晶炉上应用磁流体动密封技术的研制

磁流体密封间隙对密封性能的影响

第33卷第3期　1999年3月上海交通大学学报 JOU RNAL O F SHAN GHA I J I AO TON G UN I V ER S IT Y V o l .33N o.3　 M ar .1999　收稿日期:1998203224 基金项目:上海市教委科技发展基金资助(97H 04)作者简介:顾建明(1948～),男,副教授. 文章编号:100622467(1999)0320380203 磁流体密封间隙对密封性能的影响顾建明1,　许永兴2,　陆明琦1,　芮　菁1 (1.上海交通大学动力与能源工程学院,上海200030;2.上海电视大学,上海200092) 摘　要:对磁流体在转轴密封中的应用作了探讨.阐明了磁流体密封的原理,根据磁学理论进行了磁回路的计算.在此基础上设计了磁流体密封的试验装置.实验中采用不同的密封间隙,以确定磁流体密封能力与密封间隙之间的关系.同时,进行了轴旋转和静止时磁流体密封能力变化的试验.试验结果表明,磁流体的密封能力随密封级数的增加而提高,随密封间隙的增大而减小,密封间隙在0.05～0.20mm 时,效果较好,同时密封级数有一个最佳值.关键词:磁流体;磁流体密封;密封间隙;密封能力中图分类号:TH 117;TQ 584.1 文献标识码:A Effe c t of the G a p of M a gne tic F luid S e a l on S e a l C a pa c ity GU J ian 2m ing 1 ,　X U Y ong 2x ing 2 ,　L U M ing 2qi 1 ,　RU I Q ing 1 1.Schoo l of Pow er and Energy Engrg .,Shanghai J iao tong U n iv .,Shanghai 200030,Ch ina 2.Shanghai TV U n iv .,Shanghai 200092,Ch ina Abs tra c t :T he dynam ic seal of sp in shaft w ith m agnetic flu id w as studied .T he p rinci p le of m agnetic flu id seal w as described and w ith the calcu lati on of m agnetic loop based on m agnetic theo ry ,a test un it fo r m ag 2netic flu id seal w as estab ished .In the exp eri m en t ,the relati on sh i p betw een the seal cap acity of m agnetic flu id and the differen t seal gap w as determ ined ,and the variance of m agnetic flu id seal cap acity w as also tested w ith the shaft ro tating o r stati onary .T he resu lt show s that the seal cap acity of m agnetic flu id is raised w ith the increase of seal stage and the decrease of seal gap .W hen the seal gap is betw een 0.05mm and 0.20mm ,the resu lt is better and the num ber of seal stage has an op ti m um value . Ke y w o rds :m agnetic flu id ;m agnetic flu id seal ;seal gap ;seal cap acity 磁流体是一种新材料,它在机械、动力、航天和医学等方面有着广阔的应用前景[1,2].由于它具有独特的超顺磁特性[3],密封是它的又一个重要的用途.自70年代始,美国、前苏联、日本等国先后对磁流体密封进行了研究和探索.由于磁流体密封是一项新技术,它涉及到磁学、热力学、流体力学等多种学科领域,在机理上是很复杂的.因此,在研究上存在相当的难度.尽管不少国家进行了一定的研究,但无论在理论还是实用上,许多问题有必要进行深入的研究.除了须研制出高性能的磁流体外,研究不同的磁场强度、不同几何形状的磁极以及不同转轴转速对密封性能的影响,也是一个十分重要的方面. 1　磁性流体密封原理及实验装置 1.1　密封原理密封部分原理如图1所示.永久磁铁4和磁极3设置在固定部件上,磁极3和转轴1的间隙内注入磁流体2,将转轴贯穿的空间隔断.图1中,永久磁铁、磁极、磁流体和转轴构成一个封闭磁路.永久磁铁产生的强磁场,将磁流件牢牢地“束缚”在密封间隙内形成液体“O ” 形环,即油膜屏障,用来克服转轴两端的压差.磁流体密封的耐压能力取决于磁场对磁性流体的“束缚”力.

