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(chǎn)生的磁場,，使被磁化的磁性物質(zhì)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(jié)構(gòu)元件，因此結(jié)構(gòu)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(qū)動機構(gòu)：電機軸連接到一組外部磁鐵。這些磁鐵產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,。

傳輸：該磁場在連接到泵軸的內(nèi)部磁鐵組中感應出相應的磁場,。

扭矩傳遞：外部和內(nèi)部磁鐵之間的相互作用將旋轉(zhuǎn)扭矩從電機傳遞到泵葉輪，使葉輪旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)機械密封，它可以運用在高溫,、高壓,、高轉(zhuǎn)速的環(huán)境，同樣到達密封的效果,，阻止介質(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)等苛刻工況。

磁力耦合機械密封基本機構(gòu)和工作原理

在磁力油封端面結(jié)構(gòu)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(nèi)流體介質(zhì)不泄漏,，從而到達密封的效果,。

圖1磁力機械密封結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體：6)—卡環(huán)：7)—固定銷：8)—密封圈：9)—軸套：10)—電磁鐵：11)—旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運動,。此時,，線圈2通電產(chǎn)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(chǎn)生磁場,。這一磁場對永磁結(jié)構(gòu)體5產(chǎn)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(cè)靠近，那么它與靜環(huán)1左側(cè)之間的間隙h1會變大,，而與靜環(huán)1右側(cè)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)器將控制電壓轉(zhuǎn)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(cè)線圈的電流減小，而右側(cè)線圈的電流增大,。這導致靜止環(huán)左側(cè)的電磁場減弱,，而右側(cè)的電磁場增強。因此,，靜止環(huán)左側(cè)對動環(huán)4的電磁力減小,，而右側(cè)對動環(huán)4的電磁力增大。

由于靜止環(huán)左側(cè)對動環(huán)4的電磁力小于右側(cè),，動環(huán)4在兩側(cè)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(cè)靠近,，也會發(fā)生類似的調(diào)節(jié)過程,，使其回到中心位置。這種自動調(diào)節(jié)機制確保了磁力機械密封的穩(wěn)定性和密封效果,。