磁力耦合機械密封

磁力耦合機械密封

磁力機械密封是一種利用磁性材料的磁場作用實現(xiàn)密封的裝置。其工作原理是通過磁環(huán)產生的磁場，使被磁化的磁性物質在兩個接觸表面之間形成一個穩(wěn)定的磁隙，從而達到密封的效果。

與傳統(tǒng)的機械密封相比，磁力機械密封具有更少的結構元件，因此結構更為緊湊，安裝也更為方便。同時，由于磁力機械密封使用磁力代替彈性元件的彈性力，因此能夠克服由制造、安裝誤差以及工作過程中軸向位移帶來的影響，使接觸負荷變化小，密封界面接觸負荷分布均勻。這使得磁力機械密封裝置具有更高的工作能力（如溫度和壓差范圍），工作更可靠，磨損更低，壽命更長。

磁力驅動機構：電機軸連接到一組外部磁鐵。這些磁鐵產生旋轉磁場。

傳輸：該磁場在連接到泵軸的內部磁鐵組中感應出相應的磁場。

扭矩傳遞：外部和內部磁鐵之間的相互作用將旋轉扭矩從電機傳遞到泵葉輪，使葉輪旋轉并移動流體通過泵。

安全殼：安全殼通常由非磁性材料制成，將泵油與環(huán)境和磁耦合系統(tǒng)分開。該外殼可防止泵送的流體泄漏。

在磁流體密封中，在永磁鐵和轉軸之間充滿磁性流體，由于永磁鐵的磁性能效應和磁流體形成了磁場，使得磁流體在磁場作用的環(huán)境下，變成磁性環(huán)路形成O性密封圈到達密封的效果。并且此密封效果結構緊湊、摩擦率低、泄露量少，因而被廣泛應用于工業(yè)之中。由于磁性技術的發(fā)展，磁力油封開始有了應用。它因工作于低壓磁力密封的流體介質中，通過磁力來代替端面壓緊力，使得端面緊密貼合而達到密封效果；而且工作時間長，密封效果穩(wěn)定，所以運用范圍得到很大的發(fā)展。

隨后，因磁性材料的發(fā)展，磁材料在磁傳動密封技術中的運用，使得密封在磁場的環(huán)境作用下，通過磁場力的作用傳遞旋轉動力，使密封端面保持無接觸狀態(tài)。但由于動力部件和從動部分用隔離套將介質與外環(huán)境隔離，從而實現(xiàn)了密封效果。但因其傳遞力矩小、轉速低等缺點而使得發(fā)展應用收到限制。隨著密封復雜工作環(huán)境的變化，隨后便發(fā)明了迷宮式磁力旋轉機械密封，它可以運用在高溫、高壓、高轉速的環(huán)境，同樣到達密封的效果，阻止介質的泄露。隨后便有了新型的非接觸式磁力機械密封，它以動態(tài)可控性來控制旋轉軸與設備之間的泄漏量，到達穩(wěn)定的密封性能等優(yōu)點獲得青睞。

因此，磁力機械密封在化工、石油化工、制藥等過程工業(yè)的機械設備中得到了廣泛的應用，特別適用于高溫、高壓、強腐蝕介質等苛刻工況。

磁力耦合機械密封基本機構和工作原理

在磁力油封端面結構中，密封由動環(huán)裝置、靜環(huán)裝置、彈性原件、推環(huán)、軸套組成。主要原理為帶磁性的動、靜環(huán)兩端面之間，形成兩相同引力對密封端面進行密封。當過激振動造成動環(huán)的偏移移動，則彈簧推動推環(huán)把靜環(huán)推回，保持動環(huán)與靜環(huán)的緊密貼合，保證了機械密封端面內流體介質不泄漏，從而到達密封的效果。

圖1磁力機械密封結構示意圖

1）—靜密封環(huán)：2）—線圈：3)—傳感器：4)—動密封環(huán)：5)—永磁結構體：6)—卡環(huán)：7)—固定銷：8)—密封圈：9)—軸套：10)—電磁鐵：11)—旋轉軸

圖2 磁力機械密封控制系統(tǒng)

新型磁力機械密封控制系統(tǒng)裝置在工作狀態(tài)下，軸套9帶動動環(huán)4進行旋轉運動。此時，線圈2通電產生電磁通，進而形成一個電場。這個電場作用于電磁鐵10，使其產生磁場。這一磁場對永磁結構體5產生大小相等但方向相反的排斥力。同時，兩靜止環(huán)1也對動環(huán)4施加大小相等但方向相反的電磁力。

當密封件受到外部干擾時，動環(huán)4可能會發(fā)生橫向偏移。例如，如果動環(huán)4朝靜環(huán)1的右側靠近，那么它與靜環(huán)1左側之間的間隙h1會變大，而與靜環(huán)1右側之間的間隙h2會變小。此時，傳感器3能夠感知到動環(huán)4的位置變化，并將這一位移信息轉換為反饋電壓Ux。這一反饋電壓與平衡位置的參考電壓Ur進行比較，計算出偏差控制電壓Ue。

隨后，控制調節(jié)器將控制電壓轉換成控制電流，并通過功率放大器將電流施加到線圈上。這樣，靜止環(huán)左側線圈的電流減小，而右側線圈的電流增大。這導致靜止環(huán)左側的電磁場減弱，而右側的電磁場增強。因此，靜止環(huán)左側對動環(huán)4的電磁力減小，而右側對動環(huán)4的電磁力增大。

由于靜止環(huán)左側對動環(huán)4的電磁力小于右側，動環(huán)4在兩側電磁力的合力作用下會向軸向偏移。最終，動環(huán)4會恢復到兩靜止環(huán)中間的位置，即零點位置。反之，如果動環(huán)4朝靜環(huán)1的左側靠近，也會發(fā)生類似的調節(jié)過程，使其回到中心位置。這種自動調節(jié)機制確保了磁力機械密封的穩(wěn)定性和密封效果。