真空磁流体密封的结构设计与工作原理
1965年美国papell发明一种磁流体是把磁铁矿等强磁性的细微粉末（约0.1nm~10nm）放入水、油类、脂类、醚类等液体中形成稳定分散的一种胶态液体。这种液体在通常离心力和磁场作用下，既不下沉、凝聚又具有磁性，可被磁铁吸引。把这种液态磁性体用于真空转轴密封，称为真空磁流体密封。它与其它密封技术相比有下列优点：
(1)磁流体密封真空转轴的摩擦力很小，可减少功耗和提高轴的最高转速（可达120000r/min）。采用低蒸气压磁流体密封，可使真空度维持在10-7Pa以上。
(2)磁流体密封结构简单、维护方便，轴与极靴间的间隙较大，制造精度要求低。
(3)磁流体在密封空隙中是靠磁铁产生的磁场固定的，因此转轴的启动和停止比较方便.
磁流体密封装置在高温下不稳定，工作温度一般在-30oC~100oC之间。轴在过高或过低温度下工作时，需采取冷却或升温措施，从而使密封结构复杂化。
1. 磁流体密封原理
磁流体密封原理如图1所示。圆环形永久磁铁1、极靴2和旋转轴3构成磁回路。磁铁产生的磁场使磁流体4集中在轴与极靴顶端缝隙中，形成一个所谓的磁流体密封O形环，从而实现密封。转轴材料可以是磁性体（图1（a））和非磁性体（图1（b））；前者磁束集中于间隙处并通过转轴构成磁回路，后者磁束不通过转轴，而是通过密封间隙中的磁流体构成磁回路。
图1 磁流体的密封原理及密封方式
1--永久磁铁；2--极靴；3--旋转轴；4--磁流体
2. 磁流体的承压能力
磁流两侧承受的压力差Δp与磁流体两侧面的场强有关，也就是与磁流体在轴向上的厚度有关，而轴向厚度取决于磁流体注入量。磁流体耐压与注入量之间的实验曲线，如图2所示。可以看出，开始时增大磁流体注入量，耐压线性增加；但注入量达到一定值以后，耐压不再增加，而是稳定在某一恒定状态。图中注入量6倍以后，单极靴的耐压值平衡在0.02MPa
图2 磁流体注入量与耐压的关系
图1的斜面齿型极靴的耐压值，当磁铁的场强很大时可按计算
增加Bi可封住较大的压力差Δp。由于Bi的大小取决于磁流体种类，因此，在一定磁场下，密封装置的磁流体种类选定后，其单极靴的最大耐压能力也就确定了。表1给出了常用的磁流体的物理性质。
表1 常用的磁流体的物理性质
3. 磁流体密封转轴转数对耐压的影响
密封轴转数增大（磁流体接触表面速度增大），高速旋转摩擦耗功增加而使磁流体温度升高，导致磁流体载液的蒸发和表面活化剂的脱离而恶化密封性能，耐压能力也将随磁流体温升而下降。图3给出耐压与温度的关系曲线。设计时应将转轴表面线速度控制在20m/s以下，或者对磁流体进行冷却，控制磁流体温度，防止温度过高。
磁流体油封的摩擦功耗，可用下式表示：
图3 磁流体密封耐压与温度关系
