第八届“好设计奖”金奖获奖作品：高耐压低摩擦新型磁性液体动密封技术

第八届“好设计奖”金奖获奖作品：高耐压低摩擦新型磁性液体动密封技术

密封问题普遍存在，据统计，世界上每年的密封件用量在10亿件以上；密封至关重要，其性能直接决定了装备的安全性和可靠性，密封一旦失效不仅造成环境污染、能源浪费，还会引起灾难性事故，危及人身安全。磁性液体密封是一种新型的密封方式，能够实现零泄漏、长寿命、高可靠，在石油化工、军工、航空航天等领域发挥了不可替代的作用。在实际应用过程中，如何提高密封的耐压能力、减少密封摩擦力矩是磁性液体密封领域亟待解决的重要难题。

项目组在国家级、省部级等多个项目的支持下，针对如何提高磁性液体密封的耐压能力、降低磁性液体密封的摩擦力矩这一关键难题，经过上万次实验，在国内外首次攻克了高耐压低摩擦新型磁性液体动密封技术，取得了原创性成果。

主要设计创新点

1. 阶梯式磁性液体密封新原理

为提高磁性液体密封的耐压能力，项目组提出了阶梯式磁性液体密封新原理，设计了高磁感应强度的钴铁极靴和高磁能积的铷铁硼永磁体，发明了具有强聚磁能力单侧斜角形极齿的新结构。密封的单级耐压能力可达1.12×105Pa，超过国内外公开报道最高值的5倍，泄漏率低于10-12Pa•m3/s（最先进的氦质谱检漏仪不能检出，在密封专业上称其为零泄漏）。

2. 高性能磁性液体的制备新工艺

为减少磁性液体密封的摩擦阻力矩，项目组发明了高性能磁性液体的制备新工艺，制备出了性能指标国际领先的全氟聚醚基磁性液体，饱和磁化强度高达603.44Gs，是国内外同类产品的2倍，用于-55℃旋转轴密封时，摩擦力矩至少降低85%。

3. 密封组件的装配新方法

为避免磁性液体密封装配过程中极齿损坏，项目组发明了高耐压低摩擦磁性液体密封装置中密封组件的装配新方法，设计了易于装配的密封新结构，攻克了在强磁场力作用下，极齿易损坏导致密封耐压能力下降的难题。

技术优势与应用效果

项目获得2019年度国家技术发明奖二等奖，2023年度日内瓦国际发明展（IEIG)最高奖等多项国内外奖项，共授权中国发明专利88件，美国及日本发明专利12件，发表SCI论文88篇，EI论文69篇,近年来在国内外会议作大会报告12次，牵头制定企业标准3项。

设计成果广泛应用于反应釜、真空炉、镀膜机、先进雷达等装备，在国内外石油化工、军工、航空航天等领域的上百家单位得到了充分应用，解决了我国军用航空机载设备骨干企业北京青云航空仪表有限公司（232厂）、中国航天器系统集成及空间环境领域的核心单位北京卫星环境工程研究所（511所）等众多单位的高耐压低摩擦零泄漏密封难题，近3年新增销售额1.15亿元，取得了重大社会经济效益。

技术对比

注：Ferrotec是国际知名的磁性液体密封公司，国外公司产品性能参数参照其产品样本，本发明技术性能指标参照相关检测报告和应用证明。

由上述设计和性能对比表可以看出，高耐压低摩擦新型磁性液体密封较传统磁性液体密封耐压能力显著提高，摩擦力矩显著降低。