全球密封技术

本文阐述了密封学的概念、研究内容和研究意义，综述了目前橡塑密封、机械密封和填料密封技术的现状，分析了我国与世界密封技术先进发达国家在研究水平和新产品开发能力上的差距，并就我国未来密封领域研究的重点提出了若干建议。 1密封技术现状 1.1橡塑密封[3-10] 1.1.1新材料和新工艺的应用新材料和新工艺的应用推动了橡塑密封技术的快速发展，不仅使橡胶材料拥有了良好的低摩擦性能，而且还使橡胶材料具有高强度等力学性能指标。如，20世纪70年代美国杜邦公司开发了氟弹性体Kalrez（称为全氟醚橡胶），日本大金公司和前苏联也开发出此类产品。该橡胶具有聚四氟乙烯的耐热、耐化学稳定，能耐氟溶剂以外的一切溶剂，由全氟醚橡胶加工的密封制品可以在260~290℃下长期使用，间断使用温度可达到315℃，是目前耐热性能最好的氟橡胶。特种工程弹性体（ACM、ECO、FKM、HNBR等）在特殊工况下取代NBR 等低性能耐油橡胶；对橡胶表面进行低摩擦化改性处理，如喷涂PTFE氟塑料涂层或采用FEP（氟化丙烯）和PFA（全氟化合物）等氟塑料包覆橡胶来制造低摩擦、高耐磨橡胶，提高产品耐介质性能（溶剂、强酸、强碱）以及抗压和耐温等级；橡塑材料的极限化改性和纳米技术改性，可提升橡塑材料力学性能和赋予一些特殊功能。由杜邦公司研发生产的高性能全氟橡胶FFKM具有耐高温、耐燃气和强烈的化学腐蚀，弹性好，压缩永久变形低，弹性好等优点，在化工、食品、印刷、半导体等行业应用。与此同时，新材料和新工艺的应用也使工程塑料具有优良的摩擦学特性、化学稳定性和耐温性能，主要包括： (1)聚氨酯（PU）材料的高性能化：一是提高其高低温性能、压缩永久变形性能以及耐介质性能，如Parker 公司的改性PU可长期耐温120℃。二是对PU进行低摩擦化改性，如Simrit公司独家推出用自润滑材料浸润获得的PU92AU21100，具良好的润滑性，耐超低温性能达到了20K（-253℃）。 (2)聚四氟乙烯（PTFE）复合改性与应用：为了克服PTFE的某些物理性能方面的缺陷，采用PTFE材料为基体与各种有机或无机填料复合，如石墨、铜粉、碳纤维（CF）、聚酰亚胺（PI）、聚醚醚酮（PEEK）、聚甲醛（POM）和聚苯硫醚（PPS）等材料复合，开发出适用于不同应用情况下的产品。膨体聚四氟乙烯是将聚四氟乙烯经拉伸、膨化后形成的具有强韧而多孔型、高度纤维化的新材料，不但保持了聚四氟乙烯本身独特的化学稳定性、极低的摩擦系数、广阔的操作温度，而且它的微纤维化内部结构更使其制品具有超乎想象的坚韧性。 (3)超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的应用：UHMWPE具有自润滑、耐磨损、耐冲击、耐溶剂、耐低温、不粘、憎水和卫生等优异性能，制造耐磨运输、设备衬里、机械零件，如推土机刮板、挖土机的内衬，自卸船货仓内衬板，用途十分广泛。 1.1.2密封系统的新结构 (1)新型油封[6]：该油封由Simrit公司独家推出，配备有测试密封（旋转密封）泄漏量的传感器，可用于设备泄漏的在线状态检测。 (2)EVD智能密封[7]：该密封由Hunger公司独家推出。液压缸密封件磨损和变形后，通过一个专用装置，调节密封件（弹性体）的内部压力，自动调整密封件的压缩量，恢复密封功能。该结构可用于可靠性要求非常高的装备（如伺服液压缸、水力液压缸），已经在大型水

科技成果——磁流体推进技术

科技成果——磁流体推进技术技术开发单位中科院电工研究所项目简介该技术是利用海水通过磁场而产生的电磁力来推动海洋装置前进的新技术，它取代了传统螺旋桨、轴系、减速齿轮等结构，极大地降低了噪声；推进器的磁体、电极等是相对静止的固定装置，不受旋转机械极限功率的限制，可制造超大功率的高速海水推进器，理论航行速度可达150节。操作简便灵活，改变电极电流的方向和大小就可以改变推进装置推力的方向及大小，空间布局灵活，推进器安静舒适。目前，已研制成功世界上第一艘超导螺旋式电磁流体推进试验船HEMS-1号，船长为3.2米，排水量约1吨，可搭乘1人，中心磁场为5特斯拉，采用不锈钢镀铂电极，推力可达40-50牛顿，船速2节。该成果获中国科学院2000年科技进步二等奖。应用范围低噪音海洋环境勘察、海洋观光旅游。项目所处阶段实验室研究。市场前景世界游轮协会资助完成的一项研究显示，美国人口中有12.3%的人曾经乘坐过游轮，每年还有数以百万的人加入到这个队伍中来；超过6800万的美国人希望乘坐游轮，超过4300万人确定会成行，这意味着潜在的游轮度假市场至少达到570亿美元，最高可能达到850亿美元。我国自1976年9月日本国际游轮珊瑚公主号首次停靠大连港，

访问中国沿海港口的游轮数量逐年上升。据《2010-2011中国邮轮发展报告》，2010年乘坐游轮赴海外旅游的出入境大陆游客达到79万人次，比上年增长20.1%。同时还有正在兴起的游艇项目，可见我国市场发展潜力巨大。应用磁流体推进技术，可形成海上观光游轮、游艇，海底观光的水下推进器，实现广大民众的海底观光愿望。磁流体推进技术噪音低、环保，对水下生物影响小，是一种环保、绿色的海洋观光技术。合作方式技术转让、技术入股、合作开发

磁流体密封设计

大学本科生毕业论文摘要本论文以对磁流体的表面张力的分析为出发点，建立了磁流体密封模型，根据磁流体密封力的最小单元——磁性微粒间的引力，结合磁性微粒在磁场下的浓度分布模型，推导出相应的磁流体密封耐压公式，并应用该磁流体密封耐压公式设计船舶艉轴磁流体密封实验装置的主要参数。依照密封装置的主要参数，设计出密封装置的动力源和传动机构。在设计的船舶艉轴磁流体密封实验装置上，对磁流体密封的主要密封参数进行了实验研究，并分析了影响磁流体密封装置的密封能力的因素,包括磁环、磁流体的性能，密封间隙与密封级数，磁极的齿型及转速。通过对实验数据的分析可知，密封能力是各因素综合影响的结果，任何一个因素的不合理，都能导致密封能力的降低。船舶艉轴密封实验装置，实现了较高的密封压差，对于实船应用具有一定的参考价值。 1

