磁力耦合機(jī)械密封

磁力耦合機(jī)械密封

磁力機(jī)械密封是一種利用磁性材料的磁場(chǎng)作用實(shí)現(xiàn)密封的裝置。其工作原理是通過磁環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使被磁化的磁性物質(zhì)在兩個(gè)接觸表面之間形成一個(gè)穩(wěn)定的磁隙，從而達(dá)到密封的效果。

與傳統(tǒng)的機(jī)械密封相比，磁力機(jī)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(shí)，由于磁力機(jī)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(fù)荷變化小，密封界面接觸負(fù)荷分布均勻。這使得磁力機(jī)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(zhǎng)。

磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：電機(jī)軸連接到一組外部磁鐵。這些磁鐵產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

傳輸：該磁場(chǎng)在連接到泵軸的內(nèi)部磁鐵組中感應(yīng)出相應(yīng)的磁場(chǎng)。

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(jī)傳遞到泵葉輪，使葉輪旋轉(zhuǎn)并移動(dòng)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(yīng)和磁流體形成了磁場(chǎng)，使得磁流體在磁場(chǎng)作用的環(huán)境下，變成磁性環(huán)路形成O性密封圈到達(dá)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(yīng)用于工業(yè)之中。由于磁性技術(shù)的發(fā)展，磁力油封開始有了應(yīng)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(dá)到密封效果；而且工作時(shí)間長(zhǎng)，密封效果穩(wěn)定，所以運(yùn)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(dòng)密封技術(shù)中的運(yùn)用，使得密封在磁場(chǎng)的環(huán)境作用下，通過磁場(chǎng)力的作用傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，使密封端面保持無接觸狀態(tài)。但由于動(dòng)力部件和從動(dòng)部分用隔離套將介質(zhì)與外環(huán)境隔離，從而實(shí)現(xiàn)了密封效果。但因其傳遞力矩小、轉(zhuǎn)速低等缺點(diǎn)而使得發(fā)展應(yīng)用收到限制。隨著密封復(fù)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(jī)械密封，它可以運(yùn)用在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的環(huán)境，同樣到達(dá)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(jī)械密封，它以動(dòng)態(tài)可控性來控制旋轉(zhuǎn)軸與設(shè)備之間的泄漏量，到達(dá)穩(wěn)定的密封性能等優(yōu)點(diǎn)獲得青睞。

因此，磁力機(jī)械密封在化工、石油化工、制藥等過程工業(yè)的機(jī)械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，特別適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等苛刻工況。

磁力耦合機(jī)械密封基本機(jī)構(gòu)和工作原理

在磁力油封端面結(jié)構(gòu)中，密封由動(dòng)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(dòng)、靜環(huán)兩端面之間，形成兩相同引力對(duì)密封端面進(jìn)行密封。當(dāng)過激振動(dòng)造成動(dòng)環(huán)的偏移移動(dòng)，則彈簧推動(dòng)推環(huán)把靜環(huán)推回，保持動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的緊密貼合，保證了機(jī)械密封端面內(nèi)流體介質(zhì)不泄漏，從而到達(dá)密封的效果。

圖1磁力機(jī)械密封結(jié)構(gòu)示意圖

1）—靜密封環(huán)：2）—線圈：3)—傳感器：4)—?jiǎng)用芊猸h(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(jī)械密封控制系統(tǒng)

新型磁力機(jī)械密封控制系統(tǒng)裝置在工作狀態(tài)下，軸套9帶動(dòng)動(dòng)環(huán)4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，線圈2通電產(chǎn)生電磁通，進(jìn)而形成一個(gè)電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)作用于電磁鐵10，使其產(chǎn)生磁場(chǎng)。這一磁場(chǎng)對(duì)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(shí)，兩靜止環(huán)1也對(duì)動(dòng)環(huán)4施加大小相等但方向相反的電磁力。

當(dāng)密封件受到外部干擾時(shí)，動(dòng)環(huán)4可能會(huì)發(fā)生橫向偏移。例如，如果動(dòng)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(huì)變大，而與靜環(huán)1右側(cè)之間的間隙h2會(huì)變小。此時(shí)，傳感器3能夠感知到動(dòng)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(jìn)行比較，計(jì)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(dǎo)致靜止環(huán)左側(cè)的電磁場(chǎng)減弱，而右側(cè)的電磁場(chǎng)增強(qiáng)。因此，靜止環(huán)左側(cè)對(duì)動(dòng)環(huán)4的電磁力減小，而右側(cè)對(duì)動(dòng)環(huán)4的電磁力增大。

由于靜止環(huán)左側(cè)對(duì)動(dòng)環(huán)4的電磁力小于右側(cè)，動(dòng)環(huán)4在兩側(cè)電磁力的合力作用下會(huì)向軸向偏移。最終，動(dòng)環(huán)4會(huì)恢復(fù)到兩靜止環(huán)中間的位置，即零點(diǎn)位置。反之，如果動(dòng)環(huán)4朝靜環(huán)1的左側(cè)靠近，也會(huì)發(fā)生類似的調(diào)節(jié)過程，使其回到中心位置。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制確保了磁力機(jī)械密封的穩(wěn)定性和密封效果。