型组 合 密封 结构 ， 为组 合密封 技术 的应 用与研 究提 供一定 依 据 。
体 密封组 合应 用 的密封 结 构 ， 通 过 理 论 推导 及 实 验 验
面 。它决 定 了机械 密封 的有效 工作 寿命 ， 更 重要 的是 ， 也是 决定 密封 性能 的关键 因 素 。现有 的机械 密 封件 中
用 于旋转 密封 的密 封形式 也多 种多样 ， 如图 ２ （ ａ ） ～（ ｃ ）
所 示 。
２ 磁 性 液 体 密 封
２ ． １ 磁 性 液 体 密 封 技 术
磁 性液 体是将 包覆 有表 面活性 剂 的纳米 铁 磁 性或 亚 铁磁 性颗粒 高度 弥散 于低 挥发度 的基 载液 中形成 的 高 度稳 定 的胶体溶 液 。磁性 液体 是一 种 新型 的 液态 磁 性功 能材 料 ，既 具有 普 通 液 体 的流 动 性 ， 也 具 有 普
面形 成 的轴 向密封 。传统 的机 械密 封技 术 采用 由密
封环 端 面形 成 的 轴 向密 封 应 用 于旋 转 流 体机 械 中 ， 其
耐压 性和 耐振 性 均较 好 ， 但其结构复杂， 加 工精 度 高 。 磁性 液体 密封 是应用 新 型纳米 磁性颗 粒分 散 到基 载 液 中形 成稳定 的胶体溶 液 ， 即磁性 液体 ； 再 通过 磁场 作 用
间 隙 中泄 漏＿ ３ ］ 。磁性 液体 密封 可实现 零 泄露 、 无磨损、 寿命 长、 结 构简 单 ， 但 耐 温 差 和 耐 压 差 能 力 相 对 较 弱 ］ 。将 传统 的机 械密 封与新 型 的磁性 液 体密 封组 合 应用， 相 对 于二者 单独 密封 ， 其 密封 性能 将大 大提 升 。 笔 者设计 了一 种 由传统 的机 械密封 与新 型 磁性 液
１ 机 械 密 封
１ ． １ 机 械 密 封 原 理
机械 密封 又称 端 面密 封 ， 是 一 种 用 来 解 决 旋 转 轴 与机 体之 间密封 的装 置 ， 主要应 用弹 性元 件对 动 环 、 静 环端 面密 封副 的预 紧和介质 压力 与 弹性元 件压 力 的压 紧实 现密 封［ ５ ］ 。机械 密 封 的 结 构 简 图如 图 Ｉ所 示 ， 一 般 主要 由 ５大 部 分组 成 ： 端 面 摩擦 副 （ 静、 动环） 、 弹 性 元件 、 辅助 密封 件 、 传 动件 以及 紧 固件 。 图 中 Ａ、 Ｂ、 ｃ、
从图 １ 所示 的 机 械 密封 结 构 中 ， 静 环 与 动 环 接 触 的端 面 间隙 、 静 环 密 封 圈 以及 动 环 密封 圈均 有 可 能 产
生泄 漏 。静 环 与 动 环 接 触 的 端 面 间 隙 是 主要 的 密 封
将磁 性液 体吸 附 在 密封 间隙 中， 磁 性 液体 在 密 封 间 隙 中形 成一 圈强 韧 的环 形 液 体 膜 ， 阻 止 密封 介 质 从 密 封
能总是有 一定 的局 限性 。设计 了磁性 液体 密封 与 机械 密封 组合 密封 的结 构 ， 并研 究 了组合 密封 的 耐压 能 力 。通
过 实验验 证 了组合 密封分 别应 用 于静 密封 液体和 动 密封 液体 时， 密封 耐压 能 力均 高于磁 性 液 体 密封 单 独作 用 时
的 密封 耐压能 力 ， 具 有一 定的 实 际价值 。在流体 动 压 密封 原 理 的基 础 上 ， 提 出了流 体动 压 型组 合 密 封 结构 ， 为组
合 密 封 结 构 优 化 提 供 了 一 定 的依 据 。
关键 词 ： 磁性 液体 密封 ； 组合 密封 ； 密来自 耐压能 力 ； 流 体动 压
中 图分类 号 ： Ｏ３ ６ １ ； ＴＨＩ ３ ３ ． ２ 文 献标 识码 ： Ａ ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ２ ． ０ ３ ６
高度智 能化 、 节 能以及 绿色环 保方 向发 展 ， 航空 航 天等 领 域对 于高 温差 、 高压 差密 封的要 求越 来 越高 ， 现 代工 业对 密封 系统提 出了新 的要 求 ： 在高温 差 、 高 压差 环 境
下实 现密封 介 质 的微 泄 露 甚 至无 泄 漏 （ 包 括 液 相 零泄
（ １ ． 北 京交通 大学 机 械与 电子控 制工 程学 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ；
２ ． 北 京 工业职 业技术 学 院 机 电工 程学 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ２ ）
摘 要： 以提 高磁 性 液体饱 和磁化 强度 和 外加 磁 场 强度 的 方 式 来提 升磁 性 液体 密封技 术 应 用 于 密封 液体 的性