大学本科生毕业论文第1章绪论 1.1选题的背景和意义磁流体也叫磁液或铁流体，它是将磁性微粒掺入到载液中是一种对磁场敏感、可流动的液体磁性材料。磁流体自问世以来，在研磨、抛光、润滑、减振、冷却等领域逐步被人们所认识，磁流体在密封领域的应用也逐渐受到人们的重视。磁流体密封是借助磁流体在磁场的作用下形成的磁流体密封环对气体、液体进行密封，由于它和密封轴之间是通过磁流体进行接触密封，因而避免了密封轴与密封件之间的直接摩擦，降低了附加载荷。在旋转轴密封中具有其它密封方式不可比拟的优点：无泄露、无磨损、结构简单、寿命长，受到国内外学者和工程技术人员的重视，在工业、国防等领域具有重要的意义。磁流体密封在低压气体密封中的应用较为简单，因为密封压力低，所需的密封级数较少、密封间隙也可以选的比较大，所以容易实现。同时由于密封级数少，故密封装置的轴向尺寸限制较少，密封间隙大，其他诸如转速、磁极齿型等因素对密封装置的密封能力影响也较小，往往可以采用模糊的理论公式或经验公式对密封装置进行设计，就能满足使用的需要。随着密封压力的升高，磁流体密封耐压公式在磁流体密封装置的设计中越来越重要，它的理论水平直接决定了密封装置的性能。传统密封理论公式存在一些缺陷，比如密封力的来源不明确，计算复杂，适用范围小等等，这就不能很好的满足磁流体高压密封设计的需要。因此，应用新的、合理的密封耐压公式对旋转轴高压密封装置的设计是很必要的。磁流体在气体密封中的应用已经很多，但是在液体密封中的应用较少，本文将磁流体密封技术应用于船舶艉轴密封中，并采用新的耐压公式，计算出密封装置的参数，设计出密封实验装置，进行了具体实验，取得了大量的数据。最后利用实验数据，分析对船舶艉轴磁流体密封的主要影响因素，可为今后进行磁流体密封装置的设计提供一定的帮助。 1.2国内外磁流体密封技术的发展现状 2

密封技术发展及其应用的综述

全日制专业论文题目密封技术发展与应用综述作者姓名赵剑锋导师姓名、职称樊玉光教授专业学位领域流体机械及工程提交论文日期2016 年1月4 日

摘要摘要: 主要对密封技术的发展过程、密封的分类和典型密封种类等进行了概述，介绍了不同密封形式的特点和应用范围，对密封工业的发展过程进行了概述。对静、动密封进行了分类，并对其机理进行了分析。随着计算机和电子技术日新月异的发展，各种密封特别是机械密封将会在化工、石油化工、能源等工业领域中得到广泛的应用。关键词：密封技术；密封种类；静、动密封；机械密封

目录 1密封技术介绍 (1) 1.1流体密封的定义 (1) 1.2流体密封的作用 (1) 1.3流体密封的分类及其典型代表 (1) 1.4流体密封技术发展 (2) 1.4.1迷宫密封及其发展 (2) 1.4.2浮环密封及其发展 (2) 1.4.3机械密封及其发展 (3) 1.4.4干气密封及其发展 (3) 2动、静密封技术原理 (4) 2.1密封的分类 (4) 2.2静密封——垫片密封 (4) 2.2.1垫片密封概述 (4) 2.2.2垫片密封的结构和原理 (4) 2.2.3垫片种类 (5) 2.2.4垫片的安装技术 (6) 2.3静密封——胶密封 (6) 2.3.1胶密封的概述 (6) 2.4动密封——软填料密封 (7) 2.4.1软填料密封机理分析 (7) 2.5动密封——机械密封 (8) 2.5.1机械密封结构、原理 (8) 2.5.2基本构件 (9) 3 密封技术取得的成果和应用领域 (9) 3.1我国密封技术的发展 (9) 3.1.1机械密封取得的成果 (9) 3.1.2柔性石墨密封件取得的成果 (10) 3.2流体密封的主要应用领域 (10) 参考文献 (11)

密封技术发展与应用概要

密封技术发展与应用陈帆广东石油化工学院机电工程学院装控09-2班12号摘要:主要对密封技术的发展过程、密封的分类和典型密封种类等进行了阐述，介绍了不同密封形式的特点和应用范围，对密封工业的发展过程进行了回顾。综述了静、动密封的机理和发展方向，指出了密封总的发展方向是零逸出、高性能、高可靠性以及长寿命化。随着计算机和电子技术日新月异的发展,各种密封特别是机械密封将会在化工、石油化工、能源等工业领域中得到广泛应用，以及这门学科的帮助。关键词：填料密封，胶密封，机械密封，迷宫密封，零逸出 Abstract:What mainly on the development process of sealing technology, the classification of sealing technology and typical seal types are stated. The difference of seal form and the characteristics and application range of the sealing industry are introduced, reviews the development of sealing industry. The static sealing mechanism,the dynamic sealing mechanism and the direction of development are commented, pointed out the development direction of sealing technology which fulfill the zero emission, the high performance, the high reliability and the long life span. With the development of computer and electronic technology change rapidly, especially mechanical seal in chemical industry, petrochemical industry energy industry are widely used in the field , And the subject to help。 Key Words:packin seal;rubber-like materials and plastics seals;mechanical seal; labyrinth seal ; zero emission 一、密封的发展过程 1.1密封技术的发展史密封技术已渐渐发展成为一个专门地课题，而其本身的发展过程及在实际应用中的重要性也确实值得我们去探索和研究。它是研究密封材料、密封装置设计和密封机理的科学，是一门多学科交叉性的边缘学科。随着社会的发展和科学的进步，今天密封技术已经发展成为一个专门的学术分支，而其本身的发展过程及在实际生产中的应用也非常值得我们去探索和研究。公元11世纪初，密封技术最早起源于中国；同等水平的密封技术在国外最早出现于15世纪，并且一直沿用至1700年左右的阿基米德时代；值得注意的是时至今日这种密封技术（填料密封）仍被应用于某些特殊场合。19世纪开始，工业上应用弹性材料作为密封件，最为有代表性的是：1856年，一种圆形的，用弹性材料做成的圈被应用于蒸汽机以及流体泵上。类似的密封技术被载入1886年的法国专利。（图1）图1.1886年法国专利的活塞密封件

