液體式真空動密封的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
目前，液體式真空動密封有兩種形式。
(1)液態(tài)金屬真空動密封
液體用于真空動密封的結(jié)構(gòu)原理如圖3 所示。
圖3 采用液體密封物質(zhì)的真空動密封結(jié)構(gòu)原理
圖3(a)采用液體薄膜密封，它是利用小間隙中液體薄膜的表面張力和壓差的平衡狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。在轉(zhuǎn)軸處于靜止?fàn)顟B(tài)時，其可靠的密封條件是：
δ<2γ/p1
式中γ———流體的表面張力，其值見表1;
p1———密封外側(cè)的壓力。
圖3 (b) 是液體壓差密封的裝置， 其中(p1-p2)應(yīng)該等于液柱高ΔX 的壓強(qiáng)，為了減小所需的液柱高度，一般把密封器設(shè)置在真空室與單獨(dú)抽真空的中間室之間。這種裝置的缺點(diǎn)是它只能用于軸處在垂直的位置，而且需要設(shè)置中間抽氣室。一旦中間室的壓力增大，則會產(chǎn)生向真空室噴出密封流體的危險。
液體密封在高溫下工作時，流體的蒸汽有污染真空室的可能性。幾種易熔金屬的蒸汽壓力值見表2，由表2 可見，這些金屬作為液態(tài)密封物質(zhì)是可以的。
表1 幾種液體的表面張力
表2 易熔金屬的蒸汽壓力
(2)磁流體真空動密封
磁流體就是由磁性納米顆粒，經(jīng)過特殊處理將其均勻地分散到具有很低飽和蒸氣壓的液體(載液)中，通過分散劑與液體混合后既不沉淀，又不凝固的一種固液相結(jié)合的膠狀液體。它既有液體的流動性又具有磁性。磁流體真空動密封就是基于這種特性而實(shí)現(xiàn)的，其原理如圖4 所示。圓環(huán)形永久磁鐵1，極靴2 和放置軸3 所構(gòu)成的磁性回路，在磁鐵產(chǎn)生的磁場作用下，把放置在軸與極靴頂端縫隙間的磁流體4 加以集中，使其形成一個所謂的“O”形環(huán)，將縫隙通道堵死而達(dá)到密封的目的。這種密封方式可用于轉(zhuǎn)軸是磁性體[圖4(a)]和非磁性體[圖4(b)]兩種場合，前者磁束集中于間隙處并貫穿轉(zhuǎn)軸而構(gòu)成磁路，而后者磁束不通過轉(zhuǎn)軸，只是通過密封間隙中的磁性流體而構(gòu)成磁路。
圖4 磁流體的真空動密封原理及其密封方式
這種密封技術(shù)具有如下特點(diǎn)。
�、俅判粤黧w密封真空轉(zhuǎn)軸可消除密封件與軸間接觸所產(chǎn)生的摩擦損失，提高軸的轉(zhuǎn)速(可達(dá)120000 rpm)，極大地減少泄漏。如果采用低蒸汽壓的磁性流體，可將真空室內(nèi)的真空度維持在1.3×10-7 Pa 以上。而且與固體密封相比較可以極大地減少功耗。
�、诖判粤黧w的密封結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、軸與極靴間的間隙較大，因此可不必要求過高的制造精度。
�、鄞判粤黧w在密封空隙中是由磁鐵所產(chǎn)生的磁場所固定，因此轉(zhuǎn)軸的啟動和停止較方便。這種密封裝置的缺點(diǎn)是磁性流體在高溫下難以穩(wěn)定，工作溫度一般在-30℃~120℃之間，軸在過高或過低溫度下工作時須采用冷卻或升溫措施，從而使密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，適用介質(zhì)的種類范圍窄，耐高壓能力差。
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