Магнитожидкостное уплотнение Советский патент 1991 года по МПК F16J15/40 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации вращающихся валов при передаче движения в газовые или жидкостные среды.

Цель изобретения - повышение долговечности уплотнения.

На чертеже представлено уплотнение, разрез

Уплотнение содержит магнитный узел в виде постоянного магнита 1 с полюсными наконечниками 2 и 3, установленный на валу 4 из неферромагнитного материала, и магнитопровод в виде колец 5 и 6, охватывающих цилиндрические поверхности каждого полюсного наконечника 3 с образованием уплотняемых зазоров Ј, 62, и двух кольцевых элементов 7 и 8, расположенных преимущественно соосно с кольцами 5 и 6, разъемный (составной) корпус 9, охватывающий торцовые поверхности колец 5 и 6 и кольцевых элементов 7 и 8 с образованием с ними пар трения, а также магнитную жидкость 10 в рабочих зазорах 6i-63, а также в уплотняемых стыках между каждым кольцом 5,6 с кольцевыми элементами 7 и 8 и корпусом 9.

Каждое кольцо 5,6 с соответствующим кольцевым элементом 7,8 представляет собой неразборный узел.

Для создания неравномерного магнитного поля в зоне зазоров 5| и 62 на полюсных наконечниках 2 и 3 выполнены кольцевые канавки.

С целью создания неравномерного магнитного поля в зоне зазора бз на кольцевом элементе 7 также выполнены кольцевые канавки.

Для существенного уменьшения индукции магнитного поля в зоне уплотняемых стыков колец 5 и 6 с кольцевыми элементами 7 и 8 корпуса 9 на каждом кольце 5,6 и соответствующем ему кольцевом элементе 7,8 выполнены встречные радиальные зубцы с образованием зазоров 64 и 65 между ними, которые заполнены неферромагнитным материалом.

Для обеспечения беззазорного стыка корпуса 9 с магнитопроводом между кольцами 5 и 6 с кольцевыми элементами 7 и 8 установлены пружины 11.

Постоянный магнит 1 с полюсными наконечниками 2 и 3, кольца 5 и 6, кольцевые элементы 7 и 8, магнитная жидкость в зазорах образуют замкнутую магнитную цепь, соответствующую потоку Ф.

При прохождении потока Ф через зазоры 6i и ба возникают радиальные усилия одностороннего притяжения, под действием которых кольца 5 и 6 притягиваются и залипают к полюсным наконечникам 2 и 3. В дальнейшем магнитный узел вращается на валу 4 вместе с кольцами 5 и 6 и соединенными с ними элементами 7 и 8.

0

Радиальные встречные зубцы на кольцах 5 и 6 и кольцевых элементах 7 и 8 образуют неравномерное магнитное поле в зоне зазоров б4 и 65- Последнее обеспечивает удержание магнитной жидкости 10 в зоне указанных зазоров и принудительную смазку контактирующих поверхностей магнитопровода и корпуса 9.

Каждая пара трения образует торцовое

уплотнение, совмещенное с магнитожидкост- ным, которые работают совместно, дополняя друг друга. В указанных торцовых уплотнениях магнитная жидкость 10 выполняет роль не только уплотнительного, но и смазочного материала.

Так как принудительная смазка ферромагнитной жидкостью контактирующих поверхностей обеспечивает в торцовом уплотнении полужидкостной режим трения, то потери на трение в уплотнении незначительны - коэффициент трения при выполнении торцовых поверхностей корпуса 9, контактирующих с магнитопроводом, из современных подшипниковых материалов приближается к коэффициенту трения качения. Поток Ф препятствует вытеканию фер5 ромагнитной жидкости 10 из зазоров 6i-63. Магнитная сила, препятствующая вытеканию жидкости 10 из зазоров 6i-63, зависит от магнитных характеристик жидкости 10, индукции в зазорах 6i-63 и пропорциональные неравномерности магнитного поля в

0 указанных зазорах.

Наличие сильного неоднородного магнитного поля в уплотняемых зазорах приводит к тому, что под кромками зубцов происходит перераспределение концентрации дисперсной фазы - магнетита по объему

5 магнитной жидкости, как коллоидного раствора, находящегося в рабочих зазорах 6,-63.

Этот процесс в статическом состоянии уплотнения сопровождается вытеснением

Q дисперсионной среды из ферромагнитной жидкости в зоне кромок зубцов.