流体密封技术总结

1.刷式密封最初研制的刷式密封用于军用飞机的发动机。刷式密封由牢固地固定在一个后板和侧板之间的浓密排列的金属丝鬓毛组成。鬓毛径向向内伸展，将其末端加工以适合转子表面，为了适应转子的径向运动，鬓毛沿轴旋转方向布置成450倾角。当发动机变热时，鬓毛与转子表面轻微软接触，其弹性能使其追踪转子的径向偏移。在下游侧，后板限制鬓毛因压力导致的挠曲，通常在冷发动机上，鬓毛的尖端恰好离开转子，且其间隙恰好在运行中通过热膨胀和/或压力闭合。转子与后板之间的间隙时确定刷式密封压力能力的一个关键参数，此间隙必须保持最小，但又大到足以在任何运行条件下避免接触转子。实验表明一个精心设计的刷式密封的气体泄漏率不大于更大的传统迷宫密封泄漏率的20%。实验室试验和飞行经验表明径向偏移在0.5mm以下的刷式密封能在0.3MPa压力、100m/s转子线速度和5000C气体温度下工作。一般的地，最小间隙30μm的浮动衬套密封的气体泄漏量预计最多为精心设计的刷式密封泄漏率的一半，或者低于迷宫密封的泄露量的15%。从原则上看，浮动衬套又向低泄漏气体密封迈进了一步，但由于在控制窄间隙密封方面的困难，特别是在发动机转速和温度处于瞬变情况下，这一潜力还难以实现。看来将来在军用和商用飞机气轮发动机中，传统的

迷宫密封将逐渐被刷式密封代替。 2、气膜密封是一个薄的稳定气膜将密封端面分开，然而，气体黏度低需要更强大的流体动压机构来产生使端面脱离实际接触所需的压力，并提供抵抗瞬间载荷变化的必需的刚度。把膜控制气体密封应用于现在飞机气轮机上，将提高发动机的总功率，因为在发动机的许多部位都需要把高度压缩的气体的泄漏率减到最小，此外，极热的空气过量流入轴承腔会招致着火的危险。在现代喷气发动机内，在某些密封部位的条件是特别严峻的：空气压力可高达3.5MPa，温度为6500C，滑动速度范围可达250m/s。在未来的开发品中设想甚至更高速度和温度，也许500 m/s和750~8000C。传统的解决方案是使用迷宫密封，更现代的措施是使用刷式密封和浮动衬套。自20世纪60年代中期以来已经投入很大努力来开发飞机汽轮机用气膜控制技术。早期的形式具有较大的密封环，有时为扇形，这些环都配有流体静压孔板或是螺旋槽和加强流体动力学用雷利阶梯。虽然在飞机发动机上的应用中这些环中没有一个得到认可，但是在20世纪80年代，膜控制气体密封在不足13.0MPa、2000C和100m/s的工业气体压缩机上的应用得到认可。膜控制气体密封引起注意是其耐高温和高压能力大大高于刷式密封，这一点使这种密封在飞机压缩

密封技术1全解

武汉工程大学过程装备密封技术论文课题名称：填料密封专业班级：过程装备与控制01班学生学号： 1203020130 学生姓名：湛梦梦学生成绩：任课老师：刘丽芳

一、填料密封定义盘根密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。二、密封原理填料装入填料腔以后，经压盖螺丝对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。若润滑不良，或压得过紧都会使油膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和出现严重磨损。为此，需要经常对填料的压紧程度进行调整，以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。显然，这样经常挤压填料，最终将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。三、应用范围四、分类 4.1软填料密封

磁流体推进技术概述

磁流体推进的研究姓名：娄树旗学号：20090916 班级：04120901 专业：电子科学与技术（光电子方向）摘要：磁流体推进是利用海水中电流与磁场间的相互作用力使海水运动而产生推力的一种推进方法，可用于船舶、鱼雷、潜艇等水中作业工具，具有振动小、噪声低、操作灵活等优良特点。由于超导磁体的应用，目前磁流体推进技术已处于推进实用化研究阶段，大部分科学难题都已得到解决，但仍有少部分问题没有得到有效解决，比如如何完善超导材料及磁体技术。为了能够找到克服技术难题的关键，必须从工作原理对磁流体推进技术作详细的叙述，对磁流体推进器作系统的分析和对比，从中发现线索，找到突破口。关键词：磁流体推进；超导磁体；工作原理一、引言：传统的船舶动力来源一般是人力、自然力、机械力，既耗时又耗力。现代船舶改用电力作为推动装置，大大简化了操控过程，再加上核能发电技术的日益完善，现代船舶航行现状大为改观，船速更快，船向变化更灵敏。而磁流体概念的诞生又为现代推进技术增加了改进的可行性。二、磁流体推进的工作原理：法拉第研究出电与磁的关系后，世人对电磁之间的关系产生了极大的兴趣，以至于电磁技术在短时间内得到了长足的发展。磁流体推进技术便是电与磁相互作用的结果。带电离子或者通电直导线在磁场中会受到力的作用，带电粒子受的力叫洛伦兹力，通电导线受的力叫安培力。该力与离子运动速度或者导体棒中的电流满足左手系，即伸直左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向离子运动或导体棒中电流的方向，大拇指的指向就是带电粒子或者通电直导线受到的力的方向。磁流体推进技术就是依据以上的基本原理发展起来的。我们先看一个磁流体推进简图（右图所示）。此图为磁流体推进最简单的矩形通道图，该矩形长、宽、高分别为L 、a 、b ，电流大小为I, 电流密度为J ，电源电动势为E ，穿过绝缘板的磁场的磁感应强度为B ，海水受力海水F ，矩形通道受力为推F ，海水流速为u ，船速为船v 。

