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磁流體密封工作原理
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2023-03-26  閱讀

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  【康沃真空網】磁流體密封裝置是利用磁性流體的特性,由磁鐵將磁性流體固定于旋轉軸的周圍,形成液體的“O型密封圈”。由磁鐵、磁極以及軸形成磁回路,在磁極與軸中間注入磁性流體,使其形成數段液體密封圈。所以即使軸是以高速旋轉的情況下,也不發生固體之間的摩擦,是一種壽命非常長的動態密封零件。常用于單晶硅爐、真空釬焊爐、真空熔煉爐、化學氣相沉積、離子鍍膜、液晶再生等真空設備的密封,以及高溫高壓設備及對環境要求較高的設備的密封。

  1 磁流體

  1.1 磁流體的組成

  1995年由美國帕佩爾(Papell)發明的磁性流體,是把磁鐵礦等強磁性的微細粉末(約100 )在水、油類、酯類、醚類等液體中進行穩定分散的一種膠態液體。這種液體具有在通常離心力和磁場作用下,既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性,可以被磁鐵所吸引的特性。

  磁流體由3種主要成分組成:

  1)固體鐵磁體微粒(Fe3O4);

  2)包覆著微粒并阻止其相互凝聚的表面活性劑(穩定劑);

  3)載液(溶媒)。

  1.2 磁流體的特性

  磁流體是一種叫膠體溶液。作為密封用的磁流體,其性能要求是:穩定性好,不凝聚、不沉淀、不分解;飽和磁化強度高;起始磁導率大;粘度和飽和蒸氣低,其他如凝固點、沸點、導熱率、比熱和表面張力等也有一定的要求。

  影響磁流體穩定的主要因素有:微粒力度大小、表面活性劑和載液以及它們的合理配比。穩定性是磁流體各種特性存在的前提。

  磁流體密封工作原理

  2 磁流體密封的工作原理

  圓環形永久磁鐵,極靴和轉軸所構成的磁性回路,在磁鐵產生的磁場作用下,把放置在軸與極靴頂端縫隙間的磁流體加以集中,使其形成一個所謂的“O”形環,將縫隙通道堵死而達到密封的目的。這種密封方式可用于轉軸是磁性體和轉軸是非磁性體兩種場合。前者磁束集中于間隙處并貫穿轉軸而構成磁路,而后者磁束比不通過轉軸,只是通過密封間隙中的磁流體而構成磁路。

  2.3 極限條件

  磁流體密封在工作時會受到下列條件的限制:

  1)蒸發。磁流體由磁性微粒、表面活性劑和載液3部分組成,載液的蒸發是決定密封極限旋轉頻率和使用壽命的主要因素。因為密封是靠有限的磁流體工作的。為此,應選用蒸汽壓低的載液,使蒸發損失為最小值。

  2)溫升。溫度升高會導致磁鐵退磁和磁流體的蒸發。因為溫度升高,粘度降低,功率消耗也就降低,這是有利的一面。但是溫度的、升高,磁飽和強度下降,也可能使密封的耐壓能力有些下降,因此,磁流體溫度一般不應高于105℃,否則應采用冷卻措施。

  3)極限真空度。磁流體密封極限真空度取決于載液的揮發度,用二脂潤滑劑作成的載液可滿足1.333×10-7Pa超高真空技術的要求。

  4)周速。一般磁流體密封適用于高周速30m/s以上的運轉,無極限標志。但考慮到溫度和散熱,周速應限制在60~80m/s,此時還要考慮極限耐壓能力。

  3.應用

  1.磁流體密封裝置除了可以用于常規10^-6Pa的真空度,也能達到10^-9Pa超高真空的環境。

  2.磁流體密封裝置可以用于對腐蝕性氣體進行密封,多用在半導體設備上。