液体式真空动密封的结构及特点

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)沈阳工业大学化工装备学院 作者:王德喜

  目前,液体式真空动密封有两种形式。

  (1)液态金属真空动密封

  液体用于真空动密封的结构原理如图3 所示。

采用液体密封物质的真空动密封结构原理

图3 采用液体密封物质的真空动密封结构原理

  图3(a)采用液体薄膜密封,它是利用小间隙中液体薄膜的表面张力和压差的平衡状态来实现的。在转轴处于静止状态时,其可靠的密封条件是:

δ<2γ/p1

  式中γ———流体的表面张力,其值见表1;

  p1———密封外侧的压力。

  图3 (b) 是液体压差密封的装置, 其中(p1-p2)应该等于液柱高ΔX 的压强,为了减小所需的液柱高度,一般把密封器设置在真空室与单独抽真空的中间室之间。这种装置的缺点是它只能用于轴处在垂直的位置,而且需要设置中间抽气室。一旦中间室的压力增大,则会产生向真空室喷出密封流体的危险。

  液体密封在高温下工作时,流体的蒸汽有污染真空室的可能性。几种易熔金属的蒸汽压力值见表2,由表2 可见,这些金属作为液态密封物质是可以的。

表1 几种液体的表面张力

几种液体的表面张力

表2 易熔金属的蒸汽压力

易熔金属的蒸汽压力

  (2)磁流体真空动密封

  磁流体就是由磁性纳米颗粒,经过特殊处理将其均匀地分散到具有很低饱和蒸气压的液体(载液)中,通过分散剂与液体混合后既不沉淀,又不凝固的一种固液相结合的胶状液体。它既有液体的流动性又具有磁性。磁流体真空动密封就是基于这种特性而实现的,其原理如图4 所示。圆环形永久磁铁1,极靴2 和放置轴3 所构成的磁性回路,在磁铁产生的磁场作用下,把放置在轴与极靴顶端缝隙间的磁流体4 加以集中,使其形成一个所谓的“O”形环,将缝隙通道堵死而达到密封的目的。这种密封方式可用于转轴是磁性体[图4(a)]和非磁性体[图4(b)]两种场合,前者磁束集中于间隙处并贯穿转轴而构成磁路,而后者磁束不通过转轴,只是通过密封间隙中的磁性流体而构成磁路。

磁流体的真空动密封原理及其密封方式

图4 磁流体的真空动密封原理及其密封方式

  这种密封技术具有如下特点。

  ①磁性流体密封真空转轴可消除密封件与轴间接触所产生的摩擦损失,提高轴的转速(可达120000 rpm),极大地减少泄漏。如果采用低蒸汽压的磁性流体,可将真空室内的真空度维持在1.3×10-7 Pa 以上。而且与固体密封相比较可以极大地减少功耗。

  ②磁性流体的密封结构简单、维护方便、轴与极靴间的间隙较大,因此可不必要求过高的制造精度。

  ③磁性流体在密封空隙中是由磁铁所产生的磁场所固定,因此转轴的启动和停止较方便。这种密封装置的缺点是磁性流体在高温下难以稳定,工作温度一般在-30℃~120℃之间,轴在过高或过低温度下工作时须采用冷却或升温措施,从而使密封结构复杂化,适用介质的种类范围窄,耐高压能力差。

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