磁流体密封原理

磁流体密封原理磁流体密封技术是在磁性流体的基础上发展而来的，当磁流体注入磁场的间隙时，它可以充满整个间隙，形成一种“液体的O型密封圈”。磁流体密封装置的功能是把旋转运动传递到密封容器内，常用于真空密封，其基本原理见下图磁流体密封装置是由不导磁座、轴承、磁极、永久磁铁、导磁轴、磁流体组成，在均匀稳定磁场的作用下，使磁流体充满于设定的空间内，建立起多级“O型密封圈”，从而达到密封的效果；每级密封圈一般可以承受大于0.15～0.2个大气压的压差。总承压为各级压差之和，一般设计为2.5个大气压，完全满足真空密封的需要；另外经过我公司的研究开发，也可用于高压密封。 2、磁流体密封的特性 ·长寿命无磨损，具有极佳的工作可靠性。 ·高性能极限真空度10-6Pa，泄漏率10-12Pa.m3/sec。 ·高适应性：从低速到高速，从低压到高压，从室温到高温，均能满足各种[wiki]设备[/wiki]的要求。 3、磁流体密封的应用近年来，国内外真空设备发展迅猛。在许多回转动密封装置上，磁流体密封得到了广泛的应用，例如在单晶硅炉、真空钎焊炉、真空熔炼炉、化学气相沉积、离子镀膜、液晶再生等真空设备的密封，以及高温高压设备及对[wiki]环境[/wiki]要求较高的设备的密封。从而提高产品质量，获得很好的经济效益。 1995年由美国帕佩尔（Papell）发明的磁性流体，是把磁铁矿等强磁性的微细粉末（约100?）在水、油类、酯类、醚类等液体中进行稳定分散的一种胶态液体。这种液体具有在通常离心力和磁场作用下，既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性，可以被磁铁所吸引的特性。磁流体由3种主要成分组成： 1）固体铁磁体微粒（Fe3O4）； 2）包覆着微粒并阻止其相互凝聚的表面活性剂（稳定剂）； 3）载液（溶媒）。

磁性流体密封技术

■磁性流体密封技术磁性流体密封技术是在磁性流体的基础上发展的，当磁性流体注入具有磁场的间隙中时，它可以充满整个间隙，成为一种液体“O型密封圈”。磁性流体真空进给装置是一种把旋转运动传入真空容器的装置，其基本构成为一个永久磁场，两个磁极，一个磁性转动轴和磁性流体。传动轴是一个多级结构，由磁极和转轴组成。在每级环形间隙中，充满了磁性流体。在理想状态下，所有磁性流体密封在每一级极间与磁极之间，形成一系列的“磁性流体密封圈”。每级“磁性流体密封圈” 能随的压差0.15-0.2个大气压，整个区域的随能力为密封圈子总的承压能力，为适应真空环境，磁性流体密封圈标准设计压力大于两个大气压，所以说是绝对安全的。 Magnetic fluid Sealing Technique Sealing techniques of magnetic fluid take advantage of response of Magnetic fluids. When a Magnetic fluid is placed into a gap between the surfaces of rotating and stationary elements in the presence of magnetic fluid, it assumes the shape of a"Liquid O-ring" to comple电话y fill the gap. The magnetic fluid vacuum rotary feed through is a device that transmits rotary motion into a vacuum chamber. The basic components are permanent magnet, two pole pieces, a magnetically permeable shaft and Magnetic fluid. The shaft (of pole pieces) contains a multistage structure, completed bye the pole pieces and the shaft, concentrating magnetic flux in the radial gap under each stage. In the ideal situation, all flux lines are confined under each stage, and none are in interstate region. The magnetic fluid is trapped and

