Высокоскоростное вакуумное магнитожидкостное уплотнение Советский патент 1985 года по МПК F16J15/43 

м

СА

11173

Изобретение относится к уплотнительной технике и может .быть использовано для герметизации вращающихся валов.

Цель изобретения - повышение на- 5 дежности уплотнения путем увеличения перепада давления за счет вьшолнения торцовых поверхностей выступа вала и сопряженных с ним деталей уплотнения коническими.

На чертеже изображено предлагаемое уплотнение.

Внутри корпуса 1 уплотнения расположен вал 2, магнитная система с постоянным магнитом 3 и полюсными на-15 конечниками 4 и 5. Вал 2 снабжен выступом б, расположенным со стороны высокого давления, который может быть выполнен либо за одноцелое с валом 2, если последний вьшолнен из магнит-20 ного материала, либо на отдельной втулке 7 из магнитного материала, если вал выполнен из немагнитного материала . В последнем случае втулка герметизируется навалу при помощи ре- 25 зииовой прокладки 8. Вал вращается на высокоскоростных подшипниках 9,распо- . ложенпых в атмосферной части устройства; . Торцовые поверхности выступа 6 выполнены коническими, сопряженные с 30 ним поверхности полюсного наконечника А и немагнитные детали уплотнения также выполнены коническими. На внутренней кольцевой пoвepxнocт полюса 5, а также торцов.ой конической поверхности выступа 6, обращенного к полюсному наконечнику, либо конусной поверхности полюсного наконечника 4 выполнены зубцы 10, при этом зубцы 10 на конусной поверхности выступа 6 вы-дд полнены по спирали, направление нарезки которой противоположно направлению вращения вала. Зазоры между конусной поверхностью выступа 6 и обращенной к ней конусной поверхностью 45 наконечника 4, а также между валом и полюсом 5 составляют 0,1 - 0,2 мм и заполнены магнитной жидкостью.

Уплотнение-.работает следующим образом.50

Кольцевой магнит 3, полюсные наконечники 4 и 5 и втулка 7 с выступом 6 образуют одноконтурную магнитную замкнутую цепь. Магнитная сила, возникающая в результате взаимодей- 55 ствия магнитожидкостного кольца с полем постоянного магнита 3, препятствует вытеканию магнитной жидкости

212 .

под действием перепада давления. Величина этой силы пропорциональна .градиенту магнитного поля. Наличие на конусной поверхности выступа 6 зубцов 10 усиливает напряженность магнитного поля в зазоре между поверхностями выступа 6 и полюса 4 за счет создания неоднородности магнитного поля. На острие зубцов в зоне наибольщей напряженности магнитного поля будет концентрироваться магнитная жидкость, создавая при этом уплотняющее действие.

При вращении вала 2 магнитная жидкость под действием центробежных сил будет перемещаться в зазор между коническими поверхностями полюса 4 и выступа 6, образуя там зону уплотнения . В статическом положении магнитная жидкость в зоне уплотнения удерживается действующими на нее магнитными силами. При вращении ферромагнитная жидкость оказывается под действием магнитных и центробежных сил, запирающих ее в этом зазоре. За счет выполнения поверхностей выступа 6 и сопряженных с выступом частей уплотнения конусными и выполнение на конусной поверхности выступа зубцов 10 создается возможность более эффективного использования центробежных сил, так как создаваемые ими встречные потоки магнитной жидкости, направленные к вершине конусного выступа 6, образуют зону высокого давления и устраняют отрыв магнитной жидкости от уплотняемых поверхностей выступа.

Таким образом, уплотнительный эффект в зоне уплотнения создают как магнитные, так и центробежные силы,

действующие на магнитную жидкость и образующие магнитлгидродинамический затвор. За счет выполнения зубцов 10 на выступе 6 по спирали и при противположном направлении ее нарезки с направлением вращения вала магнитная жидкость будет дополнительно подниматься навстречу действующему на уплотнение перепаду давлений. Полюсный наконечник 5 служит для замыкания магнитной цепи и дополнительно для улавливания частиц магнитной жидкости в случае их выброса из зоны уплотнения Конусная форма выступа 6 обуславливает появление осевой составляющей центробежной силы, которая позволяет в значительной мере увеличить выдерживаемьй перепад давления.

ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ ВАКУУМНОЕ МАГНИТОЖВДКОСТНОЕ.. УПЛОТНЕНИЕ, со:держащее установленный в корпусе , кольцевой магнит с полюсными наконеч- никами, образующими с втулкой,-размещенной на валу, и выступом вала зазоры, заполненные магнитной жидкостью, при этом поверхности полюсного наконечника, обращенные к выступу, выполнены коническими, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения путем увеличения удерживаемого перепада давления, выступ на валу расположен со стороны высокого давления, а торцовые поверхности выступа выполнены коническими, причем полюсные наконечники расположены по одну сторону выступа, а поверхность выступа, обращенная к полюсному наконечнику, выполнена с одинаковой с ним конусностью и на ней выполнены зубцы, расположенные по спирали,, направление вьфезки которой противоположно на(Л правлению вращения вала.