磁力耦合机械密封

磁力耦合机械密封

磁力机械密封是一种利用磁性材料的磁场作用实现密封的装置。其工作原理是通过磁环产生的磁场，使被磁化的磁性物质在两个接触表面之间形成一个稳定的磁隙，从而达到密封的效果。

与传统的机械密封相比，磁力机械密封具有更少的结构元件，因此结构更为紧凑，安装也更为方便。同时，由于磁力机械密封使用磁力代替弹性元件的弹性力，因此能够克服由制造、安装误差以及工作过程中轴向位移带来的影响，使接触负荷变化小，密封界面接触负荷分布均匀。这使得磁力机械密封装置具有更高的工作能力（如温度和压差范围），工作更可靠，磨损更低，寿命更长。

磁力驱动机构：电机轴连接到一组外部磁铁。这些磁铁产生旋转磁场。

传输：该磁场在连接到泵轴的内部磁铁组中感应出相应的磁场。

扭矩传递：外部和内部磁铁之间的相互作用将旋转扭矩从电机传递到泵叶轮，使叶轮旋转并移动流体通过泵。

安全壳：安全壳通常由非磁性材料制成，将泵油与环境和磁耦合系统分开。该外壳可防止泵送的流体泄漏。

在磁流体密封中，在永磁铁和转轴之间充满磁性流体，由于永磁铁的磁性能效应和磁流体形成了磁场，使得磁流体在磁场作用的环境下，变成磁性环路形成O性密封圈到达密封的效果。并且此密封效果结构紧凑、摩擦率低、泄露量少，因而被广泛应用于工业之中。由于磁性技术的发展，磁力油封开始有了应用。它因工作于低压磁力密封的流体介质中，通过磁力来代替端面压紧力，使得端面紧密贴合而达到密封效果；而且工作时间长，密封效果稳定，所以运用范围得到很大的发展。

随后，因磁性材料的发展，磁材料在磁传动密封技术中的运用，使得密封在磁场的环境作用下，通过磁场力的作用传递旋转动力，使密封端面保持无接触状态。但由于动力部件和从动部分用隔离套将介质与外环境隔离，从而实现了密封效果。但因其传递力矩小、转速低等缺点而使得发展应用收到限制。随着密封复杂工作环境的变化，随后便发明了迷宫式磁力旋转机械密封，它可以运用在高温、高压、高转速的环境，同样到达密封的效果，阻止介质的泄露。随后便有了新型的非接触式磁力机械密封，它以动态可控性来控制旋转轴与设备之间的泄漏量，到达稳定的密封性能等优点获得青睐。

因此，磁力机械密封在化工、石油化工、制药等过程工业的机械设备中得到了广泛的应用，特别适用于高温、高压、强腐蚀介质等苛刻工况。

磁力耦合机械密封基本机构和工作原理

在磁力油封端面结构中，密封由动环装置、静环装置、弹性原件、推环、轴套组成。主要原理为带磁性的动、静环两端面之间，形成两相同引力对密封端面进行密封。当过激振动造成动环的偏移移动，则弹簧推动推环把静环推回，保持动环与静环的紧密贴合，保证了机械密封端面内流体介质不泄漏，从而到达密封的效果。

图1磁力机械密封结构示意图

1）—静密封环：2）—线圈：3)—传感器：4)—动密封环：5)—永磁结构体：6)—卡环：7)—固定销：8)—密封圈：9)—轴套：10)—电磁铁：11)—旋转轴

图2 磁力机械密封控制系统

新型磁力机械密封控制系统装置在工作状态下，轴套9带动动环4进行旋转运动。此时，线圈2通电产生电磁通，进而形成一个电场。这个电场作用于电磁铁10，使其产生磁场。这一磁场对永磁结构体5产生大小相等但方向相反的排斥力。同时，两静止环1也对动环4施加大小相等但方向相反的电磁力。

当密封件受到外部干扰时，动环4可能会发生横向偏移。例如，如果动环4朝静环1的右侧靠近，那么它与静环1左侧之间的间隙h1会变大，而与静环1右侧之间的间隙h2会变小。此时，传感器3能够感知到动环4的位置变化，并将这一位移信息转换为反馈电压Ux。这一反馈电压与平衡位置的参考电压Ur进行比较，计算出偏差控制电压Ue。

随后，控制调节器将控制电压转换成控制电流，并通过功率放大器将电流施加到线圈上。这样，静止环左侧线圈的电流减小，而右侧线圈的电流增大。这导致静止环左侧的电磁场减弱，而右侧的电磁场增强。因此，静止环左侧对动环4的电磁力减小，而右侧对动环4的电磁力增大。

由于静止环左侧对动环4的电磁力小于右侧，动环4在两侧电磁力的合力作用下会向轴向偏移。最终，动环4会恢复到两静止环中间的位置，即零点位置。反之，如果动环4朝静环1的左侧靠近，也会发生类似的调节过程，使其回到中心位置。这种自动调节机制确保了磁力机械密封的稳定性和密封效果。