真空密封造型，真空解决方案

所有真空设备都离不开真空密封，所有真空密封都会发生泄漏。与所有真空设备一样，泄漏检测是最困难的任务。静态真空密封较容易实现，动态真空密封较难实现，而保证动态真空密封不泄漏则更难。无泄漏磁力传输真空动态密封可用于解决许多泄漏和检漏问题。

1、真空动压密封的分类

在真空设备中，将运动传递到真空容器所需的密封连接称为真空动态密封连接。

各种真空设备中动态密封连接的例子有很多。例如各种容积式真空泵的转轴的动力输入、真空阀的启闭、送锭、拉锭、铸件的传动等机构等。真空熔炼炉、真空热处理炉、真空成膜设备等工作架的旋转。

真空动密封连接结构与常压下工作的密封结构不同。这种密封除了要求结构本身有足够的强度、寿命和合理的尺寸外，考虑到真空的特点，还必须保证密封的可靠性。这意味着需要保证外部环境不受动密封连接的影响。真空容器内漏气，或将漏气限制在设计要求范围内。

图1 真空动压密封的分类

从真空容器所需的传动特性来看，动态密封传递的运动主要有四种类型：往复直线运动、旋转运动、摇摆运动以及包括这三种运动的复合运动。为了实现这些运动，动态密封连接很大程度上取决于密封部件的方法，具体取决于真空的特性。分类如图1所示。

2、接触式真空动密封

接触式真空动密封根据所采用的密封材料分为固体密封和液体密封。

2.1 固接触真空动压密封结构及特点

(1)J型橡胶圈密封结构

J型橡胶圈的工作原理是，安装后，中心凸起和锥形橡胶垫圈牢固地紧固在转轴上。当内部变成真空时，橡胶圈通过外部大气将橡胶圈牢固地压在转轴上。压力.马苏. 用于真空密封目的。主要适用于线速度2m/s以下、转速300rpm以下的真空轴密封。

(2)JO型橡胶圈密封结构

JO型橡胶密封圈的密封结构是在J型橡胶密封圈的结构基础上，增加了锁紧弹簧。它工作效果更好，使用转速低于2000rpm。油封式机械真空泵的轴封装置常采用这种密封结构。轴直径范围为6mm 至200mm。

(3)O型橡胶圈密封结构

O型橡胶圈的密封结构也称为橡胶填料函密封，是一种能以2m/s以下圆周速度传递旋转运动，真空度为1.310-1的密封件。 4帕以下。直线运动速度为0.2m/s以下，轴径范围为3mm至200mm。

上述动压密封装置的润滑需要真空润滑油。含氟聚合物可用于真空动态密封，以实现密封装置本身的自润滑性能。如图2所示，这是一种采用自润滑氟树脂材料的动密封装置。氟树脂本身弹性差，残余变形大，因此在密封件外侧加橡胶垫片并用螺母拧紧，以保证氟树脂密封圈对轴的耐用性。压得均匀、密实。这种结构对轴的表面粗糙度有非常严格的要求。

旋转自润滑动态密封的另一种结构是连接到法兰上的PTFE 套管。它还用作轴承和辅助密封。动密封结构的底座设有支撑环、中间环、聚四氟乙烯垫片等，动密封结构的底座采用橡胶圈密封，外层橡胶垫片的作用是补充弹性。它。采用氟树脂垫片，确保轴表面的耐用性，并确保基体内表面与中间环之间的接合处的弹性压缩性和气密性。

图2 采用氟树脂衬套的动密封结构

1.密封片；2.氟树脂；3.橡胶圈；4.压垫；5.压紧螺母；6.转轴

固体接触真空动压密封具有结构简单、成本低、传递扭矩大、故障检测容易等优点，但它是防止轴高速旋转时气体泄漏的唯一方法。增加密封接触面的压缩力，确保强度。不仅因摩擦生热造成功率损失大，而且使用寿命短，需要经常更换橡胶密封圈，而且很难解决漏气问题。因此，这种密封装置的使用仅限于要求真空容器内部泄漏非常低的设备。

2.2 液体真空动密封结构及特点

目前液体真空动密封有两种形式。

(1)液态金属真空动密封

图3所示为液体真空动密封的结构原理。

图3 采用液体密封材料的真空动密封结构原理

图3(a)采用液膜密封，利用液膜表面张力与小间隙内压差之间的平衡状态。转轴静止时可靠的密封条件是：

充满磁性流体的真空轴消除了密封件与轴接触引起的摩擦损失，允许更高的轴转速（高达120,000转/分钟）并显着减少泄漏。通过使用低蒸气压的磁性流体，真空室内部的真空度可以维持在1.310-7Pa以上。此外，与固体封装相比，功耗可以显着降低。

磁流体密封结构简单，易于维护，轴与极片间隙较大，无需要求过高的制造精度。

磁铁产生的磁场将磁性流体固定在密封间隙中，使旋转轴的启动和停止更加容易。这种密封装置的缺点是铁磁流体在高温下不稳定。工作温度通常在-30C 至120C 之间。当轴运行温度过高或过低时，需要冷却或降温。由于需要加热措施，密封结构复杂，适用介质窄，耐高压能力差。

本文首发于2014年第1期《真空》杂志。

原标题：无泄漏磁力传动真空动密封

本文作者》王德喜1、谢元华2、赵克忠3、徐成海2

作者单位：1. 沉阳工业大学化工装备系；2. 东北大学机械工程及其自动化系；3. 甘肃省科学院磁器件研究所