磁流体密封技术的应用的研究.pdfVIP

磁流体密封技术的应用研究 李留臣 杨润 石建兴 (西安理工大学晶体生长设备研究所) 摘要：本文主要介绍了磁流体密封技术在单晶炉上的具体应用，简要介绍 了所用磁流体密封的结构及参数。 1 、。 关键词：磁流体’密封单晶炉真空度1 一、 引言 磁流体密封技术是一种先进的真空动密封技术，是利用磁场 把磁流体“固定”在相对运动工件的间隙中，形成“0”型密封环， 使磁场力与外加压差相平衡，从而堵塞泄露通径。自上个世纪60 年代美国首先研铷成功姒来，经过几十年的发展，已经在密封、 润滑、研磨、抛光、阻尼器等方面得到广泛应用。就那单晶炉为 例，上个世纪80年代我国引进美国的单晶炉，其上、下轴的旋转 动密封已经采用了磁流体密封技术，90年代美国研制的新型单晶 炉，每台设备上应用的磁流体密封多达十处，几乎所有的动密封 处都采用了磁流体密封。然而，我国磁流体的制备与应用发展比 较缓慢，大部分仍处在实验室阶段，加之磁性液体品种单一、性 能不稳定、磁流体密封组件规格少、研究机构与应用单位未能很 好地结合进行推广应用等原因，在一定程度上制约着我国磁流体 技术的推广应用。1997年我们首先在国产单晶炉上应用了磁流体 密封技术，从而打破了磁流体密封技术应用的新局面。 二、 应用研究 磁流体真空转轴动密封技术，因其具有零泄露、无固体摩擦、 无机械磨损、能耗小、寿命长等优点，受到越来越多的技术人员 的青睐，更引起真空密封领域技术专家的极大兴趣。西安理工大 学晶体生长设备研究所是我国研究生产单晶炉的主导厂家及各种 人工晶体生长设备研制开发的重要基地，具有40多年的研制历史。 而其真空转轴动密封一直采用“O”形唇形橡胶密封进行密封，存 169 在着密封阻力大、机械磨损严重、泄露率高、使用寿命短等缺点。 而随着我国磁流体密封技术的日益成熟，为我们改变传统密封结 构，采用磁流体密封技术创造了条件。 1997年我们在开发国内最大的单晶炉一TDR一80型单晶炉时， 走访了东北大学、北京化工大学、北方交通大学、西南技术物理 所等单位磁流体技术方面的专家教授，广泛听取了他们的意见及 ＼ 可行性分析，最后与北方交通大学合作进行了磁流体密封技术在 ’ 单晶炉上的应用研究。经过40多天的实验研究，在双方技术人员 的共同努力下，终于取得了满意的效果，其各项技术指标达到了 设计要求。TDR．80型单晶炉1997年通过部级鉴定，荣获1998年 国家级新产品荣誉。后来我们和株洲维格磁流体有限公司密切配 合又将磁流体密封技术推广应用到我厂的TDR．62型单晶炉、 TDR．70型单晶炉上，累计使用100多套。目前，磁流体密封技术 也成功用在真空扩散炉、真空热处理炉、真空钎焊炉等的传动轴 密封。 三、 具体应用 要获得理想的真空，关键是要有好的密封，磁流体真空转轴 动密封是比较理想的密封，但是，要设计使用好磁流体密封也有 严格的要求，这是因为磁流体真空转轴动密封技术，是一项涉及 知识面广的新技术，它的设计、制造和使用方法都有很严格的要 求，其结构设计、材料选择、磁流体液性能等都必须认真考虑。 我们在研制使用过程中主要考虑以下的问题： 结构设计 由于硅单晶的生长对单晶炉的真空度、漏气率等要求高，又 因其炉内温度高(14000C)、高温工作时间长，因此，必须考虑磁 流体密封的冷却问题，以保证磁流体密封始终工作在许用温度以 下．除了要对转动轴采取强制水冷却，对磁流体密封壳体也要进 行循环水冷却。磁流体密组件与壳体的静密封采用端面压紧“O” ～