大直径大间隙磁性液体静密封的实验研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
重力对磁性液体密封性能的影响
磁性液体密封是磁性液体最重要最成熟的应用之一。

通常，在分析磁性液体的密封性能时重力被忽略，但随着磁性液体应用的发展，有些工况重力会严重影响磁性液体密封的密封性能，甚至导致密封失效。

本文通过实验研究了大直径大间隙的磁性液体密封的密封性能，分析了密封失效的原因，探讨了重力对密封性能的影响，提出了密封极限尺寸的概念。

对于通常密封间隙的磁性液体密封，极限尺寸大约为1.57 m。

随着密封间隙的增大，间隙里磁场的减弱，极限尺寸减小。

磁性液体是一种新型的功能材料，既具有液体的流动性，又有磁性材料
的磁性。

因此，通过控制磁场，可以对磁性液体进行定位、定向移动，可以改变磁性微粒的聚集形式、浓度等; 同时磁性液体还具有许多独特的性质，如磁化特性、磁粘特性、温度特性、磁光特性等。

这些独特的性质，决定了磁性液体应用的广泛性，目前涉及的应用或研究主要包括密封、传感器、润滑、研磨、减震、扬声器、生物医学等领域。

磁性液体密封是磁性液体最重要最成熟的应用之一，它是一种非接触式
的液体密封，具有密封性能好、泄漏率低、摩擦力矩小、寿命长等特点，真空技术网(chvacuum/)认为磁性液体密封在许多场合具有不可替代的作用。

通常情况下，重力相对于磁场力较小，在研究磁性液体密封的性能时，
重力都被忽略。

本文研究了重力对磁性液体密封性能的影响，提出了密封极限尺寸的概念。

1、磁性液体密封的原理和分类磁性液体密封原理如磁性液体密封根据轴与极靴是否相对运动，可分为动密封和静密封两大类; 而按照轴与极靴的运动形。

磁性液体大间隙旋转密封装置的设计及实验研究邢斐斐;季君【摘要】针对大型船舶装备中大功率电机冷却蒸发介质的密封问题,设计一种五级九齿大间隙磁性液体与磁性润滑脂组合旋转密封装置,该装置适用于大型船舶高横摇性、高腐蚀性的环境场合.通过耐压公式的理论推导,得到密封耐压能力随磁性液体的饱和磁化强度、磁性润滑脂的屈服应力和密封间隙内磁场梯度的增大而增大的结论.采用ANSYS对该装置间隙内的磁场分布进行有限元分析.在密封实验台上对该装置进行密封耐压实验,结果表明:在最大间隙0.7 mm时,其单级耐压能力仍能达到18 kPa,密封能力随转速的递增保持稳定.理论和实验表明,设计的该密封适合具有腐蚀性环境下的大功率电机或其他高振动装备的大间隙密封场合.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2019(044)002【总页数】5页(P87-91)【关键词】磁性液体;旋转密封;磁性润滑脂;大间隙密封【作者】邢斐斐;季君【作者单位】北京电子科技职业学院北京100176;北京电子科技职业学院北京100176;清华大学机械工程系北京100084【正文语种】中文【中图分类】TH122;TH136磁性液体密封是依靠液体材料填充密封间隙的方式而实现密封功能的，具有许多传统机械密封无法超越的优点。

磁性液体密封结构设计主要包括磁性液体密封件各元件的材料选择、极靴齿形的设计、极靴与导磁套的间隙选定、耐压级数的确定以及磁路的合理计算、轴承组件与磁芯的相对位置等[1-3]。

目前,采用普通磁性液体密封液体介质仍然是一个未解决的难题。

主要原因在于界面不稳定性引起的掺和和磁性液体基载液与密封介质的互溶[4-5]。

在此方面，人们已经提出了各种解决方法，如空气隔离法，橡胶辅助密封隔离法、水银环隔离法等[6-7]。

大型船舶由于其高横摇性，决定了其动力装备——发动机具有超大功率。

某大型船舶所用电机的额定功率达几百千瓦甚至于几兆瓦，电机运转过程中发热量非常大，为了使其正常工作，需要用氟利昂(Freon)对其进行冷却。

专利名称：研究磁性液体密封机理的实验装置专利类型：发明专利
发明人：李德才,丁一
申请号：CN201110021130.X
申请日：20110119
公开号：CN102175560A
公开日：
20110907
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种研究磁性液体密封机理的实验装置，属于机械工程密封技术领域，特别适用于磁性液体密封机理的实验研究。

