一種通過加入微米級非磁性固體顆粒以提高磁性液體密封耐壓能力的方法
【專利摘要】磁性液體密封的基本原理是：把磁性液體注入至高性能的永磁體、導(dǎo)磁良好的極靴和軸所構(gòu)成的導(dǎo)磁回路的間隙中，會(huì)形成數(shù)個(gè)液體“O”型圈。當(dāng)磁性液體受壓差作用時(shí)，會(huì)在非均勻磁場中移動(dòng)，這時(shí)不均勻的磁場就會(huì)使磁性液體產(chǎn)生對抗壓差的磁力進(jìn)而達(dá)到新的平衡，這樣就起到了密封的作用。然而，當(dāng)密封間隙大于0.5mm（一般小于1mm）時(shí)，磁性液體內(nèi)的納米級的鐵磁性固體顆粒會(huì)在非均勻磁場的作用下向磁場強(qiáng)度高的區(qū)域偏聚，從而降低裝置的耐壓能力。本發(fā)明提供一種方法，通過向磁性液體中加入1μm至10μm之間的微米級的非磁性固體顆粒，如耐磨、耐腐蝕的氧化硅或氧化鋁陶瓷粉末，在不降低整體密封能力的前提下，緩解因磁性液體固體顆粒偏聚造成的密封能力失效問題，延長了裝置的使用壽命，并且可以降低成本。
【專利說明】一種通過加入微米級非磁性固體顆粒以提高磁性液體密封耐壓能力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械工程密封【技術(shù)領(lǐng)域】，特別適用于磁性液體密封，具體地說，本發(fā)明涉及一種提高磁性液體密封裝置耐壓能力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在磁性液體密封裝置中，通常情況下，極靴與軸所構(gòu)成的密封間隙在0.1mm至
0.2mm之間。在磁場作用下，磁性液體填充在密封間隙內(nèi)。此時(shí)，磁性液體內(nèi)的納米量級的鐵磁性顆粒可長期穩(wěn)定懸浮，并均勻的分散在基載液中，使得密封裝置具有良好的耐壓能力。但當(dāng)密封間隙大于0.5mm (一般小于Imm)時(shí),磁性液體內(nèi)的顆粒在非均勻磁場的作用下，隨著磁場梯度的變化在磁場強(qiáng)度高的區(qū)域產(chǎn)生聚集。即單位體積內(nèi)磁場強(qiáng)度高的區(qū)域內(nèi)的固體顆粒數(shù)量大于磁場強(qiáng)度低的區(qū)域內(nèi)的固體顆粒數(shù)量，導(dǎo)致磁性液體內(nèi)部固體顆粒分布不均勻，磁性液體整體耐壓能力下降，從而影響密封裝置的工作性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，磁性液體密封裝置中，極靴與軸的密封間隙大于
0.5mm (一般小于Imm)時(shí)，磁性液體內(nèi)的納米量級的鐵磁性固體顆粒在非均勻磁場作用下偏聚所造成的固體顆粒分布不均勻，導(dǎo)致磁性液體耐壓能力下降。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]在磁性液體的制 備過程中，向磁性液體中加入I μ m至10 μ m之間的非磁性固體顆粒，在外加磁場作用下，只 要存在一定的磁場梯度，外加的非磁性固體顆?？砷L期穩(wěn)定懸浮于磁性液體中。穩(wěn)定懸浮的微米級的固體顆粒均勻分布在磁性液體的中，阻礙納米固體顆粒由非均勻磁場作用而導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)，減少了納米固體顆粒的偏聚，有效改善磁性液體中固體顆粒的分布。因此，在影響磁性液體密封性能的前提之下，加入Iym至10 μ m之間的非磁性固體顆粒，如硬度較高、耐磨、耐腐蝕、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的陶瓷粉末，可以防止磁性液體偏聚造成耐壓能力下降而導(dǎo)致的裝置失效問題。
[0006]另外由于一些微米級的非磁性固體顆粒與磁性液體相比，制備工藝相對簡單，而且成本低廉。因此，向磁性液體中加入Iym至ΙΟμ--之間的非磁性固體顆粒既可延長磁性液體的使用壽命，保證耐壓能力長期穩(wěn)定不變，又可以降低裝置在使用過程中的成本。
[0007]本發(fā)明的理論基礎(chǔ)是靜止非磁性淹沒的物體受磁性液體的作用力與懸浮原理。由邊界條件得出，淹沒于磁性液體的非磁性的物體的表面反壓是P，將磁性液體對淹沒物體的作用力表示為:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種磁性液體旋轉(zhuǎn)密封裝置。該裝置包括:套、軸承、橡膠密封圈、永磁鐵、極靴、磁性液體、螺釘、調(diào)節(jié)墊片、法蘭盤。把磁性液體注入至高性能的永磁體、導(dǎo)磁良好的極靴和軸所構(gòu)成的導(dǎo)磁回路的間隙中，會(huì)形成數(shù)個(gè)液體“O”型圈。當(dāng)磁性液體受壓差作用時(shí)，會(huì)在非均勻磁場中移動(dòng)，這時(shí)不均勻的磁場就會(huì)使磁性液體產(chǎn)生對抗壓差的磁力進(jìn)而達(dá)到新的平衡，這樣就起到了密封的作用。其特征在于:本發(fā)明提供一種方法，通過向磁性液體中加入I μ m至10 μ m之間的微米級的非磁性固體顆粒，如耐磨、耐腐蝕的氧化硅或氧化鋁陶瓷粉末，在不降低整體密封能力的前提下，緩解因磁性液體固體顆粒偏聚造成的密封能力失效問題，延長了裝置的使用壽命，并且可以降低成本。所述方法適用于采用煤油基、機(jī)油基和二酯基磁性液體密封的磁性液體密封裝置。所采用的Iym至10 μ m之間的非磁性顆粒包括氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅粉末。
【文檔編號】H01F1/44GK103438222SQ201310345483
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】張志力, 李德才, 黃黎明 申請人:北京交通大學(xué)