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

Предлагаемое изобретение относится к уплотнительной технике и может применяться в машиностроении для уплотнения вращающихся валов.

Известно магнитожидкостное уплотнение вала SU 420836, содержащее немагнитный корпус, кольцевой постоянный магнит, полюсные приставки, на обращенных к валу поверхностях которых выполнены кольцевые канавки под диамагнитный наполнитель. Его недостатком является невысокая удерживающая способность и надежность.

Известно магнитожидкостное уплотнение вала SU 653470. Уплотнение вала содержит постоянный магнит и установленные концентрично уплотняемому валу полюсные приставки, между которыми помещена магнитная жидкость. На обращенных друг к другу поверхностях полюсных приставок и вала выполнены канавки с двумя боковыми образующими в осевом сечении, причем выступы на валу расположены напротив выступов на полюсных приставках.

Недостатками уплотнения являются: невысокая удерживающая способность, следовательно, низкая надежность. Это обусловлено недостаточно эффективной формой рабочей зоны магнитожидкостного уплотнения.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении удерживающей способности магнитожидкостного уплотнения и его надежности. Это достигается тем, что в магнитожидкостном уплотнении вала, содержащем кольцевую магнитную систему, охватывающую вал, включающую постоянный магнит и примыкающие к нему полюсные приставки с зубцами, образованными кольцевыми канавками, где зазор между зубцами и валом заполнен магнитной жидкостью, вал имеет зубцы, аналогичные зубцам полюсных приставок как по форме, так и их образованию, причем зубцы полюсных приставок смещены в осевом направлении на половину зубового деления относительно зубцов на валу.

На фиг.1 показана конструкция уплотнения, на фиг.2 - форма зубца и положение магнитожидкостных пробок в зазоре, на фиг.3 - положение магнитожидкостных пробок в зазоре известных уплотнений, на фиг.4 - графическое представление распределения напряженности магнитного поля в рабочем зазоре известного и предлагаемого уплотнений.

Уплотнение устроено следующим образом. В корпусе 1 установлен постоянный магнит 2 с примыкающими к нему полюсными приставками 3. На поверхностях полюсных приставок, обращенных к валу 4, расположены прямоугольные зубцы 5. На поверхности вала под полюсными приставками также расположены зубцы 6, аналогичные зубцам полюсных приставок как по форме, так и их образованию, причем зубцы полюсных приставок смещены в осевом направлении на половину зубового деления относительно зубцов на валу. Магнитная жидкость, введенная в рабочий зазор, образует отдельные магнитожидкостные пробки 7 (фиг.2), расположенные в области кромок зубцов.

Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 2 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток полюсными приставками 3 подводится к зазору между полюсными приставками и валом. Зубцы полюсов 5 и вала 6 перераспределяют магнитный поток в зазоре, и поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость втягивается магнитным полем в зоны, где поле имеет максимальную напряженность и образует герметичные пробки с повышенным внутренним давлением. Зоны с максимальной напряженностью поля находятся между кромками зубцов полюсных приставок и вала. 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.

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

Если сравнить распределения напряженности магнитного поля в рабочих зазорах уплотнений (фиг.4), то увидим, что на каждое зубовое деление предлагаемого уплотнения, приходится два пика и два минимума напряженности магнитного поля, по сравнению с одним пиком и минимумом в прототипе. Поэтому в предлагаемом уплотнении под каждым зубцом образуется две магнитожидкостные пробки вместо одной, существующей в известных уплотнениях. Если шаг зубового деления в том и другом случае выполнить одинаковым, то удерживаемый перепад давлений практически удваивается по сравнению с прототипом.

Таким образом, предлагаемое магнитожидкостное уплотнение позволяет увеличить удерживаемый перепад давлений практически вдвое и тем самым повысить надежность уплотнения.

Изобретение предназначено для герметизации вращающихся валов в машиностроении. Магнитожидкостное уплотнение вала содержит кольцевую магнитную систему, охватывающую вал, включающую постоянный магнит и примыкающие к нему полюсные приставки с зубцами, образованными кольцевыми канавками, где зазор между зубцами и валом заполнен магнитной жидкостью. Вал имеет зубцы, аналогичные зубцам полюсных приставок как по форме, так и их образованию, причем зубцы полюсных приставок смещены в осевом направлении на половину зубового деления относительно зубцов на валу. Техническое решение позволяет повысить удерживаемый перепад давлений и надежность магнитожидкостных уплотнений. 4 ил.

Магнитожидкостное уплотнение вала, содержащее кольцевую магнитную систему, охватывающую вал, включающую постоянный магнит и примыкающие к нему полюсные приставки с зубцами, образованными кольцевыми канавками, где зазор между зубцами и валом заполнен магнитной жидкостью, отличающееся тем, что вал имеет зубцы, аналогичные зубцам полюсных приставок как по форме, так и их образованию, причем зубцы полюсных приставок смещены в осевом направлении на половину зубцового деления относительно зубцов на валу.