磁性液體密封是磁性液體最重要最成熟的應(yīng)用之一。通常，在分析磁性液體的密封性能時重力被忽略，但隨著磁性液體應(yīng)用的發(fā)展，有些工況重力會嚴(yán)重影響磁性液體密封的密封性能，甚至導(dǎo)致密封失效。本文通過實(shí)驗(yàn)研究了大直徑大間隙的磁性液體密封的密封性能，分析了密封失效的原因，探討了重力對密封性能的影響，提出了密封極限尺寸的概念。對于一般密封間隙的磁性液體密封，極限尺寸大約為1.57 m。隨著密封間隙的增大，間隙里磁場的減弱，極限尺寸減小。

　　磁性液體是一種新型的功能材料，既具有液體的流動性，又有磁性材料的磁性。因此，通過控制磁場，可以對磁性液體進(jìn)行定位、定向移動，可以改變磁性微粒的聚集形式、濃度等; 同時磁性液體還具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，如磁化特性、磁粘特性、溫度特性、磁光特性等。這些獨(dú)特的性質(zhì)，決定了磁性液體應(yīng)用的廣泛性，目前涉及的應(yīng)用或研究主要包括密封、傳感器、潤滑、研磨、減震、揚(yáng)聲器、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

　　磁性液體密封是磁性液體最重要最成熟的應(yīng)用之一，它是一種非接觸式的液體密封，具有密封性能好、泄漏率低、摩擦力矩小、壽命長等特點(diǎn)，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認(rèn)為磁性液體密封在許多場合具有不可替代的作用。

　　一般情況下，重力相對于磁場力較小，在研究磁性液體密封的性能時，重力都被忽略。本文研究了重力對磁性液體密封性能的影響，提出了密封極限尺寸的概念。

1、磁性液體密封的原理和分類

　　磁性液體密封原理如圖1 所示，它由非磁性外殼，環(huán)形永久磁鐵，環(huán)形極靴，導(dǎo)磁軸和磁性液體所組成。極靴與外殼的靜密封用“O”型橡膠密封圈密封，靜止的極靴與軸之間的均勻間隙由軸承來定位。在軸的表面或極靴的表面開有若干齒槽，組成多極密封。這樣，由永久磁鐵，兩個環(huán)形極靴和軸構(gòu)成閉合磁路，在磁極和軸之間的間隙中產(chǎn)生強(qiáng)磁場，磁性液體在磁場作用下被束縛在間隙中，沿齒槽聚集結(jié)構(gòu)的極尖處形成一圈一圈的液體“O”形圈，從而達(dá)到密封的目的。

圖1 磁性液體密封原理示意圖

　　磁性液體密封根據(jù)軸與極靴是否相對運(yùn)動，可分為動密封和靜密封兩大類; 而按照軸與極靴的運(yùn)動形式，動密封又分為旋轉(zhuǎn)軸密封和往復(fù)軸密封。按照磁性液體“O”型圈的大小，磁性液體可分為小直徑密封和大直徑密封。值得一提的是目前關(guān)于何謂大直徑和小直徑并沒有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，考慮到密封的一般情況磁性液體“O”型環(huán)直徑都小于150 mm，定義其為小直徑，反之為大直徑。按照密封間隙的大小，磁性液體密封又可分為大間隙和小間隙。通常的磁性液體密封結(jié)構(gòu)中密封間隙一般為0.05 ～0.15 mm，最大不超過0.25 mm，于是定義小于0.25 mm 為小間隙，大于0.25 mm 為大間隙。

5、結(jié)論

　　在磁性液體密封中，重力的影響一直存在。對于工作時豎直放置( 所形成的磁性液體“O”型環(huán)軸線垂直重力) 的密封工況，隨著密封間隙的增大，所能密封的極限直徑越小。極限直徑大小正比于所用磁性液體飽和磁化強(qiáng)度與密度的比值，反比于重力加速度，與密封間隙里的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度和最小磁感應(yīng)強(qiáng)度之差成正比。