磁流体及其应用

磁流体及其应用【大比特导读】对新型特殊的功能材料—磁流体的发展历程、分类、理化特性、制备方法作了简单描述，对其应用领域进行了较详细地介绍。 1 前言磁性吸引力，当外加磁场作用时，表现出磁性。磁流体由纳米磁性颗粒、基液和表面活性剂组成。它是把纳米数量级（10纳米以下）（用过滤方法把粗颗粒去掉）的磁性固体颗粒包裹一层长链的表面活性剂，均匀地分散在基液（也叫媒体）中形成的一种均匀稳定的胶体溶液。一般常用Fe3O4、Fe2O3、Ni、Co等作为磁性颗粒，以水、有机溶剂(NaOH)、油等作为基液，以油酸（油酸钠溶液）等作为活性剂防止团聚，即可生成黑色的、分散质粒子的直径在5.5~36nm的磁流体。由于磁性颗粒很小，表面又有活性剂，故磁流体中每一颗粒都是分离的，而且能抵抗颗粒间的相互吸引力不使它们凝聚。它们在热布朗运动下，能稳定地悬浮在载体中，在正常情况下，它是稳定的，这表示，它在极强的磁场下，它内部的颗粒也不凝聚，也不会沉淀。由于磁流体具有液体的流动性和固体磁性材料的磁性，使得磁流体呈现出许多特殊的磁、光、电现象，如法拉第效应、双折射效应和线二向色性等。这些性质在光调制、光开关、光隔离器和传感器等领域有着重要的应用前景。 2 发展历程 1832年法拉第首次提出有关磁流体力学问题。他根据海水切割地球磁场产生电动势的想法，测量泰晤士河两岸间的电位差，希望测出流速，但因河水电阻大、地球磁场弱和测量技术差，未达到目的。1937年哈特曼根据法拉第的想法，对水银在磁场中的流动进行了定量实验，并成功地提出粘性不可压缩磁流体力学流动（即哈特曼流动）的理论计算方法。1940~1948年阿尔文提出带电单粒子在磁场中运动轨道的“引导中心”理论、磁冻结定理、磁流体动力学波（即阿尔文波）和太阳黑子理论，1949年他在《宇宙动力学》一书中集中讨论了他的主要工作，推动了磁流体力学的发展。1950年伦德奎斯特首次探讨了利用磁场来保存等离子体的所谓磁约束问题，即磁流体静力学问题。受控热核反应中的磁约束，就是利用这个原理来约束温度高达一亿度量级的等离子体。1951年，伦德奎斯特给出一个稳定性判据，这个课题的研究至今仍很活跃。美国是世界上研究磁流体发电最早的国家，1959年，美国就研制成功了11.5千瓦磁流体发电的试验装置。60年代中期以后，美国将它应用在军事上，建成了作为激光武器脉冲电源和风洞试验电源用的磁流体发电装置。

密封技术发展史

’2001上海PTC展览会　技术报告会论文密封技术发展史作者：Gerd Lorber(德国）翻译：董静密封技术已渐渐发展成为一个专门的课题，而其本身的发展过程及在实际应用中的重要性也确实值得我们去探索和研究。也许大家对此会十分惊讶，但事实确实如此：早在15世纪，Leonard do Vinci就应用有弹性的材料为当时的提水机制作了“密封件”（图1）。这种“密封件”一直被沿用到1700年左右的阿基米德时代，那时的提水机内又被加入了一种皮制的衬垫，即密封件。尽管这种皮密封件现在已经很少见了，但它仍被应用在某些特殊的场合中。工业上应用弹性材料作为密封件始于19世纪初。1856年，一种圆形的，用弹性材料做成的圈被应用于蒸汽机上。类似的密封技术被载入1886年的法国专利，并被应用到流体泵上。（图2）图1：Leonard do Vinci的“密封件”图2：1886年法国专利的活塞密封件关于此类圆形圈的进一步的研究开发和应用，是由丹麦的发明家和机械制造家Niels A. Christensen完成的。他在从1926年到1933年在美国的Midland Steel, GoodYear及ACME公司工作期间，设计了液压缸和与之相配的密封系统，此技术于1930年公开发布。他1933年申请的的圆圈状的密封件获得了1938年颁发的大奖。（美国专利员2.115,383) 然而在实际的应用中很快就显示出了这种圆形圈（即O型圈）在动态密封（往复运动）中的局限性。这就导致了有截面形状，且被装入沟槽中用以防止其移动的密封件的发展。一个很好的例子就是1940年Douglas的 “三角形密封件”（图3）。这种形状的密封件曾在当时的航空工业上得到了广泛的应用。而且至今它还对那些要求在低温下具有高度安全性和高寿命的密封件的设计有着相当的影图3：Douglas公司的三角形密封件响。派克公司（Parker）是世界上最早生产O型圈和带有截面形状的密封圈的公司之一。早在1947年，派克（Parker)就通过了美国航空工业的种种苛刻的检查，获准为其生产提供密封件。派克的德国分公司Parker-Praedifa更继承了这种传统，且在产品质量方面都有了进一步的发展。当代的带有截面形状的密封件的起源，都可以追溯到弹性橡胶发明之前，那时由麻类植物，动物皮毛及棉花合成的密封材料被统称为Packing，意为有组成的衬垫。在1930年，由于传统的液压介质由水改为工业油和其他更加粘稠，且润滑性能更好的介质，导致了密封件材料及其截面几何形状的进一步发展。应用水作为液压介质的一个生动的例子就是伦敦的塔桥。它建于1885年到1894年之间，并由Wales王子于1894年6月30日正式为塔桥剪彩。塔桥的液压缸由水压机和活塞泵驱动。这种驱动形式一直沿用了许多年，这座“会动”的塔桥及其整套的驱动系统都是由Armstrong Mitchel设计的，并于1890年安装成功。考虑到这座桥的年龄，英国人为其制定了一套严格完整的检修程序，每5年都要对其进行一次彻底的检修，这其中包括对液压缸密封件的检查。在最近的十年中，塔桥平均每年开合450次。今天，这塔桥平均每周开合9次，每次持续12分钟。从塔桥建成至今，在这么长的时间内，它的液压缸及其密封件的工作都非常的安全可靠，从未发生过桥面上升过程中突然落下，砸沉过往船只的事情。（图4）

