МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА Российский патент 2006 года по МПК F16J15/53 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для уплотнения вращающихся валов.

Известно магнитожидкостное уплотнение /1/, содержащее немагнитный корпус, кольцевой постоянный магнит, полюсные приставки, на обращенных к валу поверхностях которых выполнены кольцевые канавки под диамагнитный наполнитель.

Его недостатком является невысокая надежность уплотнения вала и отсутствие возможности периодической дозаправки уплотнения без разборки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является уплотнение вала /2/.

Уплотнение вала содержит кольцевую магнитную систему, образующую с валом кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью. В валу выполнена соединенная отверстиями с каждым рабочим зазором полость, в которой размещено распределительное устройство с каналом подачи герметизирующей жидкости. Отверстия на поверхности вала выводятся в промежуточные полости, которые расположены под магнитами.

Недостатками уплотнения являются сложность и ненадежность конструкции заправочного устройства, расположение его в валу, что не всегда возможно реализовать, неудобство обслуживания, невозможность осуществления заправки при многозубцовых полюсах.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается:

1. В качественной заправке уплотнения с многозубцовыми полюсами. Под качеством заправки понимается заправка каждого зубца требуемым объемом магнитной жидкости.

2. В качественной заправке полностью собранного и установленного на место уплотнения.

3. В заправке уплотнения и дозаправки в любой требуемый момент времени.

4. В упрощении конструкции уплотнения.

5. В упрощении технологии заправки уплотнения.

Это достигается тем, что в уплотнении, содержащем кольцевую магнитную систему с полюсными приставками с зубцами и заправочные каналы для заправки магнитной жидкостью, заправочные каналы выполнены в полюсных приставках, число каналов равно числу зубцов, их выходы расположены у основания зубцов и смещены от линии симметрии магнитного поля в сторону заправляемых зубцов, причем на входах каналов установлены технологические заглушки.

На фиг.1 изображен общий вид уплотнения, на фиг.2 - графическое представление о распределении напряженности магнитного поля в зазоре уплотнения, на фиг.3 - положение магнитной жидкости в зазоре под зубцом при критическом перепаде давлений.

В корпусе 1 установлен постоянный магнит 2 с примыкающими к нему полюсными приставками 3, с обращенными к валу 4 зубцами 5. Каждый зазор между зубцом и валом заполнен магнитной жидкостью 6. В полюсных приставках выполнены заправочные каналы 7, их число соответствует числу зубцов. Выходы каналов расположены у основания зубцов и смещены от линии симметрии магнитного поля в межзубцовом пространстве в сторону заправляемых каналом зубцов, каждый канал снабжен герметичной технологической заглушкой 8.

Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 2 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток полюсными приставками 3 подводится к зазору с валом. Зубцы полюсных приставок 5 перераспределяют магнитный поток в зазоре, и поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость 6 втягивается в области с максимальной напряженностью и образует герметичные пробки с повышенным внутренним давлением. Магнитная жидкость под зубцы вводится через заправочные каналы 7. После заправки каждый канал герметично закрывается технологической заглушкой 8.

Каждая магнитожидкостная пробка способна воспринимать перепад давлений, который определяется по формуле

где μ₀ - магнитная постоянная,

М - намагниченность магнитной жидкости,

Н - напряженность магнитного поля в зазоре,

Н_max и H_min - максимальная и минимальная напряженности магнитного поля на границах магнитожидкостной пробки в момент удержания ею максимального перепада давлений (фиг.2 и 3).

Перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов всех магнитожидкостных пробок под зубцами.

Под многозубцовой полюсной приставкой существует волнообразное распределение магнитного поля, чередование максимумов и минимумов напряженности. Линии АВ и CD (фиг.2) можно условно назвать линиями симметрии магнитного поля. Они разграничивают магнитные поля соседних зубцов. На этих линиях напряженность поля имеет минимальные значения. При смещении от этих линиях хоть вправо, хоть влево напряженность магнитного поля возрастает. Поместим каплю магнитной жидкости в зазор между первым и вторым зубцом (фиг.2). Если капля окажется справа от линии симметрии АВ, то силы магнитного поля будут втягивать ее в зазор под второй зубец, если капля окажется слева от линии симметрии АВ, то силы магнитного поля будут втягивать ее в зазор под первый зубец. Если выходное отверстие заправочного канала выходит на линию АВ или CD, то заправляемая магнитная жидкость может попадать как под первый, так и второй зубец. Какая часть объема вводимой магнитной жидкости окажется под первым, а какая под вторым зубцом, зависит от случайностей, допустим, от скорости подачи жидкости.

В предлагаемом же уплотнении в полюсных приставках выполнены заправочные каналы 7, причем каждый зубец снабжен своим заправочным каналом. Выход канала расположен у основания зубца и смещен от линии симметрии магнитного поля в сторону данного зубца, поэтому вся подаваемая через заправочное отверстие жидкость захватывается полем одного заправляемого зубца. Таким образом, предлагаемая система позволяет под каждый зубец полюсных приставок последовательно ввести требуемый объем магнитной жидкости, обеспечить повышенную удерживающую способность уплотнения. В то же время предлагаемое уплотнение позволяет выполнять качественную заправку полностью собранного и установленного на место уплотнения, а также осуществлять дозаправку в любой требуемый момент времени.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №420836, МКИ-2, F 16 J 15/54.

2. Авторское свидетельство СССР №723281, МКИ-2, F 16 J 15/40.

Изобретение предназначено для герметизации вращающихся валов в машиностроении. Магнитожидкостное уплотнение вала, содержит кольцевую магнитную систему, состоящую из магнита и полюсных приставок с зубцами. В полюсных приставках выполнены каналы для заправки зубцов магнитной жидкостью, причем число каналов равно числу зубцов, их выходы расположены у основания зубцов и смещены от линии симметрии магнитного поля в сторону заправляемых зубцов. На входах каналов установлены технологические заглушки. Изобретение дает возможность под каждый зубец полюсных приставок последовательно ввести требуемый объем магнитной жидкости, обеспечить повышенную удерживающую способность уплотнения. Устройство позволяет выполнять качественную заправку полностью собранного и установленного на место уплотнения, а также осуществлять дозаправку в любой требуемый момент времени. 3 ил.

Магнитожидкостное уплотнение вала, содержащее кольцевую магнитную систему с полюсными приставками с зубцами, каналы для заправки уплотнения магнитной жидкостью, отличающееся тем, что каналы для заправки выполнены в полюсных приставках, число каналов равно числу зубцов, их выходы расположены у основания зубцов и смещены от линии симметрии магнитного поля в сторону заправляемых зубцов, причем на входах каналов установлены технологические заглушки.