磁性液体密封用于液体密封专利技术综述

磁性液体密封用于液体密封专利技术综述

韩兰兰      ,王歌

国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心

摘要：本文通过对全球磁性液体用于液体密封专利技术申请文献的检索、统计和分析，介绍了该技术领域的申请量年度分布趋势、重要技术分支的发展脉络以及国内外重要申请人等，并对该领域的技术发展路线进行梳理和分析。

关键词：磁性液体 液体密封 专利 申请量 技术发展 申请人

引言

磁性液体密封具有零泄漏、低磨损和长寿命等优点,因此被广泛地应用于防尘密封和真空密封中。但是,当磁性液体用于密封液体时,由于被密封液体与磁性液体直接接触,两种液体在液－液界面处会相互溶解或混合,一旦磁性液体被稀释或冲刷到一定程度,密封就会失效。因而,磁性液体密封技术在防尘密封和气体密封方面发展迅速,而用于液体密封方面却进展缓慢，因此，本文针对磁流体用于液体密封的全球专利申请以及技术发展做了系统的分析。

1专利申请趋势分析

1.1中国专利性分析

1.1.1中国申请量年度分布趋势

国内磁性液体密封用于液体密封技术起步较晚，相关的专利申请量总体呈逐年上升趋势，且可划分为以下三个阶段：（1）技术起步期（1988-2005），专利申请量较少且无明显增长趋势，说明此时国内磁性液体密封用于液体密封技术刚刚兴起，尚处于起步阶段，市场需求不大；（2）初步发展期（2005-2012），专利申请量较上一阶段出现两个峰点（2007、2011），标志着磁性液体密封用于液体密封技术进入发展阶段；（3）迅猛发展期（2012-2022），专利申请量在总体上呈现大幅上升趋势，说明国内磁性液体密封用于液体密封技术得到了快速且有利的发展，这与市场需求是密不可分的。

1.1.2国内主要申请人

目前国内主要申请人以高校申请为主，其中北京交通大学的申请量远远超出其它申请人的申请量，国内企业和个人申请相对较少。实际上，由于相较于以日本为代表的国外专利申请，磁性液体密封用于液体密封技术在国内专利申请起步属于较晚，因而研发主力主要集中于高校。其中，北京交通大学、中国矿业大学、甘肃广播电视大学分列申请量前三位。

1.1.3国内申请各省份分布

在磁性液体密封用于液体密封技术领域，目前国内各省份申请中，北京、江苏、湖北、浙江、广东申请量居多，申请集中于高校所在省份以及经济较发达地区。

1.2国外专利申请状况

1.2.1全球申请国家分布

在国外申请中，日本对这一技术的研究最多，申请量占全球申请量的39%，中国紧跟其后，申请量占全球申请量的28%，其它如苏联占13%，美国占8%，台湾占3%，其它国家总和占9%。可见，全球申请量的申请较为集中，日本是该技术领域的领先者。

1.2.2国外主要申请人

通过统计和分析，日本HITACHI（日立）公司的申请量高居榜首，为该技术领域中的主导企业；DAIWA SEIKO KK、PANASONIC CO.,LTD、MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD的申请量紧随其后，在全球范围内都具备一定的竞争实力，这几家企业的专利申请量比较接近，技术实力相对均衡。上述在全球内排名靠前的申请人，由于其技术发展均较早，因此大部分相关专利技术申请并没有进入中国市场。

1.2.3日本申请量年度分布趋势

日本的申请量年度分布趋势与国外的申请量年度分布趋势类似，也可大致划分为以下三个阶段：技术起步期（1977-1980）、迅猛发展期（1980-1994），专利申请量在这一阶段出现四个峰点（1982、1988、1992），标志着磁性液体密封用于液体密封技术进入发展阶段、缓慢发展期（1992-2022）。

2磁性液体密封用于液体密封技术发展路线

该领域专利申请是从20世纪50年代开始，1954年3月，英国Vickers Elecrical公司的Walley James William对轴密封进行了改进，指出磁性液体可用于密封气体，同样也适用于密封与磁性液体中的酯或油不相溶的液体。1976年，美国Borg Warner公司的Hoeg D F和Tuzson J J对潜水泵轴高压水密封做了研究，使用离心密封与磁性液体密封组合对水密封，其中选用与水不溶的磁性液体进行密封。1977年，日本松下电器产业株式会社也对水中密封做了研究，通过设置宽窄不同的两组磁性液体密封装置对轴密封，并在轴上开有齿槽以及在两组磁性液体密封装置之间设置空气室以增大磁性液体密封装置的耐水性。1982年，美国Japan Nat Railyway公司的ITO H等人对船尾轴海水密封做了研究，通过在磁性液体增加疏水基表面活性剂以防止磁液液体与海水混合。同年，日本针对合成油、水等液体的密封申请了专利，采用在被密封液体与磁性液体密封之间设置弹性或者硬质材料做成的遮蔽体，防止被密封液体与磁性液体的混合。1984年，苏联Perminov S M公司的Orlov D V等通过在磁性液体密封与轴之间设置套，在套的两端设置环形槽，并在环形槽内充入气体，有效地隔断了磁性液体与被密封液体之间的接触。1986年，日本Highly Reliab Marine Propul公司的Yamatake Seiji等省去了套的结构，直接在磁性液体密封装置两极靴之间充入气体，并使气体压力略高于极靴两侧被密封液体压力，增大了磁性液体抗冲击的能力。1988年，德国Freudenberg Fa Carl公司的Freilaender P等设计了螺旋槽与磁性液体组合密封的方式对润滑油进行密封。1990年，苏联Ivan Power Inst Polyus Constr Bur公司Antipov A A和Evsin S I通过在磁性液体密封装置与被密封液体之间设置保护液体，并在保护液体与磁性液体之间留有空间以充入高压气体，可有效地隔断被密封液体与磁性液体之间的接触。1999年，日本NOK公司Imamoto Y和Takeishi Y在被密封液体与磁性液体密封装置之间设置比重大于被密封液体的缓冲剂，以隔断被密封液体与磁性液体之间的接触。在1999年之后，磁性液体用于液体密封技术发展缓慢，国外对该技术的研究趋于减少，国内对该技术的起步晚，虽然在近期发展较迅猛，但是也少有突破。从上也可以看出，密封液体主要针对水密封，对油以及其它液体的研究较少。但是由于磁性液体用于液体密封技术具有零泄漏的特性，在防止液体密封中，仍有极大的应用价值。

3结束语

通过对各国专利申请的分析，可以看出该技术在20世纪80年代至90年代发展迅猛，但是在近期却处于发展缓慢期，技术出现瓶颈，如果继续发展则需要很大的突破。虽然我国在该领域的技术及专利水平与日本、苏联、美国等国尚存在较大差距，但该领技术已经得到我国高校的重视，也在逐步的努力研发之中。磁性流体应用于密封液体的技术目前尚未达到实用化的阶段，但是由于这种密封技术所具有的零泄漏特性，在防止固体和液体的阻隔密封中，有极大的应用价值。

参考文献

[1] 邹继斌等. 磁性流体密封及其发展现状. 摩擦学学报，1994.