磁性流體密封技術

2022/01/05

“磁性流體密封”是一個來自美國航天局空間項目的典型派生技術，至今已有三十多年的歷史。最初的開發用于在外層空間失重的條件下推動火箭燃料，這種利用磁力來控制流體的技術已經被有關工程技術人員推廣應用到地面上。磁性流體主要由三個部分構成：載流體(通常為低蒸汽壓的碳氫化合物或者碳氟化合物)、表面活化劑(一種化學粘結劑)和磁性顆粒(極小的磁鐵礦球)。表面活化劑將磁性顆粒粘結到載流體中使之成為膠態懸浮體，從而產生相應的流體磁性。在過去三十年中，這種簡單的密封原理已應用在眾多的結構中，有無數的磁性流體密封在運行。它能夠對真空回轉裝置的軸進行密封。這類裝置遍及半導體和真空工業中，上述工業依靠磁性流體密封無泄漏、不磨損的特點來提供恒定的質量。計算機磁盤驅動器行業已經安裝了數百萬的磁性流體密封，用作驅動器電機和精密存儲裝置之間的隔離密封。這種密封的優勢就在于：較低的安裝成本和可靠的使用壽命。

　　磁性流體密封的主要部件包括一種磁性流體、一個磁鐵環、二個磁極片和一個可導磁的軸或軸套。由固定極片和轉動軸形成的磁回路根據極性將磁通量集中在極片下的徑向間隙內。當將一種磁性流體加到徑向間隙時，它就呈現“液態O形環”的形式，并且在軸的四周形成一個無泄漏的密封。所有磁性流體密封均具有下列固有的特性：無需外部動力;不產生接觸，無磨損;軸靜止或轉動時無泄漏;長而可靠的使用壽命;低的轉矩和最小的能耗。磁性流體密封還具有獨特的自行恢復的特點。當過高的壓力通過磁性密封時，密封區域內短時間的過高壓力會使一部分磁性流體瞬時從軸的四周排出，在超壓狀態期間，磁性流體保持封閉在密封體內，當干擾狀態結束后，仍以原壓力重新形成密封。

　　專門為泵設計的基于磁性流體密封技術的新型輔助集裝式密封,是目前泵制造廠和用戶可以替代磁力驅動泵和復雜雙重密封系統的一種經濟有效的密封方法，而且它易于在現有的泵上重新改裝。用這種經過充分驗證的技術密封的泵可以滿足最嚴格的析出物控制條例。磁性流體集裝式密封是一種輔助的二次密封，它與主機械密封相結合，形成一個揮發性有機物保護系統。由磁性結構和磁性流體形成的“液體O形環”防止了主密封蒸汽泄漏逸出，從而在泵軸周圍形成一個密閉式密封。

　　經過數年的生產運行之后，泵用戶一致認為磁性流體密封具有下列優點：對現有的泵可以進行簡單的重裝改進;靜態和動態兩種條件下的泄漏為零;較低的安裝和使用成本;儀器儀表簡單，便于監控;能夠在原位重新裝填和測定壓力;檢修要求低;無阻擋液或復雜的密封輔助系統;無磨損件，維護明顯減少。

　　基本的泵用集裝式密封的結構是按照整個泵工業的通用驗收要求設計的。通過裝有可選用的冷卻裝置(適用于高溫裝置)或者可選用的氣體凈化系統(保護密封元件免受環境腐蝕)，集裝式密封可以應用于更廣泛的領域。這種密封技術還有獨特的準確監控主密封性能的能力，并且能在嚴重事故發生前預測故障或識別問題。由于二次磁性流體密封攔截了全部主密封的蒸汽泄漏，所以一個簡單的流量計就可準確地監控主密封，并且在泄漏過大時發出報警信號。正在研究的新進展包括裝在集裝盒內的一種整體高壓液體密封。這種密封在主機械密封嚴重失效時將充當一個安全裝置。另一項研究計劃是開發一種返回到泵吸入側的獨特方法，主密封逸出的蒸汽和微小液體泄漏量可以由二次集裝式密封封閉。這樣就可以取消火炬或其它排放裝置并且最終形成一個閉式的揮發性有機物回收系統。

　　磁性流體密封技術對于密封泵泄漏的析出物早已證明是100%有效的。隨著流程工業的設計人員和用戶對這種技術的逐漸認識和了解，這種密封技術的使用范圍將日益擴大。它很有可能成為未來工業界迎接環境密封挑戰的一種經濟有效的方式。