提高磁性液體密封耐壓能力的磁性液體的製作方法
2023-05-26 10:39:01
專利名稱：提高磁性液體密封耐壓能力的磁性液體的製作方法
提高磁性液體密封耐壓能力的磁性液體技術領域
本發明屬於機械工程密封技術領域，特別適用於磁性液體密封。
技術背景
在磁性液體密封裝置中，通常涉及的極靴與軸所構成的密封間隙在0. Imm 0.2mm之間。在磁場作用下，磁性液體填充在密封間隙內。此時，磁性液體內的納米量級的 鐵磁性顆粒可長期穩定懸浮，並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。
但在一些特殊裝置中，轉軸的轉速高達每分鐘幾萬轉，因此也就不可避免的伴有 輕微的徑向振動，這就要求轉軸與極齒之間的有較大的間隙，以避免因轉軸的振動而使極 齒發生破壞。當密封間隙要求大於0.5mm(—般小於Imm)時，磁性液體內的納米級磁性顆 粒在非均勻磁場的作用下，會隨著磁場梯度的變化而在磁場強度高的區域產生聚集，即單 位體積內磁場強度高的區域內的磁性顆粒數量大於磁場強度低的區域內的磁性顆粒數量， 導致磁性液體內部磁性顆粒分布不均勻，使磁性液體整體耐壓能力下降，且隨著密封間隙 的增大，偏聚現象更加明顯。造成磁性液體密封裝置的耐壓能力大大降低。發明內容
本發明所要解決的技術問題是在磁性液體密封裝置中，極靴與軸的密封間隙大 於0. 5mm( 一般小於Imm)時，磁性液體內的納米量級的鐵磁性固體顆粒在非均勻磁場作用 下偏聚，造成磁性固體顆粒分布不均勻，導致磁性液體耐壓能力下降。
本發明的技術方案
提高磁性液體密封耐壓能力的磁性液體，該磁性液體是在磁性液體中加入體積為 磁性液體體積9% 11%的Iym 50 ym的非磁性固體顆粒，攪拌三十至四十分鐘。
所述非磁性固體顆粒包括氧化矽粉末或氧化鋁粉末。
磁性液體包括二脂基磁性液體或煤油基磁性液體。
本發明的有益效果
由於本發明是在磁性液體中加入體積為磁性液體體積9% 11%的Iym 50 ym 之間的氧化矽或氧化鋁粉末，在外加磁場作用下，外加的非磁性固體顆粒可長期穩定懸浮 於磁性液體中。穩定懸浮在磁性液體中的微米級的非磁性固體顆粒，阻礙了磁性液體中納 米級的鐵磁性固體顆粒由於非均勻磁場作用而導致的運動，減少了納米固體顆粒的偏聚， 有效改善了磁性液體中固體顆粒的分布。因此，在不影響磁性液體密封性能的前提之下，加 入1 μ m 50 μ m之間的非磁性固體顆粒，防止因納米級磁性液體顆粒偏聚造成耐壓能力 下降而導致的裝置失效問題。另外，由於非磁性固體顆粒與磁性液體相比，製備工藝相對簡 單，使用本發明的磁性液體成本低。提高了磁性液體的密封耐壓能力。
圖1是未加非磁性顆粒時加壓前極齒下磁性液體內磁場強度分布圖。
圖2是加入非磁性顆粒後加壓前極齒下磁性液體內磁場強度分布圖。
圖3是未加非磁性顆粒時加壓後極齒下磁性液體內磁場強度分布圖。
圖4是加入非磁性顆粒後加壓後極齒下磁性液體內磁場強度分布圖。
圖中極齒1、磁性液體2、轉軸3、非磁性固體顆粒4。
具體實施方式
實施方式一
在採購來的二脂基磁性液體中，加入體積為磁性液體體積9 %的1 μ m的非磁性固 體顆粒氧化矽粉末，攪拌40分鐘。
實施方式二
在採購來的二脂基磁性液體中，加入體積為磁性液體體積9 %的50 μ m的非磁性 固體顆粒氧化矽粉末，攪拌30分鐘。
實施方式三
在採購來的二脂基磁性液體中，加入體積為磁性液體體積10 %的30 μ m的非磁性 固體顆粒氧化鋁粉末，攪拌30分鐘。
實施方式四
在採購來的煤油基磁性液體中，加入體積為磁性液體體積9 %的20 μ m的非磁性 固體顆粒氧化鋁粉末，攪拌35分鐘。
實施方式五
在採購來的煤油基磁性液體中，加入體積為磁性液體體積10 %的1 μ m的非磁性 固體顆粒氧化矽粉末，攪拌30分鐘。
實施方式六
在採購來的煤油基磁性液體中，加入體積為磁性液體體積11 %的40 μ m的非磁性 固體顆粒氧化鋁粉末，攪拌40分鐘。
密封間隙的耐壓能力由公式可知
Δ ρ = μ 0MS (H1-H2)
式中Ms為磁性液體的飽和磁化強度，μ ^磁性液體的磁導率，H1為高磁場強度區的 磁場強度，H2為低磁場強度區的磁場強度。
加入非磁性顆粒後，極齒與轉軸之間原有的磁場分布會發生變化，如附圖1、2所 示。在密封件一側加壓後，磁場的分布也有所不同，在非磁性顆粒的作用下，會使軸向的磁 場梯度增強，如附圖3、4所示。附圖中極齒左側為高壓、高磁場強度區，極齒右側為低壓、低 磁場強度區。這樣就提高了整體的耐壓能力。
使用實例常溫下對直徑為30mm的旋轉軸進行磁性液體密封，密封間隙為0. 5mm, 磁性液體為二脂基四氧化三鐵膠體，永磁體選用銣鐵硼材料，加入體積為磁性液體體積 11%，尺寸為20 μ m的氧化矽粉末，密封耐壓能力提高了 25%。
權利要求
1.提高磁性液體密封耐壓能力的磁性液體，其特徵在於在磁性液體中加入體積為磁性液體體積9% 11%的Ιμπι 50μπι的非磁性固體顆 粒，攪拌30 40分鐘。
2.根據權利要求1所述的提高磁性液體密封耐壓能力的磁性液體，其特徵在於所述 非磁性固體顆粒包括氧化矽粉末或氧化鋁粉末。
3.根據權利要求1所述的提高磁性液體密封耐壓能力的磁性液體，其特徵在於磁性 液體包括二脂基磁性液體或煤油基磁性液體。
全文摘要
本發明公開了一種提高磁性液體密封耐壓能力的磁性液體，屬於機械工程密封技術領域，特別適用於磁性液體密封。該磁性液體是在現有的磁性液體中加入體積為磁性液體體積9％～11％的1μm～50μm的非磁性固體顆粒，攪拌30～40分鐘。所述非磁性固體顆粒包括氧化矽粉末或氧化鋁粉末。現有的磁性液體包括二脂基磁性液體或煤油基磁性液體。解決了現有的磁性液體中磁性固體顆粒分布不均勻，導致磁性液體耐壓能力下降的問題。
文檔編號F16J15/53GK102042412SQ20101061743
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者李德才, 謝君 申請人:北京交通大學