该装置的圆环形磁铁(1)的内圆与透明玻璃管(2)外圆套联，玻璃管的两端用第一、第二橡胶塞(7、8)密封；圆环形磁铁安装在塑料支架(10)上；磁性液体(3)悬浮在圆环形磁铁与玻璃管套联部位的玻璃管的内孔中；第一气压计(4)通过管路与透明玻璃管内，磁性液体上部的空间相通，密封固定在第一橡胶塞上；第二气压计(5)通过管路与玻璃管内，磁性液体下部的空间相通，密封固定在第二橡胶塞上；气体加压装置(6)通过管路及其管路上的阀门(9)与玻璃管内，磁性液体上部的空间相通，并密封固定在第一橡胶塞上。

申请人：北京交通大学
地址：100044 北京市海淀区西直门外上园村3号
国籍：CN
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磁性液体在密封中的应用研究磁性液体在密封中的应用研究作者：王虎军来源：《数字化用户》2013年第23期【摘要】磁性液体是一种新型的功能材料，既具有液体的流动性，又有磁性材料的磁性。

磁性液体独特的性质，决定了磁性液体应用的广泛性。

磁性液体密封是磁性液体最重要的应用之一。

本文着重介绍了磁性液体密封的原理及应用情况。

【关键词】磁性液体密封研究一、磁性液体磁性液体（Magnetic Fluid），又叫磁流体、磁性流体或铁磁流体（Ferrofluid）。

它是由直径约为10nm的磁性固体微粒在特定的表面活性剂的作用下均匀分散到基液中与其混合而成的一种固液相混的胶体溶液。

微粒与载液通过表面活性剂浑成的这种液体即使在重力场、电场、磁场作用下也能长期稳定的存在，不产生沉淀和分离。

磁性液体主要由基载液、磁性微粒和表面活性剂组成。

其中，磁性微粒是磁性液体的核心部分，磁性微粒的材料通常有Fe3O4，γ-Fe2O3，MeFe2O4（Me=Co、Mn、Ni等），Ni，Co，Fe，FeCo 和FeNi合金等。

基载液是磁性微粒存在的载体，通常要满足低蒸发率、低粘度和高稳定性、耐高温和抗辐射等条件，通常所选用的基载液有水、煤油、酯及二酯、氟碳基化合物、硅酸盐类等，目前国内，以酯及二酯类基载液所制磁性液体最为稳定和实用。

表面活性剂对于磁性液体十分重要，它决定着磁性液体是否能制成及是否稳定，它就像一个小型“弹簧”一端稳定固定在磁性微粒的表面，一端伸向基载液，一方面防止磁性微粒氧化，另一方面消弱静磁吸引力和克服范德瓦尔斯力，防止磁性微粒的聚集。

二、磁性液体的应用磁性液体是一种新型的功能材料，既具有液体的流动性，又有磁性材料的磁性。

因此，通过控制磁场，可以对磁性液体进行定位、定向移动，可以改变磁性微粒的聚集形式、浓度等；同时磁性液体还具有许多独特的性质，如磁化特性、磁粘特性、温度特性、磁光特性等。

这些独特的性质，决定了磁性液体应用的广泛性，目前涉及的应用领域主要包括密封、传感器、润滑、研磨、减震、扬声器、生物医学等领域。

钢管水压试验机大间隙密封原理及应用丁超;邵紫艳【摘要】为了提高钢管水压试验的工作效率,延长水压试验中密封系统的使用寿命,设计了一种组合式大间隙径向密封.该大间隙密封由聚氨酯支撑胶环,扇形块和L形块组成.介绍了大间隙径向密封的设计原理,分析了影响大间隙密封使用寿命的因素,并给出了相应的解决措施.实际使用结果表明,该组合式大间隙径向密封有效地满足了油套管高压力水压试验机的技术要求,现场使用寿命超过了3 500次,具有不损伤钢管、节奏快等优点.%In order to improve the work efficiency of steel pipe hydrostatic test,extend the service life of sealing system in hydraulic pressure test,a kind of combined large gap radial seal was designed.This large gap seal was composed of polyurethane support rubber ring,fan-shaped block and L-shaped block.In this article,it introduced the design principle of large gap radial seal,analyzed the factors affecting the service life of the large gap seal,and gave the corresponding solution measures.The practical use results showed that the combined large gap radial seal effectively meet the technical requirements of tubing and casing high pressure hydraulic testing machine,the field service life exceeds more than 3 500 times,has the advantages of no damage to steel pipe,fast cadence etc.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2017(040)001【总页数】4页(P46-49)【关键词】钢管;水压机;大间隙密封;寿命影响【作者】丁超;邵紫艳【作者单位】宝鸡钢管西安石油专用管公司,西安710201;宝鸡石油钢管有限责任公司销售总公司,陕西宝鸡721008【正文语种】中文【中图分类】TE905Abstract:In order to improve the work efficiency of steel pipe hydrostatic test,extend the service life of sealing system in hydraulic pressure test,a kind of combined large gap radial seal was designed.This large gap seal was composed of polyurethane support rubber ring,fan-shaped block and L-shaped block.In this article,it introduced the design principle of large gap radial seal,analyzed the factors affecting the service life of the large gap seal,and gave the corresponding solution measures.The practical use results showed that the combined large gap radial seal effectively meet the technical requirements of tubing and casing high pressure hydraulic testing machine,the field service life exceeds more than 3 500 times,has the advantages of no damage to steel pipe,fast cadence etc.Key words:steel pipe;hydraulic tester;large gap seal;effects of working life 钢管水压试验机是广泛应用于钢管行业的大型自动化检测设备[1]，目的是检测钢管缺陷，消除管体残余应力，检验接箍和管体连接密封性[2]。

