Магнитожидкостное уплотнение вала Советский патент 1984 года по МПК F16J15/40 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения валов машин и аппаратов. Известно магнитожидкостное уплотнение, содержащее магнитный узел, состоящий из постоянного магнита и полюсных наконечников, установленных на валу, и магнитопровод, выполненный в виде корпуса и самоустанавливающихся колец, которые отделены от полюсных наконечников телами качения - шариками 1. Недостатком уплотнения является низкая надежность при угловых биениях вала, так как магнитные силы притяжения, действующие между магнитопроводом и полюсными наконечниками, при возникновении перекоса вала стремятся еще более увеличить его, что искажает геометрию уплотняемого зазора и приводит к потере герметичности. Известно также магнитожидкостное уплотнение, содержащее установленный в корпусе уплотнительный блок, состоящий из постоянного магнита, размещенного между полюсными наконечниками, образующими с валом полость с магнитной жидкостью, причем полюсные наконечники снабжены шаровыми опорами, а уплотнительный блок-эластичной оболочкой, один конец которой закреплен на блоке, а другой - на корпусе 2. Недостатком известного уплотнения является его низкая надежность при радиально угловых биениях и осевых перемещениях вала. Шаровая опора, находящаяся под воздействием уплотняемой среды, подвергается повышенному износу, например, вследствие сухого трения в вакууме или растворения смазки уплотняемой средой. В агрессивных средах шаровая опора подвергается сильному фреттинг-износу и разрушению, что приводит к нарушению стабилизированной величины уплотняемого зазора и последующей разгерметизации уплотнения. Цель изобретения - повышение надежности уплотнения в условиях радиальноугловых биений и осевых перемещений. Указанная цель достигается тем, что магнитожидкостное уплотнение вала, содержащее установленный в корпусе уплотнительный узел, состоящий из постоянного магнита с полюсными наконечниками и ферромагнитной жидкости, подшипниковой опоры и втулки вала, снабжено плавающим кольцом и промежуточной втулкой, установленной аксиально-неподвижно в подшипниковой опоре, размещенной со стороны низкого давления и связанной с втулкой вала поводковым механизмом, при этом уплотнительный узел установлен на промежуточной втулке, а плавающее кольцо размещено со стороны высокого давления по отношению к уплотнительному узлу и установлено герметично по отношению к валу и промежуточной втулке. На чертеже изображено предлагаемое уплотнение. Магнитожидкостное уплотнение состоит из уплотнительного блока, включающего кольцевой постоянный магнит 1, полюсные наконечники 2 и ферромагнитную жидкость Зг Уплотнительный блок неподвижно установлен на промежуточной втулке 4, которая через подщипниковую опору 5 установлена в корпусе 6. На валу 7 неподвижно установлена втулка вала 8. Промежуточная втулка 4 и установленный на ней уплотнительный блок приводятся во вращение поводковым механизмом, выполненным в виде шариков 9, находящихся в пазах промежуточной втулки 4 и втулки вала 8. На втулке вала 8 через уплотнительное кольцо 10 герметично установлено плавающее кольцо И, которое обеспечивает герметизацию втулки вала по ее наружному диаметру при ее осевых перемещениях совместно с валом. Герметизация промежуточной втулки 4 при радиальных и угловых биениях вала обеспечивается подвижным в радиальном направлении контактом эластичных уплотнительных колец 12 плавающего кольца 11 с деталями 13, неподвижно связанными с промежуточной втулкой 4. Для фиксации втулки вала 8 относительно корпуса в нерабочем состоянии при монтая е и транспортировке служит планка 14. При монтаже уплотнение устанавливается на уплотняемом валу, при этом втулка вала 8 фиксируется на валу винтом 15, планка 14 удаляется и фланец 16 уплотнения герметично крепится к корпусу аппарата. Магнитожидкостное уплотнение вала работает следующим образом. Вращение от вала через неподвижно закрепленную на нем втулку и поводковый механизм передается промежуточной втулке, на крторой установлен уплотнительный блок. При осевых перемещениях вращающегося вала втулка вала вместе с ним перемещается относительно неподвижно закрепленной в осевом направлении промежуточной втулки, при этом шарики 9 поводкового механизма продолжают выполнять свои функции. Герметичность уплотнения-при осевых перемещениях вращающегося вала обеспечивается по наружной поверхности втулки вала элас-, тичными уплотнительными кольцами плавающего кольца 11, по корпусу - магнитожидкостным уплотнительным блоком. При угловых биениях вала плавающее кольцо 11 перемещается по торцовым поверхностям деталей 13, связанных с промежуточной втулкой 4, и обеспечивает герметичность между промежуточной втулкой 4 и втулкой вала 8. Радиальные биения вала воспринимаются через шарики корпусом уплотнения. Устаиовка уплотнительного блока на промежуточной втулке в подшипниковой опоре повышает надежность работы (герметизацию) предлагаемого магнитожидкостного уплотнения при угловых и радиальных биениях вала, так как позволяет стабилизировать величину уплотняемого зазора и не допускать утечку герметизируемой среды.

Закрепление промежуточной втулки с уплотнительным блоком аксиально-неподвижно относительно корпуса устраняет осевые смешения полюсных наконечников из зоны уплотнения, предотвращая тем самым потери магнитной жидкости, приводящие к разгерметизации уплотнения.

Размещение подшипниковой опоры со стороны низкого давления надежно предохраняет ее от воздействия уплотняемой среды, позволяет обеспечивать смазкой подшипники, что повышает надежность и срок их службы, а следовательно, и уплотнения в делом.

Подвижная связь промежуточной втулки через неподвижно закрепленные на ней детали с втулкой вала с помощью плаваюшего кольца с уплотнительными элементами обеспечивает надежную герметичность ее относительно вала при радиальных, угловых биениях и осевых перемещениях последнего.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышений надежности уплотнения.

МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА, содержащее установленный в корпусе уплотнительный узел, состоящий из постоянного магнита с полюсными наконечниками и ферромагнитной жидкости, подшипниковой опоры и втулки вала, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения в условиях радиально-угловых биений и осевых перемещений, оно снабжено плавающим кольцом и промежуточной втулкой, установленной аксиально-неподвижно в подщипниковой опоре, размещенной со стороны низкого давления и связанной с втулкой вала поводковым механизмом, при этом уплотнительный узел установлен на промежуточной втулке, a плавающее кольцо размещено со стороны высокого давления по отнощению к уплотнительному узлу и установлено герметично по отнощению к валу и промежуточной втулке. (Л со ел ГО