中国密封现状分析

密封技术发展现状及与国际研究技术的差距分析(组图) 2010年05月14日09:03 本文阐述了密封学的概念、研究容和研究意义，综述了目前橡塑密封、机械密封和填料密封技术的现状，分析了我国与世界密封技术先进发达国家在研究水平和新产品开发能力上的差距，并就我国未来密封领域研究的重点提出了若干建议。 1密封技术现状 1.1橡塑密封[3-10] 1.1.1新材料和新工艺的应用新材料和新工艺的应用推动了橡塑密封技术的快速发展，不仅使橡胶材料拥有了良好的低摩擦性能，而且还使橡胶材料具有高强度等力学性能指标。如，20世纪70年代美国杜邦公司开发了氟弹性体Kalrez（称为全氟醚橡胶），日本大金公司和前联也开发出此类产品。该橡胶具有聚四氟乙烯的耐热、耐化学稳定，能耐氟溶剂以外的一切溶剂，由全氟醚橡胶加工的密封制品可以在260~290℃下长期使用，间断使用温度可达到315℃，是目前耐热性能最好的氟橡胶。特种工程弹性体（ACM、ECO、FKM、HNBR等）在特殊工况下取代NBR等低性能耐油橡胶；对橡胶表面进行低摩擦化改性处理，如喷涂PTFE 氟塑料涂层或采用FEP（氟化丙烯）和PFA（全氟化合物）等氟塑料

包覆橡胶来制造低摩擦、高耐磨橡胶，提高产品耐介质性能（溶剂、强酸、强碱）以及抗压和耐温等级；橡塑材料的极限化改性和纳米技术改性，可提升橡塑材料力学性能和赋予一些特殊功能。由杜邦公司研发生产的高性能全氟橡胶FFKM具有耐高温、耐燃气和强烈的化学腐蚀，弹性好，压缩永久变形低，弹性好等优点，在化工、食品、印刷、半导体等行业应用。与此同时，新材料和新工艺的应用也使工程塑料具有优良的摩擦学特性、化学稳定性和耐温性能，主要包括： (1)聚氨酯（PU）材料的高性能化：一是提高其高低温性能、压缩永久变形性能以及耐介质性能，如Parker公司的改性PU可长期耐温120℃。二是对PU进行低摩擦化改性，如Simrit公司独家推出用自润滑材料浸润获得的PU92AU21100，具良好的润滑性，耐超低温性能达到了20K（-253℃）。 (2)聚四氟乙烯（PTFE）复合改性与应用：为了克服PTFE的某些物理性能方面的缺陷，采用PTFE材料为基体与各种有机或无机填料复合，如石墨、铜粉、碳纤维（CF）、聚酰亚胺（PI）、聚醚醚酮（PEEK）、聚甲醛（POM）和聚苯硫醚（PPS）等材料复合，开发出适用于不同应用情况下的产品。膨体聚四氟乙烯是将聚四氟乙烯经拉伸、膨化后形成的具有强韧而多孔型、高度纤维化的新材料，不但保持了聚四氟

磁流体分离技术在环保领域的应用

磁流体分离技术在环保领域的应用赵毕清（单位：西北工业大学应用物理系陕西西安 710129）摘要：介绍了磁流体的基本特性；磁流体分离技术的原理；详述了磁流体分离技术在节能环保领域的应用；提出磁流体分离技术的应用前景展望。关键词：磁流体分离技术磁流体应用 —————————————————————————————————————— 引言：磁流体的研究开始于20 世纪30 年代末。1965 年,美国将其应用于宇宙服的磁性密封。1945 年比利时人Vermefiven T 应用水的磁化处理锅炉用水,并且获得了专利。20 世纪中叶起,美国、原苏联及日本等国掀起了“磁处理研究”热潮。磁分离技术首先应用于选矿和瓷土工业。20 世纪60 年末,前苏联开始用磁凝聚法处理钢铁厂的除尘废水。1970 年美国研究用磁絮凝法处理钢铁、食品、化工和造纸等工业废水。纽约的倍谢姆钢铁厂安装了磁分离设备。1974 年瑞典等国开始用磁盘法处理轧钢废水。1976 年日本用磁盘法处理平炉、转炉除尘污水,均取得良好效果。1977 年美国和日本等国用高梯度磁过滤器处理钢铁工业废水,在滤速达170 mPh 的情况下,出水悬浮物< 15 mgPL 。近几年来,我国在这方面的研究也很活跃。近年来环境问题成为全球关注的焦点，我国也提出建设节能环保型社会的目标。基于磁流体研究的磁分离技术越来越成熟，在节能环保方面的应用越来越广泛。磁流体：磁流体是由平均10nm 左右的铁磁性或亚铁磁性微粒表面包覆一层界面活性剂分子，均匀分散在基液中构成的，其组成如图1 示。载液可以是水、煤油、石蜡油等。磁流体在重力场和磁场作用下是稳定而不沉积的。这是由于处于重力场或磁场中的磁粒子的热能和重力能、磁场能处于同一数量级上。并且，裹覆在磁粒子表面的表面活性剂具有聚合链。因此，分子间的空间排斥阻止了磁粒子的接触，从而避免了因范德华力引起的粒