科技成果——磁性液体密封装置技术开发单位北京交通大学成果简介磁性液体密封是磁性液体最重要的应用之一，它是一种非接触式的液体密封，同传统的机械密封相比，具有密封性能好、泄漏率低、摩擦力矩小、寿命长等特点，在许多场合具有不可替代的作用。

本项目系统研究了磁性液体的制备技术，建立了磁性液体密封设计理论与方法，不仅成功的解决了一般工况下的磁性液体密封问题，而且在特殊工况下的磁性液体密封方面取得了许多创新性成果，具体如下：（1）发现了影响复杂工况下磁性液体密封启动力矩的主要因素，建立了复杂工况下磁性液体旋转密封启动力矩的表达式，解决了磁性液体旋转密封低温启动力矩大的难题，该项技术成功的应用于我国先进雷达等现代军事装备上。

（2）揭示了磁性液体静密封中磁性颗粒的凝聚规律；发现了磁性液体静密封的破坏机理；建立了大直径磁性液体静密封设计方法和密封结构；解决了大直径（指密封直径大于 1.5m）的静密封问题。

该成果应用于核爆炸关键设备上。

（3）揭示了磁性液体往复密封的失效机理；建立了往复轴磁性液体被携带量公式及往复轴磁性液体密封耐压公式；发明了往复轴磁性液体密封的设计方法和新结构，解决了真空镀膜机等设备的往复密封难题。

（4）制得了多种不同基载液的磁性液体，特别是制得了高性能耐酸耐碱的氟碳化合物基磁性液体，拓宽了磁性液体的应用领域。

至今为止，国内外二百多家单位使用研制的氟碳基磁性液体。

磁性液体密封件北京交通大学磁性液体研究所设计的磁性液体密封装置，密封介质为气体或部分液体，泄漏率小于10-12Pa•m3•s-1，单级耐压能力一般为0.2个大气压，温度适用范围-40℃到200℃，寿命可达10年。

在国内首次解决了罗茨真空泵CJ-150、CJ-300、CJ-600和单晶硅炉TDR-62、TDR-70、TDR-80及美国8600型等型号的磁性液体密封问题；多次修复美国、德国等国家生产的设备上的磁性液体密封装置；为总装和国防科工委设计了数十种具有特殊要求的磁性液体密封结构。

磁性液体密封与机械密封组合密封技术研究朱姗姗;李德才;王智森;杨晓雪【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)002【摘要】以提高磁性液体饱和磁化强度和外加磁场强度的方式来提升磁性液体密封技术应用于密封液体的性能总是有一定的局限性.设计了磁性液体密封与机械密封组合密封的结构,并研究了组合密封的耐压能力.通过实验验证了组合密封分别应用于静密封液体和动密封液体时,密封耐压能力均高于磁性液体密封单独作用时的密封耐压能力,具有一定的实际价值.在流体动压密封原理的基础上,提出了流体动压型组合密封结构,为组合密封结构优化提供了一定的依据.【总页数】6页(P2192-2196,2200)【作者】朱姗姗;李德才;王智森;杨晓雪【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100083;北京工业职业技术学院机电工程学院,北京 100042;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100083;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100083;北京工业职业技术学院机电工程学院,北京 100042【正文语种】中文【中图分类】O361;TH133.2【相关文献】1.进口机械密封国产化关键技术研究——密封端面流体膜压模型 [J], 杨振华;王高庄;拓东;梁建国;赵茜2.大功率电机磁性液体组合旋转密封的理论及实验研究 [J], 邢斐斐;季君3.锥-孔组合型机械密封端面变形及密封性能分析 [J], 程香平;刘小红;张友亮;康林萍4.锥形结构对锥孔组合型机械密封端面变形及密封性能的影响 [J], 程香平;张友亮;康林萍5.大间隙磁性液体与迷宫交替式组合密封的数值及试验研究 [J], 杨小龙;李德才;何新智;张惠涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。