磁性流体密封技术

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      “磁性流体密封”是一个来自美国航天局空间项目的典型派生技术,至今已有三十多年的历史。最初的开发用于在外层空间失重的条件下推动火箭燃料,这种利用磁力来控制流体的技术已经被有关工程技术人员推广应用到地面上。磁性流体主要由三个部分构成:载流体(通常为低蒸汽压的碳氢化合物或者碳氟化合物)、表面活化剂(一种化学粘结剂)和磁性颗粒(极小的磁铁矿球)。表面活化剂将磁性颗粒粘结到载流体中使之成为胶态悬浮体,从而产生相应的流体磁性。在过去三十年中,这种简单的密封原理已应用在众多的结构中,有无数的磁性流体密封在运行。它能够对真空回转装置的轴进行密封。这类装置遍及半导体和真空工业中,上述工业依靠磁性流体密封无泄漏、不磨损的特点来提供恒定的质量。计算机磁盘驱动器行业已经安装了数百万的磁性流体密封,用作驱动器电机和精密存储装置之间的隔离密封。这种密封的优势就在于:较低的安装成本和可靠的使用寿命。

     磁性流体密封的主要部件包括一种磁性流体、一个磁铁环、二个磁极片和一个可导磁的轴或轴套。由固定极片和转动轴形成的磁回路根据极性将磁通量集中在极片下的径向间隙内。当将一种磁性流体加到径向间隙时,它就呈现“液态O形环”的形式,并且在轴的四周形成一个无泄漏的密封。所有磁性流体密封均具有下列固有的特性:无需外部动力;不产生接触,无磨损;轴静止或转动时无泄漏;长而可靠的使用寿命;低的转矩和最小的能耗。磁性流体密封还具有独特的自行恢复的特点。当过高的压力通过磁性密封时,密封区域内短时间的过高压力会使一部分磁性流体瞬时从轴的四周排出,在超压状态期间,磁性流体保持封闭在密封体内,当干扰状态结束后,仍以原压力重新形成密封。

     专门为泵设计的基于磁性流体密封技术的新型辅助集装式密封,是目前泵制造厂和用户可以替代磁力驱动泵和复杂双重密封系统的一种经济有效的密封方法,而且它易于在现有的泵上重新改装。用这种经过充分验证的技术密封的泵可以满足最严格的析出物控制条例。磁性流体集装式密封是一种辅助的二次密封,它与主机械密封相结合,形成一个挥发性有机物保护系统。由磁性结构和磁性流体形成的“液体O形环”防止了主密封蒸汽泄漏逸出,从而在泵轴周围形成一个密闭式密封。

     经过数年的生产运行之后,泵用户一致认为磁性流体密封具有下列优点:对现有的泵可以进行简单的重装改进;静态和动态两种条件下的泄漏为零;较低的安装和使用成本;仪器仪表简单,便于监控;能够在原位重新装填和测定压力;检修要求低;无阻挡液或复杂的密封辅助系统;无磨损件,维护明显减少。

    基本的泵用集装式密封的结构是按照整个泵工业的通用验收要求设计的。通过装有可选用的冷却装置(适用于高温装置)或者可选用的气体净化系统(保护密封元件免受环境腐蚀),集装式密封可以应用于更广泛的领域。这种密封技术还有独特的准确监控主密封性能的能力,并且能在严重事故发生前预测故障或识别问题。由于二次磁性流体密封拦截了全部主密封的蒸汽泄漏,所以一个简单的流量计就可准确地监控主密封,并且在泄漏过大时发出报警信号。正在研究的新进展包括装在集装盒内的一种整体高压液体密封。这种密封在主机械密封严重失效时将充当一个安全装置。另一项研究计划是开发一种返回到泵吸入侧的独特方法,主密封逸出的蒸汽和微小液体泄漏量可以由二次集装式密封封闭。这样就可以取消火炬或其它排放装置并且最终形成一个闭式的挥发性有机物回收系统。

    磁性流体密封技术对于密封泵泄漏的析出物早已证明是100%有效的。随着流程工业的设计人员和用户对这种技术的逐渐认识和了解,这种密封技术的使用范围将日益扩大。它很有可能成为未来工业界迎接环境密封挑战的一种经济有效的方式。

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