В зоне зазоров 6i и бз по мере вытеснения дисперсионной среды из магнитной жидкости она стекает под действием сил тяжести в канавки между зубцами, а с крайних

5 зубцов полюсных наконечников 2 и 3 - на торцовые поверхности указанных полюсных наконечников, а также на поверхности колец 5 и 6.

Так как сталь, из которой изготовлены полюсные наконечники 2 и 3 и кольца 5 и 6,

0 хорошо смачивается практически любой жидкостью, то дисперсионная среда, стекая с крайних зубцов, с течением времени полностью растекается по указанным поверхностям. После этого под действием сил тяжести и капиллярных сил дисперсионная

5 среда по капиллярным каналам между частицами дисперсной фазы перетекает из канавок между зубцами и наружным поверхностям крайних зубцов полюсных наконечников и в дальнейшем также растекается по торцовым поверхностям полюсных наконечников 2 и 3 а также по цилиндрическим поверхностям колец 5 и 6.

Указанные процессы проявляются тем в большей степени, чем больше уплотнения находится в неподвижном состоянии, т.е. чем длительнее оно хранится. По мере уменьшения объемного содержания дисперсионной среды в магнитной жидкости в зоне зазоров повышается вязкость ферромагнитной жидкости без потери ее уплотняющей способности. Так как по указанным зазорам осуществлено статическое - неподвижное уплотнение, то повышение вязкости ферромагнитной жидкости в процессе хранения уплотнения не сказывается на момент его трения.

Так как в зоне зазоров б4 и 6s действуют только потоки рассеивания, величина которых на один-два порядка меньше основного потока Ф, который проходит через указанные зазоры, то перераспределение концентрации дисперсной фазы - магнетита по объему магнитной жидкости 10, как коллоидного раствора, в торцовых уплотнениях не происходит.

Следовательно, в торцовых уплотнениях отсутствуют процессы вытеснения дисперсионной среды из магнитной жидкости. Этим обеспечивается стабильность вязкости магнитной жидкости 10 в зоне торцовых уплотнений (зоне зазоров 64 и 6s), а следова

тельно, и стабильность собственного момента трения уплотнения в процессе как длительного его хранения, так и работы при воздействии перепада давления

Формула изобретения

1.Магнитожидкостное уплотнение, содержащее корпус, магнитный узел в виде постоянного магнита с полюсными наконечниками, магнитопровод и магнитную жидкость в уплотняемых зазорах, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности уплотнения, оно снабжено упругим элементом, магнитопровод выполнен в виде

двух колец, каждое из которых установлено охватывающим цилиндрическую поверхность одного из полюсных наконечников с образованием с ней уплотняемых зазоров, и соединенных с кольцами концентричных им кольцевых элементов, корпус выполнен состав0 ным, охватывающим своими частями торцовые поверхности магнитопровода с образованием с ними пар трения, а между кольцами с кольцевыми элементами размещен упругий элемент, поджимающий их к кор5 пусу.

2.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что на кольце и соединенном с ним кольцевом элементе выполнены радиальные зубцы, направленные навстречу друг другу.

3.Уплотнение по п 1, отличающееся 0 тем, что корпус выполнен из неферромагнитного материала.

Изобретение м. б. использовано для уплотнения вращающихся валов при передаче движения в газовые или жидкостные среды. Цель изобретения - повышение долговечности магнитожидкостного уплотнения. В корпусе 9 размещен магнитный узел в виде постоянного магнита 1 с полюсными наконечниками 2,3. Магнитопровод выполнен в виде двух колец 5,6, каждое из к-рых установлено с охватом цилиндричес77 4--U кой поверхности одного из наконечников 2,3 с образованием с ней уплотняемых зазоров, заполненных магнитной жидкостью 10.С кольцами 5,6 соединены концентричные им кольцевые элементы 7,8. Корпус 9 выполнен составным, охватывающим своими частями торцовые поверхности магнито- провода с образованием с ним пар трения. Между кольцами 5,6 с элементами 7,8 размещен упругий элемент в виде пружины 11,поджимающий их к корпусу 9. На каждом кольце 5,6 и соответствующем ему элементе 7,8 выполнены радиальные зубцы, направленные навстречу друг другу. Корпус 9 выполнен из неферромагнитного материала. В зоне зазоров действуют потоки рассеивания, величина к-рых на один-два порядка меньше основного потока, при этом перераспределения дисперсной фазы не происходит. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 9 to (Л о 4 оэ оо оо оз