文档介绍：真空泵的磁性液体密封设计
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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。它的应用是走高端产业,特别是在军事方面的应用有着广阔的前景。
1磁流体密封的原理
磁流体
磁流体顾名思义便是可以流动的磁性液体,它是由粒径小于10nm铁磁性微粒、载液及表面活性剂三部分组成,既有固体磁性材料的强磁性,又有液体的流动性。
它是将掺入到载液中的铁磁性微粒(≤l0nm)用分散剂均匀地分散,使之成为某种具有流动性的悬浮状的胶态液体。这种液体具有在通常的离心力和磁场作用下既不沉降和凝集,又能使其本身承受磁性并可被磁铁所吸引的特性。
磁性液体的组成
液态铁磁性是可能实现的,然而今日人们还不知道存在这样的事实:在液态状态
下,原子的磁矩按铁磁性排列从而产生内在的液态铁磁性。现在还只能制作这样的磁性液体,即单畴铁磁性颗粒的高稳定胶状悬浮液这样的双相系统具有较高的磁化强度,也能很快对施加磁场作出反应。这里所说的磁性液体是将众多的铁磁性或亚铁磁性微粒高度弥散于液态中而构成的一种高稳定性的胶体溶液。微粒与载液通过界面活性剂浑成的这种磁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,因此具有实用性。如图(1)
稳定剂
磁性粒子
基础液
图(1)磁性液体的组成
可供选择用于制备磁性液体的磁性材料通常有以下形式:
,,,Co,Ni,Fe,FeCo 和NiFe合金等,
目前常用的为粉。
作为磁性液体的基载液应满足这样一些条件:低蒸发率,低黏度和高度化学稳定性以及具有耐高温和抗辐射特性等。如表1
表1供磁性液体制备用的载液
载液名称
所制磁液特点及用途举例。
水
PH值可在较宽范围内改变,价格低廉,制备工艺简单,适用于医疗、磁性分离、选矿显示及磁带、磁泡检验。
酯及二酯
蒸汽压较低,适用于真空及高速密封,润滑好的磁液特别适用于要求摩擦低的装置并可用于阻尼装置。
精制合成油
类似于酯及二酯所制磁液,它的蒸汽压很低。
硅酸盐类
黏度低、耐寒性好适用于低温场合。
碳氢化合物
适用于高速密封,各种碳氢化合物载液可互相混合。
氟碳基化合物
具有不易燃、宽温、不溶于其它液体,在活泼性环境,如含臭氧氯气等环境特别适用。
聚苯基醚
蒸汽压低,度低适用于高真空强辐射场合,辐射阻抗大于。
水银
可作Fe、Co 、Fe-Co 、Ni磁性微粒的载液,所制磁液饱和磁化强度大、导热性好。
酯及二酯、精制合成油和聚苯基醚的蒸汽压较低自然不能使用,氟碳基化合物、硅酸盐类及水都不适用于高速泵的密封场合。水银是重金属,有毒,既不便安装也不便维修。可见只有碳氢化合物宜使用。
适用于