Магнитожидкостное уплотнение Советский патент 1988 года по МПК F16J15/43 

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано в машиностроении, химической промышленности, вакуумной технике, где требуется герметизация валов при передаче движения в газовые среды или вакуум.

Цель изобретения - повьпиение надежности уплотнения в условиях изменяющейся частоты вращения вала путем изменений магнитной индукции в рабочих зазорах в соответствии с частотой вращения вала.

На фиг.1 представлено уплотнение, разрез, на фиг.2 и 3 - варианты исполнения уплотнения.

Корпус 1 с крышкой 2, изготовленные из магнитопроводной стали, охватывают постоянный магнит 3, состоящий по крайней мере из двух частей, которые установлены с возможностью перемещения относительно полюсных приставок. Каждая из этих частей заключена в немагнитный каркас 4, выполненный из ан Ифрикционного материала, и соединена упругими элементами 5 с кольцом 6, охватывающим полюсные приставки. Каждая полюсная приставка состоит из двух пастей: частя 7, выполненной из магнитопрово ного материала, и части 8 - из немаг нит,опроводного материала. Для предотвращения натекания давления по валу в немагнитопроводных частях полюсных приставок установлены статические уплотнители 9.

Постоянный магнит 3, полюсные приставки, состоящие из двух частей 7 и 8, рабочий зазор S , заполненный магнитной жидкостью, корпус 1, закрытый крьш1кой 2, изготовленные из магнитопроводного материала, образуют замкнутую магнитную цепь.

Магнитная сила,возникающая в результате взаимодействия магнитной жидкости с полем постоянного магнита, препятствует вытеканию последней под действием перепада давлений.

Уплотнение работает следующим образом.

Перепад давлений, удерживаемый уплотнением в статическом режиме (скорость ), лР IgB , где 1 - намагниченность насьш1ения

магнитной жидкости; В - индукция магнитного поля в рабочем зазоре.

При этом постоянные магниты 3 примыкают к немагнитопроводным частям 8 полюсных приставок., причем к той их

части, где сопротивление магнитному потоку наибольшее. При вращении вала перепад давлений, удерживаемый уплотнением уменьшается. Однако при вращении вала под действием центробежных сил постоянные магниты 3 перемещаются от вала по радиусу вдоль немагнитопроводных частей 8 полюсных приставок и занимают положение, соответствующее частоте вращения вала. Толщина

немагнитопроводных частей полюсных приставок постепенно уменьшается, а следовательно, уменьшается сопротивление магнитному потоку, т.е. происходит рост магнитной индукции в рабочем зазоре, а следовательно, и перепада давлений, удерживаемого уплотнением. При максимальной частоте вращения вала, на которую рассчитано уплотнение, постоянные магниты 3 занимают положение, при котором сопротивление магнитному потоку минимально, а значение магнитной индукции в рабочем зазоре максимально. При остановке вала постоянные магниты занимают первоначальное положение под действием силы упругих элементов 5.

Регулирование индукции в рабочем зазоре уплотнения в соответствии

35 с частотой вращения вала, значительно повьш1ает надежность работы уплотнения, так как при низких скоростях вращения вала магнитная жидкость находится в слабых магнитных полях, что

0 способствует сохранению ее свойств

стабильными в течение более длительного промежутка времени. Повышение магнитной индукции в рабочих зазорах происходит кратковременно в аварийных

45 ситуациях, при резком увеличении

частоты вращения вала. Уплотнение остается работоспособным. Выполнение немагнитопроводных частей 8 полюсных приставок со скосом способствует

0 плавному регулированию магнитной индукции в рабочих зазорах уплотнения при изменяющейся частоте вращения вала. Применение антифрикционных каркасов, в которые помещены магни55 ты, способствует уменьшению трения при перемещении магнитов при изменении частоты вращения вала.

В вариантах уплотнения (фиг.2 и 3) регулирование магнитной индукции

13648

в рабочем зазоре осуществляется ступенчато .

В устройстве может быть дополнительный постоянный магнит 10 (фиг.З) контактирующий с магнитопроводными частями 7 полюсных приставок. Поток, создаваемый этим магнитом, достаточен для удержания магнитной жидкости в рабочем зазоре уплотнения до крити- ческой частоты вращения вала. При достижении этой частоты начинают действовать магниты, которые перемещаются вдоль полюсных приставок под действием центробежньгх сил. При умень- 5 шении частоты вращения вала ниже критической, магниты возвращаются в первоначальное положение.

Применение предлагаемой конструкции целесообразно при таких условиях когда может произойти кратковременный i заброс по частоте вращения вала, например аварийный режим работы электродвигателя при обрыве цепи обмотки возбуждения. При использовании известной конструкции уплотнения необходимо постоянное поддержание индукции в зазоре высокой для обеспечения работоспособности уплотнения при кратковременном увеличении частоты вращения вала, что приводит к

20

25

30

5

0

5

0

124

коагуляции магнитной жидкости и снижению надежности работы уплотнения. Формула изобретения

1, Магнитожидкостное уплотнение, содержащее магнитную систему в виде кольцевого постоянного магнита с полюсными приставками, установленного на валу и образующего с магнитопроводными корпусом и крышкой замкнутую полость, и магнитную жидкость в рабочих зазорах, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности уплотнения в условиях изменяющейся частоты вращения вала, оно снабжено упругими элементами, а постоянный магнит выполнен по крайней мере из двух частей и установлен с возможностью перемещения относительно полюсных приставок на упругих элементах, при этом полюсные приставки выполнены из двух частей - из маг- нитопроводного и немагнит(Л1роводного материалов, причем магнитопроводный материал расположен со стороны рабочих зазоров,

2, Уплотнение по п,1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что оно снабжено кольцевыми элементами из немагнитного и антифрикционного материала, охватывающими части магнита.

6

фиг. г

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для герметизации валов, работающих в условиях перепада давления. Целью изобретения является повышение надежности уплотнения в условиях изменяющейся частоты вращения вала путем изменения магнитной индукции в рабочих зазорах в соответствии с частотой вращения вала. Постоянный магнит 3 вьтолнен по крайней мере из двух частей и установлен с возможностью перемещения относительно полюсных приставок на упругих элементах 5, при этом части магнита заключены в каркас 4 из немагнитного антифрикционного материала. Полюсные приставки состоят из частей 7 и 8, выполненных из магнитопроводного и немагнито- проводного материалов. При вращении вала под действием центробежных сил магниты 3 перемещаются от вала по радиусу вдоль немагнитопроводных частей 8 полюсных приставок и занимают положение, соответствующее частоте вращения вала. При этом благодаря изменению толщины частей 8 уменырает- ся сопротивление магнитному потоку, т.е. растет магнитная индукция в рабочем зазоре, а следовательно и перепад давления, удерживаемый уплотнением. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с S сл со О5 00 ю

(flUZ. 3