磁流体密封的磁场有限元分析

https://www.360docs.net/doc/731815192.html, 磁流体密封的磁场有限元分析孙明礼，李德才，何新智，白博海北京交通大学机电学院，北京（100044） E-mail ：sunmingli1@https://www.360docs.net/doc/731815192.html, 摘要：介绍了磁性液体密封的理论，并应用ANSYS 有限元分析软件对一个三槽四齿密封结构进行磁场有限元分析，通过对计算结果进行的分析和讨论，结果表明，转轴侧极齿两侧磁场强度差决定密封装置的密封能力；密封间隙不宜超过0.3mm 。关键词：磁流体；密封；磁场中图分类号：TH136 文献表示码：A 1 引言磁流体密封是近年来迅速发展起来的一项新技术，具有1）严密的密封性2）不可测量的泄漏率3）长寿命4）可靠性高 + 5）没有污染6）能承受高转速7）最佳的扭矩传递8）低的粘性摩擦9）磁性流体密封即使在中断运行时，也不像弹性密封在停机期间，受增塑和驰豫的影响等优点。可以在高速下运行，尤其在旋转轴密封中具有独特的优越性[1]。磁流体密封原理是利用永久磁铁在转轴和极齿间的密封间隙内产生强磁场，将磁性流体固定在密封间隙内，形成液体0形密封环，磁场力和外界压差相平衡而实现介质密封。但目前普遍采用的磁流体密封结构其密封间隙很小，间隙内的磁场很难直接测量，一般通过解析方法进行近似计算，这样就很难了解间隙磁场的实际分布情况。邹继斌、Sama 等对磁流体密封的磁场问题进行了计算[2-4]，本文利用ANSYS 软件对密封间隙内的磁场进行深入分析。 2 密封理论根据磁性流体力学分析，对旋转轴密封，磁性流体内部压强为： ()H p MdH r gh C φρ=+++∫（1）式中，M 表示磁性流体的磁化强度；H 表示磁场强度；ρ表示磁性流体密度；g 表示重力加速度；φ( r)表示与转速、磁极形状及半径有关的函数，转速为零时，φ( r)=0；h 表示磁性流体深度；C 表示由边界条件确定的积分常数。设低压边和高压边磁性流体与被密封介质的分界面分别为1和2，当考虑分解面上介质跃变引起的应力跃变时，则磁性流体密封压差公式为： 2 1 2121()()() H H p MdH r r g h h φφρ?=+?+?∫ 0211 ()2 t t M M μ?? （2）式中， M t 为磁化强度的切向分量，r 为半径. 一般地，外磁场较强，磁流体饱和磁化．M=Ms(磁性流体的饱和磁化强度)。式 (2)右边第五项可以忽略不计，且重力远小于磁场力，因而密封压差可以近似地表示为： 2121()()()s p M H H r r φφ?=?+? （3）如果是磁性流体静止密封，式（3）密封压差可进一步简化为： 21()s p M H H ?=? （4）由（4）式可知，在磁性流体饱和磁化强度一定的情况下，只有尽量提高ΔH 的值才能有效提高密封压差[3-6]。 3 静态磁场分析在ANSYS 的前处理器中创建磁流体密封的物理环境。采用plan53单元并将此单元的的k3选项修改为对称，将磁流体密封的三维轴对称问题简化为二维平面问题。极靴和转轴的材料分别为电工纯铁和45＃钢，永磁材料为N40型的Nd-Fe-B 。由于磁性流体的

密封技术

1.密封材料在超高压力下的密封材质受到强烈的挤压，易于产生塑性流变。升压过程中液体介质会发热，由于超高压升压压差大，瞬时温升高，促使塑性流变加剧，造成密封材料变形量大甚至击穿。而超高压力下的密封材质的弹性丧失也将使密封性能急剧下降。所以一般的密封材质是难以承受苛刻的超高压条件的。当压力在100MPa以下时，塑性材料如橡胶、皮革、氟塑料尚可使用。当压力高于100MPa时则需采用具有一定韧性的硬质材料如铝、紫铜、铅铍青铜等。 2.密封结构图2为超高压静密封的几种常见形式，借助于螺纹力强制密封件与被密封件之间产生一定的接触应力而达到密封的结构形式。通过螺纹可调节接触压力，对密封进行调节和补偿。常用于100MPa以下的压力、要求不高的场合。图3为几种自紧或半自紧超高压静密封的结构形式。图a为最简单的O型圈密封结构，由于O型圈多由橡胶制成，一般用于70MPa以下的系统。选用时应慎重考虑O型圈的硬和变形率。另外带挡圈的O型圈可耐压200MPa 左右的压力。金属O型圈密封可承受350MPa，甚至700MPa的压力。图b的结构在组装时即施加了预紧力，较适于频繁压力升降和压力变化大的场合。图c的结构中，密封件在轴向可移动，依靠液体的压力对密封件施加挤压力而实现密封，液体压力越大，密封越好，密封压力可达500MPa 左右。超高压动密封主要指往复式动密封，主要依靠间隙密封和填充材料来实现。间隙密封

多采用弹性圆筒衬套结构。图4为混合采用自紧间隙密封和强制填料密封的结构形式。V形密封填料在螺纹力的作用下受压强制密封，当填料采用铍青铜等制作时，可达到1000MPa 左右的超高压动密封效果。（四）超高压液压介质超高压力下液体介质稠化与否取决于它的超高压黏度特性；超高压力下液体介质的压缩量和弹性则取决于它的体积弹性模量。体积弹性模量越高则介质体积压缩量和弹性越小。大多数矿物油在高于400MPa压力下呈稠脂状。但60％的煤油和40％的变压器油混合，在1000MPa压力时也能很好地工作。丙三醇（即甘油）是一种良好的超高压液压介质。它在1400MPa压力下也能保持良好的流动性，并且还具有很高的体积弹性模量。通常它以水—甘醇混合液的形式实际应用。水虽然具有很高的体积弹性模量，但由于水会锈蚀金属，又不易密封，故主要用于耐压试验。能用于超高压系统的介质还有蓖麻油、凡士林油等。混合介质的应用能获得较理想的效果。如蓖麻油—酒精、蓖麻油—矿物油混合液在700~1125MPa 压力下仍能保持良好的流动性。四、结语很多工业生产部门和科学实验领域采用了超高压液压技术。超高压液压技术的不断发展也为科研和生产提供了新的技术、工艺和试验手段。作为一项新技术，超高压液压技术虽不十分完善与成熟，但在科研生产中已经发挥了重要作用。［参考文献］［1］雷天觉.液压工程手册［S］.北京:机械工业出版社,2002. ［2］戴东华.液压缸的密封问题及改进［J］.液压与气动,1999,（4）.