磁性流体密封技术原理与工程应用

文|刘光 华远臻达磁性流体（固安）有限公司

一、磁性流体及产品简介

磁性流体，是由直径为纳米级的磁性固体颗粒均匀分散到基载液中形成的一种稳定的胶状液体，其结构如右图所示。磁性流体既具有液体的流动性，又具有固体磁性材料的磁性，是一种新型的功能材料。

MF系列磁性流体专为高校实验及工业使用开发，包括水基、煤油基、机油基和二酯基等多种基载液的一系列产品。多年来，广泛应用于磁性流体选矿、高校磁性流体实验，以及各种苛刻条件的磁性流体密封等领域。

磁性流体结构示意图

MF系列磁性流体产品

二、磁性流体密封技术原理

磁性流体密封技术利用了磁性流体对磁场的响应特性，把磁性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中，形成数个液体“O”型圈，当磁性流体受压差作用时，会在非均匀磁场中移动，非均匀磁场使磁性流体产生对抗压差的磁力，进而达到新的平衡，起到密封的作用。

磁性流体密封原理图

相对于传统密封，磁性流体密封具有以下优点：

1）密封性：包围着轴的磁性流体可以密封液体、气体和气液混合物。

2）不可测量的泄漏率：在动态和静态的测量中，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10～11ml/s，通常称磁性流体密封泄漏率为零。

3）长寿命：液态“O”型圈密封，极靴与轴不接触，无固体磨损，加上磁性流体对轴没有腐蚀，使用寿命长，在性能评估中，密封件的测定使用寿命为10年以上，期间不需要维护。

4）高可靠：磁性流体密封件包括一块简单的永磁体、极靴和少量的磁性流体，唯一会产生磨损的是轴承，可靠性高。

5）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，低蒸汽压的磁性流体即使在10-6Pa以上的高真空下仍然能够维护其密封的可靠性。

6）可承受高转速：磁性流体密封功率消耗低，耐高转速能力强。目前，磁性流体密封在轴的转速超过30000 r/min时，工作性能仍稳定。

7）最佳扭矩传递：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。

8）低粘度摩擦：磁性液体低粘度的摩擦不依赖于密封所加的压力，运转平稳。

三、磁性流体密封技术的工程应用

近年来，工业设备等相关领域对密封性能要求越来越高，传统的密封方式已经难以满足某些特殊场合的密封要求，磁流体密封技术正发挥越来越重要的作用，国内磁性流体密封产品已广泛应用于各类真空设备的密封部位，特别是大直径磁性流体密封装置和耐高压磁性流体密封装置，受到了市场广泛关注。

华远臻达磁性流体科技（固安）有限公司是一家主要从事磁性流体、磁性流体密封装置研发和制造的高科技企业，可为单晶硅炉、真空镀膜设备、真空炉、反应釜、煤气加压风机、MOCVD设备、氢爆炉等真空、耐压设备提供4～1500mm的磁性流体旋转和直线密封产品。