САМОЗАПРАВЛЯЮЩЕЕСЯ МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА Российский патент 2007 года по МПК F16J15/43 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для уплотнения вращающихся валов.

Известен уплотнительный узел SU 420836, содержащий немагнитный корпус, кольцевой постоянный магнит, полюсные приставки, на обращенных к валу поверхностях которых выполнены кольцевые канавки, и зазор, заполненный магнитной жидкостью. Его недостатком является сложность заправки уплотнения вала.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является магнитожидкостное уплотнение вала, преимущественно вертикальных валов /SU 1201600/.

Уплотнение вала содержит кольцевую магнитную систему, образующую с втулкой вала зазоры, заполненные магнитной жидкостью. На торцевых поверхностях втулки выполнены кольцевые канавки, в которые входят выступы корпуса, образующие с магнитной жидкостью и уплотняемой жидкой средой газонаполненную полость.

Недостатками уплотнения являются сложность и ненадежность заправки при многозубцовых полюсах.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в качественной заправке уплотнения с многозубцовыми полюсами, то есть в заправке каждого зубца оптимальным объемом магнитной жидкости, в упрощении конструкции уплотнения и технологии его заправки.

Это достигается тем, что в кольцевой магнитной системе полюсная приставка на торце, со стороны повышенного давления, имеет кольцевую камеру под магнитную жидкость, примыкающую к рабочему зазору. Кроме этого при вертикальном расположении вала камера выполнена преимущественно из диамагнитного материала, а при горизонтальном расположении вала из магнитного материала.

На фиг.1а изображен общий вид уплотнения, на фиг.1б - вид уплотнения с заполненной магнитной жидкостью камерой, на фиг.1в - распределение магнитной жидкости между зубцами полюсной приставки при создании перед уплотнением повышенного давления, фиг.1г - положение магнитной жидкости в зазоре уплотнения при снятии давления, на фиг.2 - горизонтальное расположение магнитожидкостного уплотнения, на фиг.3 - магнитожидкостное уплотнение с камерой из диамагнитного материала.

В корпусе 1 установлен постоянный магнит 2 с примыкающими к нему полюсными приставками 3, с обращенными к валу 4 зубцами 5. Полюсная приставка 3 на торце, со стороны повышенного давления, имеет кольцевую камеру 6, примыкающую к зазору. При вертикальном расположении вала камера выполнена преимущественно из диамагнитного материала (фиг.3), а при горизонтальном расположении вала из магнитного материала. Камера 6 заполнена магнитной жидкостью 7.

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 4. Зубцы полюсных приставок 5 перераспределяют магнитный поток в зазоре, и магнитное поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость 7 вводится в камеру 6 и удерживается от вытекания магнитным полем камеры. Магнитная жидкость втягивается магнитным полем под первый со стороны камеры зубец, и небольшой ее объем перескакивает под второй зубец. В замкнутой полости между первым и вторым зубцами создается повышенное давление, которое препятствует дальнейшему проникновению жидкости в зазор. В таком состоянии уплотнение готово к работе и может находиться в изделии или на складе. Если уплотнение находится в действующей установке, при повышении давления перед уплотнением магнитная жидкость будет проталкиваться в рабочий зазор и перераспределяться между зубцами (фиг.3), где она втягивается в области с максимальной напряженностью и образует герметичные магнитожидкостные пробки. Каждая пробка способна воспринимать перепад давлений, который определяется по формуле:

,

где μ₀ - магнитная постоянная,

М - намагниченность магнитной жидкости,

Н - напряженность магнитного поля в зазоре на поверхности вала,

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

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

При снятии с уплотнения перепада давлений магнитная жидкость принимает под зубцами симметричное положение и не возвращается в заправочную камеру 6 (фиг.1г).

Если заправочная камера выполнена из магнитопроводящего материала, то вал может располагаться вертикально, горизонтально и под произвольным углом. Магнитная жидкость удерживается от вытекания магнитным полем камеры. Но если вал расположен всегда вертикально, заправочная камера может изготавливаться из немагнитного материала (фиг.3) В этом случае вытеканию жидкости препятствуют силы гравитации.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает самозаправляемость уплотнения, повышает надежность и упрощает технологию эксплуатации уплотнения.

Изобретение предназначено для герметизации вращающихся валов в машиностроении. В кольцевой магнитной системе полюсная приставка на торце со стороны повышенного давления имеет кольцевую камеру под магнитную жидкость, примыкающую к рабочему зазору. Кроме этого при вертикальном расположении вала камера выполнена преимущественно из диамагнитного материала, а при горизонтальном расположении вала из магнитного материала. Изобретение обеспечивает качественную заправку уплотнения с многозубцовыми полюсами, упрощает конструкцию уплотнения и технологию его заправки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Самозаправляющееся магнитожидкостное уплотнение (МЖУ) вала, содержащее кольцевую магнитную систему с полюсной приставкой с зубцами, отличающееся тем, что полюсная приставка на торце со стороны повышенного давления имеет кольцевую камеру под магнитную жидкость, примыкающую к рабочему зазору.2. Самозаправляющееся МЖУ вала по п.1, отличающееся тем, что при вертикальном расположении вала камера выполнена преимущественно из диамагнитного материала, а при горизонтальном расположении вала из магнитного материала.