(1)什么是磁流體
磁流體(又名磁液,磁性流體,磁性液體)是由直徑為納米量級(jí)的磁性固體顆粒均勻分散在基載液中而形成的一種穩(wěn)定的膠體溶液,這種溶液即使在重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)作用下也能長(zhǎng)期穩(wěn)定的存在,不產(chǎn)生沉淀與分離,其組成如下圖所示。
圖1 磁流體的組成
磁流體既具有液體的流動(dòng)性又具有固體磁性材料的磁性,因此有著廣泛的應(yīng)用和很高的學(xué)術(shù)價(jià)值。
(a)磁化曲線(xiàn) (b)表面不穩(wěn)定性
圖2 磁流體的磁響應(yīng)特性
(2)磁流體密封的原理
磁流體密封是一種用磁流體作為密封介質(zhì)的非接觸式密封。利用磁流體對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)特性,把磁流體注入到由高性能的永磁體、導(dǎo)磁良好的極靴和轉(zhuǎn)軸所構(gòu)成的導(dǎo)磁回路的間隙中,會(huì)形成數(shù)個(gè)磁流體“O”型圈,當(dāng)磁流體受壓差作用時(shí),會(huì)在非均勻磁場(chǎng)中移動(dòng),不均勻磁場(chǎng)就會(huì)使磁流體產(chǎn)生對(duì)抗壓差的磁力,進(jìn)而達(dá)到新的平衡,這樣就起到了密封的作用。磁流體密封原理如下圖所示。
1-密封腔;2,5,7-橡膠密封圈;3-外殼;4, 8極靴;6-永磁體
圖3 磁流體密封原理圖
(3)磁流體密封的優(yōu)點(diǎn)
磁流體密封的應(yīng)用范圍極其廣泛,密封適應(yīng)性強(qiáng),無(wú)論是靜態(tài)密封還是動(dòng)態(tài)密封,無(wú)論是旋轉(zhuǎn)密封還是往復(fù)密封,都可以應(yīng)用。在某些方面,它的優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)密封方式無(wú)法比擬的。磁流體密封與傳統(tǒng)的密封相比有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)零泄漏:在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)試中,采用質(zhì)譜測(cè)定法對(duì)氦氣密封進(jìn)行評(píng)估,在常溫常壓下,氦氣的泄漏量小于10-12(Pa·m3)/s,通常人們稱(chēng)為零泄漏;
(2)使用壽命長(zhǎng):一般壽命在十年以上;
(3)高可靠性:磁流體密封裝置包括一塊簡(jiǎn)單的永磁體、極靴和少量的磁流體,產(chǎn)生磨損的只會(huì)是軸承,因而可靠性高;
(4)完全無(wú)污染:由于沒(méi)有機(jī)械磨損,液體密封環(huán)不產(chǎn)生污染系統(tǒng)的粒子;
(5)能承受高轉(zhuǎn)速:可承受幾十萬(wàn)rpm的高轉(zhuǎn)速;
(6)扭矩傳遞:傳動(dòng)軸可進(jìn)行100%的扭矩傳動(dòng)而沒(méi)有功率損耗,并能夠不間斷地提供同向旋轉(zhuǎn);
(7)低的粘性摩擦:磁流體粘性摩擦小,并不依賴(lài)于密封所加的壓力,因而運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。