真空轉(zhuǎn)軸密封具有代表的典型結(jié)構(gòu)是接觸式的威爾遜密封。為了防止軸在高速旋轉(zhuǎn)、下氣體的泄露，只能增加密封接觸界面上的壓力。但是由此而產(chǎn)生的摩擦發(fā)熱問題卻難以解決。因此，研制摩擦損失小，使用壽命長的新型密封結(jié)構(gòu)已成為真空裝置中應(yīng)當解決的重大問題之一。為了解決這一問題，近年來應(yīng)用磁流體進行真空轉(zhuǎn)軸動密封的技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外取得了成功。

真空中應(yīng)用磁流體密封的優(yōu)點

　　1)磁流體密封真空轉(zhuǎn)軸可消除密封件間的接觸所產(chǎn)生的摩擦損失，提高軸的轉(zhuǎn)速(可達120000r/min)，大大減少泄露。如果采用低蒸汽壓的磁流體可將真空室內(nèi)的真空度維持在1.3×10-7Pa以上。

　　2)磁流體的密封結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，軸與極靴間的間隙較大，因此可不必要求過高的制造精度。

　　3)磁流體在密封空隙中由磁鐵所產(chǎn)生的磁場所固定，因此軸的起動和停止較方便。 其缺點是磁流體在高溫下難以穩(wěn)定，工作溫度一般在-30～120℃之間。軸的過高或過低溫度下工作時需要采用冷卻或升溫措施，從而使密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

　　圖9-18是磁流體位于兩個支撐軸承一側(cè)且具有軸承潤滑的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)因轉(zhuǎn)軸徑向跳動較大，故密封間隙不能做的太小。

　　如果把磁流體密封軸按磁性回路結(jié)構(gòu)中磁鐵和極靴相互配置的情況加以區(qū)別的話，可分為圖9-19所示的三種型式：其中圖9-19A是由一個磁鐵與一對極靴構(gòu)成的結(jié)構(gòu)型式。圖9-19B有多個磁鐵，每個磁鐵與對應(yīng)的一對極靴構(gòu)成各自獨立的回路，在各回路間采用不導(dǎo)磁的隔墊隔開。而每個極靴上只采用一個密封齒型。圖9-19C是多個永久磁鐵按同性相斥的方向串聯(lián)所組成的一種型式。

　　目前常用的齒型如圖9-20所示。試驗表明，齒形的結(jié)構(gòu)參數(shù)是B/Lg,B/Lt,Lt/Lg及α=45°、B/Lg=30的條件下，兩種結(jié)構(gòu)的磁導(dǎo)率是不同的。其值如表9-22所示。由于磁導(dǎo)率大會增加耐壓，所以選擇和設(shè)計磁導(dǎo)率大的齒形結(jié)構(gòu)時，找出齒形的最佳參數(shù)的必要的。試驗指出，圖9-20a型的最佳參數(shù)是α=45°～60°，B/Lg=30～40，B/Lt=20～10，,Lt/Lg=1.5～4.0.有人對α=45°，Lg=0.5mm的a型結(jié)構(gòu)進行了試驗，當Lt在1～6mm內(nèi)變化，Lt/Lg=2時具有較高的耐壓能力。圖9-20C為多級結(jié)構(gòu)型式的齒形，其各齒之間不能過于接近，否則磁場會產(chǎn)生相互干涉而減少單級耐壓能力。

　　2)表9-22圖9-20中A型與B型結(jié)構(gòu)的磁導(dǎo)率型式B/Lt

　　試驗表明，一級密封耐壓最大不過0.02MPa，而真空密封耐壓至少應(yīng)達到0.1MPa以上，真空轉(zhuǎn)軸密封應(yīng)反是多級的。圖9-21是耐壓能力與級數(shù)的關(guān)系曲線。在一定的磁場強度下，當級數(shù)較小時，耐壓能里隨級數(shù)的增加而增加。大約在6～14級之間耐壓能力達到最大值。級數(shù)再增加時耐壓能力反而減小了。這也反映出由于間隙中磁場強度及其分布是變化對耐壓能力是有影響的。

　　對一個給定級數(shù)的裝置而言，耐壓能力除了采用增加磁鐵尺寸的辦法外，還可以通過減少齒頂部與軸之間的間隙Lg來實現(xiàn)。但徑向間隙也不能太小，太小時會因軸的徑向跳動而引起機械摩擦。一般情況下，取Lg=0.2～0.5mm為宜。密封軸的徑向跳動量一般限制在軸與齒頂間的徑向間隙的25%以內(nèi)。