ОПОРНО-УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ МАГНИТНОГО ВАЛА Российский патент 1995 года по МПК F16J15/40 

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к уплотнительной технике, и может использоваться в опорных узлах валов текстильных машин и химического оборудования, работающих в условиях повышенной влажности и действия высоких температур.

Известны опорно-уплотнительные узлы валов, содержащие подшипники и защитные крышки, в которых для предотвращения вытекания смазки при ее нагревании устанавливаются сальниковые, манжетные или иного типа уплотнения. Например, известен герметичный подшипниковый узел, в котором применено магнитожидкостное уплотнение, а в качестве смазки используется магнитная жидкость [1]
Эксплуатация узла в сушильных барабанах отделочных машин показала, что в состоянии покоя во время перерывов в работе под действием магнитного поля в зоне наибольшей его напряженности (в местах касания тел качения с обоймами), скапливаются магнитные частицы магнитной жидкости, создающие барьер для движения тел качения. Из-за этого пуск машины становится тяжелым и затруднительным, а частицы магнитного наполнителя прикатываются телами качения, образуя наросты на дорожках качения, которые при достаточном увеличении их размеров могут привести к заклиниванию подшипника.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является опорно-уплотнительный узел, в котором основной магнитный поток для удержания магнитной жидкости организуется вокруг подшипника, а часть этого потока проходит по телам качения и обоймам подшипника [2]
Недостатками этого узла являются увеличение пускового момента из-за концентрации ферромагнитных частиц в зоне контакта тел качения с обоймами подшипника, а также затрудненность применения пластичной или жидкой смазки подшипника из-за перемешивания ее с магнитной жидкостью. Кроме того, при нагревании и увеличении объема магнитной жидкости в уплотнении и смазки в объеме подшипника под действием создавшегося перепада давлений возможно вытеснение их за пределы опорно-уплотнительного узла. Возврат магнитной жидкости и смазки внутрь опорно-уплотнительного узла невозможен из-за их растекания. Все это приводит к сокращению срока службы и долговечности опорно-уплотнительного узла.

Целью изобретения является увеличение срока службы и долговечности узла.

На чертеже представлено уплотнение, разрез.

Опорно-уплотнительный узел содержит корпус 1, подшипник с телами 2 качения, обоймами 3 и 4, прилегающие к торцовым поверхностям корпуса крышки 5 с установленными в их расточках манжетами 6 и 7, размещенные между манжетами магнитожидкостные уплотнения с магнитами 8 и полюсными приставками 9 и 10, уплотняемый магнитный вал 11 и магнитную жидкость 12. Подшипник заполнен смазкой 13. В крышке 5 имеются каналы 14 и 15. Магнитная жидкость 12 размещается в зазорах Δ ₁ между приставками 9 и 10 и валом 11 и в зазорах Δ ₂ между приставками 9 и 10 и крышкой 5. Зазор Δ ₂ больше зазора Δ ₁. Одна часть магнитного потока от магнита 8 проходит через полюсные приставки 9 и 10, зазор Δ ₁ и магнитный вал 11, другая через приставки 9 и 10, зазор Δ ₂ и крышку 5. Магнитные потоки не захватывают и не намагничивают обоймы 3 и 4 и тела 2 качения подшипника.

В процессе работы опорно-уплотнительного узла смазка 13 не подвергается действию магнитного поля, она может быть как магнитной, так и не магнитной. Применение магнитной смазки здесь оправдано лишь тем, что в зоне действия магнитного поля, в зазорах между полюсными приставками 9, 10 и валом 11 или крышкой 5 она запирается действием на нее магнитного поля и не вытекает из подшипника. Немагнитная смазка удерживается как манжетами 6 и 7, так и слоем магнитной жидкости 12 на полюсных приставках 9, 10. Благодаря тому что приставки 9, 10 опираются на рабочие кромки манжет 6 и 7, радиальное смещение вала 11 не вызывает изменения величины зазора Δ ₁ между ним и полюсными приставками 9 10, что очень важно для обеспечения надежной работы магнитожидкостного уплотнения. При нагревании подшипника давление воздуха в его свободном пространстве повышается. Из свободного пространства воздух при расширении проходит по каналу 14 в полость между манжетой и полюсной приставкой 10. При достаточном для пробоя перепаде давлений в этой полости и в атмосфере происходит пробой магнитожидкостного уплотнения в зазоре Δ ₂, но этот пробой легко и быстро "залечивается" благодаря тому, что полюсные приставки 9, 10 не перемещаются относительно поверхности расточки в крышках 5, в которых они установлены. Пробоя по зазору Δ ₁ между полюсными приставками 9, 10 и валом 11 не происходит, так как величина зазора здесь меньше и магнитное поле сильнее удерживает магнитную жидкость в зазоре. Прошедшая через пробой в зазоре Δ ₂ порция воздуха выходит в атмосферу через канал 15. После прекращения работы и охлаждения узла воздух в свободном пространстве подшипника, охлаждаясь, сжимается и недостаток его пополняется тем же путем в противоположном направлении: из атмосферы по каналу 15, через пробой и канал 14 в свободное пространство подшипника до выравнивания давления в подшипнике и в атмосфере.

Таким образом, конструкция опорно-уплотнительного узла обеспечивает надежную его герметизацию и одновременно одинаковое давление внутри подшипника и в окружающей его атмосфере, что гарантирует сохранность смазочного материала в подшипнике, и, как следствие, его большую долговечность и надежность.

Использование: в текстильных машинах и химическом оборудовании. Сущность изобретения: к торцовой поверхности корпуса подшипника прилегают крышки. Магнитожидкостное уплотнение выполнено в виде магнита с полюсными приставками и магнитной жидкости в уплотняемом зазоре. Магниты установлены в выполненных в крышках расточках. Магнитожидкостное уплотнение размещено между манжетами с опорой приставок на рабочие кромки манжет и с возможностью радиального перемещения при радиальном смещении вала. В крышке выполнены каналы для сообщения полости между манжетами и приставками с атмосферой и полостью подшипника. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ОПОРНО-УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ МАГНИТНОГО ВАЛА, содержащий подшипник, прилегающие к торцовой поверхности корпуса подшипника крышки и магнитожидкостное уплотнение, выполненное в виде магнита с полюсными приставками и магнитной жидкостью в уплотняемом зазоре, отличающийся тем, что он снабжен манжетами, установленными в выполненных в крышках расточках, а магнитожидкостное уплотнение размещено между манжетами, с опорой полюсных приставок на рабочие кромки манжет и с возможностью радиального перемещения при радиальном смещении вала. 2. Узел вала по п.1, отличающийся тем, что в крышке выполнены каналы для сообщения полости между манжетами и полюсными приставками с атмосферой и полостью подшипника.