Магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала Советский патент 1985 года по МПК F16J15/43 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для герметизации вращающихся валов при передаче движения в газовые или жидкостные среды при наличии повышенного давления или вакуума.

Известно магнитно-жидкостное уплотнение, состоящее из источника магнитного поля в виде электромагнита, по торцам которого установлены втулки из магнитного материала, охватывающие герметизируемый вал с зазором, заполненным магнитной жидкостью.

Благодаря неоднородности магнитного поля в зазоре ферромагнитная жидкость занимает некоторое положение равновесия в области с максимальным градиентом магнитного поля. При смещении магнитной жидкости из этого положения равновесия под действием приложенного давления возникает магнитная сила, которая стремится вернуть магнитную жидкость в исходное положение.и тем самым противодействует приложенному давлению. Максимальная величина магнитной силы и, следовательно, удерживаемого перепада давления определяется разностью между максимальным и минимальным значениями напряженности поля в зазоре уплотнения 1.

Недостатком известного магнитно-жидкостного уплотнения является невозможность создания неоднородного магнитного поля с высоким значением разности между максимальной и минимальной напряженностями поля в зазоре уплотнения. Изменение неоднородности поля в известном уплотнении осуществляется увеличением магнитного потока. Однако увеличение магнитного потока-в cBofo очередь приводит к значительному росту потоков рассеяния, т.е. росту минимального значения напряженности поля. Отмеченная разность напряженности в таком случае будет увеличиваться незначительно или даже уменьшаться.

Кроме того, сдвиг слоев жидкости осуществляется в направлении, перпендикулярном силовым линиям магнитного поля, что приводит к увеличению эффективной вязкости магнитной жидкости за счет вращательной вязкости, что приводит к дополнительному разогреву магнитной жидкости и вследствие этого к снижению удерживаемого перепада давления и надежности уплотнения в целом.

Сдвиг слоев жидкости в направлении, перпендикулярном силовым линиям магнитного поля, приводит также к частичному уменьшению намагниченности ферромагнитной жидкости из-за ее гидродинамического размагничивания.

Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнения за счет увеличения удерживаемого перепада давления.

Указанная цель достигается тем, что в магнитно-жидкостном уплотнении вращающегося вала, состоящем из источника магнитного поля, установленного в корпусе источника тока, и магнитной жидкости в рабочем зазоре, в качестве источника магнитного поля используется многожильный проводник, подключенный к источнику тока, образующий с валом рабочий зазор, причем многожильный проводник установлен в корпусе при помощи втулки из неэлектропроводного и немагнитного материала.

На чертеже изображено магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала.

Уплотнение состоит из корпуса 1 с установленной в нем втулкой 2 из неэлектропроводного и немагнитного материала, в которой неподвижно закреплен многожильный проводник с током 3, образующий с валом 4 рабочий зазор, заполненный магнитной жидкостью 5. Для предотвращения механических повреждений многожильный проводник покрыт механически устойчивой пленкой б из немагнитного материала. Постоянный или переменный ток в многожильный проводник 3 подается по выводам 7, жестко закрепленным во втулке 2. Для обеспечения сборки уплотнения в корпусе 1 сделан выступ, а втулка 2 уплотняется на корпусе прижимным кольцом 8.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала 2 и при перепаде давления др PJ - PJ магнитная жидкость 5 удерживается в зазоре уплотнения неоднородным магнитым полем, образованным за счет протекания постоянного тока по многожильному проводнику 3. Значение разности между максимальной и минимальной напряженностями на поверхности вала 4, от которой зависит удерживаемый перепад давления, в уплотнении зависит от величины протекающего по многожильному проводнику тока и количества витков в проводнике. Увеличение этих значений приведет к пропорциональному увеличению и разности отмеченных напряжений, т.е. пропорциональному увеличению удерживаемого перепада давлений.

Сдвиг слоев жидкости в предлагаемом уплотнении происходит под различными углами к силовым линиям магнитного поля (от 0° в месте максимальной напряженности в местах с близкими к нулю значениями напряженности поля). В точках, где расстояние от многожильного проводника 3 до вала 4 минимально (точка А на чертеже), сдвиг слоев жидкости параллелен силовым линиям поля.

Следовательно, вращающиеся вместе с жидкостью ферромагнитные частицы не тормозятся магнитным полем, так как их Магнитный момент параллелен магнитному полю что ведет к существенному снижению эффективной вязкости магнитной жидкости как из-за отсутствия торможения отдельных маг нитных частиц внешним полем, так и вследствие параллельности возможных цепочечных агрегатов плескостям сдвига. В результате снижаются потери на трение в уплотнении, уменьшается его диссипативный разогрев и повышается надежность работы узла.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности работы уплотнения путем увеличения удерживаемого перепада давления за счет увеличения разности между максимальной и минимальной напряженностями магнитного поля в рабочем зазоре, снижения эффективной вязкости и частичного устранения гидродинамического размагничивания магнитной жидкости.

МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, состоящее из источника магнитного поля, установленного в корпусе источника тока, и магнитной жидкости в рабочем зазоре, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы уплотнения за счет увеличения удерживаемого перепада давления, в качестве источника магнитного поля использован многожильный проводник, подключенный к источнику тока, образующий с валом рабочий зазор, причем многожильный проводник установлен в корпусе при помощи втулки из неэлектропроводного и немагнитного материала. с ел 4 00