Магнитожидкостное уплотнение Советский патент 1988 года по МПК F16J15/43 

113

Изобретение относится к уплотни- тельной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов аппаратов химической, нефтехими ческой, микробиологической и других отраслей промышпенности.

Цель изобретения - повышение надежности уплотнения путем изменения рабочего зазора в зависимости от тем- пературы уплотнения.

На чертеже представлено уплотнение, разрез.

Внутри корпуса 1 расположен вал 2, связанный с втулкой 3 вала посред- ством шпонки 4. На втулке 3 установлены промежуточные втулки 5 с дисками 6 из магнитомягкого материала, а также со стороны уплотняемой среды внутреннее вращающееся кольцо 7 подшипника 8 скольжения, выполненное из антифрикционного коррозионностой- кого материала и закрепленное опорным кольцом 9. Со стороны атмосферы на втулке 3 через установочную не- магнитную втулку 10 установлен внут- ренней обоймой подшипник 11 качения, связанный при этом наружной обоймой с корпусом 1, Детали уплотнения, установленные на втулке 3, через кольцо 12 закреплены гайкой 13, которая зафиксирована от проворота винтом 1А. На наружном кольце подшипника 8 скольжения, установленного на уступе корпуса через упругоэластич- ные опоры 15, расположена магнитная система, контактирующая своей второй торцовой поверхностью через упруго- эластичную опору 16 с наружной обоймой подшипника 11 качения, поджимае- мой к ней уступом крьш1ки 17.

Магнитная система состоит из постоянных магнитов 18 с полюсными наконечниками 19, между которыми установлены немагнитные втулки 20, вы- полнекные из материала (например, эбонита, винипласта и т.д.), обладающего большим коэффициентом линейного расширения, чем коэффициент ли- ней}1ого расширения материала (напри- мер, Ст. 10) полюсных наконечников 19 и втулок 5 с дисками 6. В стенке корпуса 1 и в немагнитных втулках 20 выполнены каналы 21 для заправки уплотнения магнитной жидкостью 22, закры- тые пробками 23. Для создания градиента магнитного поля на поверхностях полюсных наконечников 19, образующих рабочие зазоры 24 с дисками 6 промежу12

точных втулок 5, выполнены кольцевые канавки 25. Герметизация подвижных и неподвижных соединений осуществляется уплотнительными элементами 26.

Уплотнение работает следующим образом.

При сборке уплотнения устанавливаются минимально возможные рабочие зазоры 24. Это достигается подгонкой высот немагнитных втулок 20 путем их притирки на притирочной плите. После сборки уплотнение через каналы 21 заправляется магнитной жидкостью 22. Постоянные магниты 18, полюсные наконечники 19, магнитная жидкость 22, диски 6 втулок 5 образуют магнитную цепь. Магнитные силы, возникающие в результате взаимодействия магнитной жидкости 22 с полем постоянных магнитов 18, препятствуют выдавливанию ее из рабочих зазоров 24 под действием перепада давления. Величина этих сил пропорциональна градиенту магнитного поля, который увеличен в рабочем зазо ре 24 благодаря выполнению кольце- вьк канавок 25 на поверхностях полюсных наконечников 19.

При вращении вала 2 вместе с установленными на втулке 3 промежуточными втулками 5 с дисками 6, образующими рабочие зазоры 24 с поверхностями полюсных наконечников 19, возникают силы трения между слоями магнитной жидкости 22, увлекаемой вращающимися деталями. Эти силы трения тем выше, чем меньше величина рабочего зазора, чем больше вязкость ферромагнитной жидкости, частота вращения и диаметр уплотняемого вала. В результате трения в уплотнении повьшается температура, приводящая к увеличению размеров деталей, образующих рабочий зазор 24. Но так как коэффициент линейного расширения материала, из которого изготовлены немагнитные втулки 20 во много раз больше (в 5-7 раз) чем коэффициент линейного расщирения материала полюсных наконечников 19 и втулки 5, то рабочий зазор увеличивается, а это приводит к уменьшению сил трения и к снижению тепловыделений в нем. В результате в уплотнении автоматически поддерживается оптимальный рабочий зазор, величину которого можно выбирать при разработке конкретной конструкции уплотнения, варьируя высотой немагнитных втулок

20 и задаваясь допустимой в уплотнении температурой..

Осевые перемещения деталей, образующих магнитную систему при изменениях, компенсируют упругоэластичные опоры 15 и 16.

При осевых перемещениях вала 2 втулка 3 с установленными на ней деталями уплотнения остается на месте благодаря установке ее аксиально- подвижно относительно вала 3 и связи через подшипник 11 качения с корпусом 1 уплотнения.

Радиальные биения вала 2 компенсируются подшипником 8 скольжения.

Формула изобретения

Магнитожидкостное уплотнение, со- 2о держащее размещенные в корпусе магнитные системы, примыкающие одна к другой через немагнитные втулки и

5

0

о

5

состоящие из постоянных магнитов с полюсными наконечниками, между которыми размещены диски, жестко связанные с промежуточными втулками и образующие с полюсными наконечниками рабочие зазоры, заполненные магнитной жидкостью,отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, оно снабжено втулкой вала, установленной относительно . него аксиально-подвижно, и подшипниками скольжения и качения, а также уп- ругоэластичными опорами, установлен- ными,;4ежду подшипниками и магнитными системами, при этом подшипник скольжения установлен на втулке вала со стороны уплотняемой среды, а подшипник качения - с противоположной стороны, причем немагнитные втулки выполнены из материала с больпшм коэффициентом линейного расширения, чем материал полюсных наконечников.

Изобретение относится к уплотни- тельной технике и может быть использо вано для герметизации вращающихся валов. Целью изобретения является повышение надежности уплотнения путем изменения рабочего зазора в зависимости от температуры уплотнения. аМежду полюсными наконечниками 19 магнитной системы уплотнения, образующими рабочие зазоры 24 с диском 6, жестко связанным с промежуточной втулкой 5, установлены немагнитные втулки 20, выполненные из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем материал полюсных наконечников 19. Между магнитной системой уплотнения и подшипниками скольжения 8 и качения 11 установлены упругоэластичные опоры .15 и 16. При вращении вала 2 температура уплотнения повьппается, что приводит к увеличению рабочего зазора 24, благодаря вьшолнению немагнитных втулок 20 из материала с высоким коэффициентом линейного расширения, что приводит к уменьшению сил трения и снижению теп- ловьщелений. 1 ил. гв г i (Л го 00 00