科技成果——磁性液体密封的关键技术

科技成果——磁性液体密封的关键技术技术开发单位北京交通大学

技术简介

磁性液体密封是一种新型的密封方式，具有零泄漏、长寿命、高可靠性等优点。磁性液体是由直径为纳米量级的磁性固体颗粒均匀分散在基载液中而形成的一种稳定的胶体溶液，这种溶液即使在重力场、电场、磁场作用下也能长期稳定的存在，不产生沉淀与分离。磁性液体既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性，因此有着广泛的应用和很高的学术价值。

利用磁性液体对磁场的响应特性，把磁性液体注入到由高性能的永磁体、导磁良好的极靴和转轴所构成的导磁回路的间隙中，会形成数个磁性液体“O”型圈，当磁性液体受压差作用时，会在非均匀磁场中移动，不均匀磁场就会使磁性液体产生对抗压差的磁力，进而达到新的平衡，这样就起到了密封的作用。磁性液体密封的应用范围极其广泛，密封适应性强，无论是静态密封还是动态密封，无论是旋转密封还是往复密封，都可以应用。在某些方面，它的优点是传统密封方式无法比拟的。

因而包括美国航空航天局NASA公司在内的世界各国的军工单位一直以来都非常重视磁性液体密封的发展和应用。美国航空航天局（NASA）2011年在其官方网站上指出，磁性液体密封是今后十年内重点研究的领域之一。磁性液体密封方面已建设中试生产线，全面验证了核心技术、工艺和设备，准备进入规模化生产线建设阶段。

主要技术指标

泄漏率＜10-12Pa•m3/s；密封寿命＞10年；线速度＞20m/s。

技术特点

（1）零泄漏：在动态和静态测试中，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10-12Pa•m3/s，通常人们称为零泄漏；

（2）使用寿命长：一般寿命在十年以上；

（3）高可靠性：磁性液体密封装置包括一块简单的永磁体、极靴和少量的磁性液体，唯一会产生磨损的是轴承，因而可靠性高；

（4）完全无污染：由于没有机械磨损，液体密封环不产生污染系统的粒子；

（5）能承受高转速：最高可承受几十万rpm的高转速;

（6）最佳的扭矩传递：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；

（7）低的粘性摩擦：磁性液体粘性摩擦小，并不依赖于密封所加的压力，因而运转平稳。

技术水平国际领先

适用范围

各类真空炉，烧结炉，钎焊炉，淬火炉，热处理炉，单晶硅炉，真空泵，镀膜机，化学气相沉积设备，离心束刻蚀机、分子泵、超高速离心机、鼓风机等设备。

专利状态授权专利40项

技术状态批量生产、成熟应用阶段

合作方式

（1）投资需求。寻求投资扩大产能，共需资金2800万元。建设高性能磁性液体制备生产线需求资金800万元，建设磁性液体密封生产线1200万元，建设磁性液体及磁性液体密封性能检测平台800万元。

（2）合作研发。与各真空厂商，密封圈等辅助密封厂商、大型鼓风机制造厂等上下游厂商及控股股东展开合作，共同开展磁性液体密封的广泛应用和推广工作。

预期效益

磁性液体密封广泛应用于能源、军工和石化等行业，预计到2020年，磁性液体密封的产业化在全国市场容量可达720亿元，其中北京市市场容量达到147亿元。