真空磁流體密封的結構設計與工作原理
1965年美國papell發明一種磁流體是把磁鐵礦等強磁性的細微粉末（約0.1nm~10nm）放入水、油類、脂類、醚類等液體中形成穩定分散的一種膠態液體。這種液體在通常離心力和磁場作用下，既不下沉、凝聚又具有磁性，可被磁鐵吸引。把這種液態磁性體用于真空轉軸密封，稱為真空磁流體密封。它與其它密封技術相比有下列優點：
(1)磁流體密封真空轉軸的摩擦力很小，可減少功耗和提高軸的最高轉速（可達120000r/min）。采用低蒸氣壓磁流體密封，可使真空度維持在10-7Pa以上。
(2)磁流體密封結構簡單、維護方便，軸與極靴間的間隙較大，制造精度要求低。
(3)磁流體在密封空隙中是靠磁鐵產生的磁場固定的，因此轉軸的啟動和停止比較方便.
磁流體密封裝置在高溫下不穩定，工作溫度一般在-30oC~100oC之間。軸在過高或過低溫度下工作時，需采取冷卻或升溫措施，從而使密封結構復雜化。
1. 磁流體密封原理
磁流體密封原理如圖1所示。圓環形永久磁鐵1、極靴2和旋轉軸3構成磁回路。磁鐵產生的磁場使磁流體4集中在軸與極靴頂端縫隙中，形成一個所謂的磁流體密封O形環，從而實現密封。轉軸材料可以是磁性體（圖1（a））和非磁性體（圖1（b））；前者磁束集中于間隙處并通過轉軸構成磁回路，后者磁束不通過轉軸，而是通過密封間隙中的磁流體構成磁回路。
圖1 磁流體的密封原理及密封方式
1--永久磁鐵；2--極靴；3--旋轉軸；4--磁流體
2. 磁流體的承壓能力
磁流兩側承受的壓力差Δp與磁流體兩側面的場強有關，也就是與磁流體在軸向上的厚度有關，而軸向厚度取決于磁流體注入量。磁流體耐壓與注入量之間的實驗曲線，如圖2所示。可以看出，開始時增大磁流體注入量，耐壓線性增加；但注入量達到一定值以后，耐壓不再增加，而是穩定在某一恒定狀態。圖中注入量6倍以后，單極靴的耐壓值平衡在0.02MPa
圖2 磁流體注入量與耐壓的關系
圖1的斜面齒型極靴的耐壓值，當磁鐵的場強很大時可按計算
增加Bi可封住較大的壓力差Δp。由于Bi的大小取決于磁流體種類，因此，在一定磁場下，密封裝置的磁流體種類選定后，其單極靴的最大耐壓能力也就確定了。表1給出了常用的磁流體的物理性質。
表1 常用的磁流體的物理性質
3. 磁流體密封轉軸轉數對耐壓的影響
密封軸轉數增大（磁流體接觸表面速度增大），高速旋轉摩擦耗功增加而使磁流體溫度升高，導致磁流體載液的蒸發和表面活化劑的脫離而惡化密封性能，耐壓能力也將隨磁流體溫升而下降。圖3給出耐壓與溫度的關系曲線。設計時應將轉軸表面線速度控制在20m/s以下，或者對磁流體進行冷卻，控制磁流體溫度，防止溫度過高。
磁流體油封的摩擦功耗，可用下式表示：
圖3 磁流體密封耐壓與溫度關系
