Универсальное магнитожидкостное уплотнение Советский патент 1991 года по МПК F16J15/43 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике, и предназначено для уплотнения вращающихся валов машин и механизмов, работающих в условиях повышенного перепада давления и значительных радиальных биениях вала, независимо от магнитной проницаемости материала вала.

Цель изобретения - повышение надежности уплотнения при работе его с магнитными и немагнитными валами в условиях радиальных биений вала.

На чертеже представлено уплотнение, разрез.

Уплотнение включает в себя магнитный узел, состоящий из кольцевого постоянного мжнита 1 и полюсных наконечников 2 и 3,

установленных в корпусе 4, выполненный из немагнитного материала. В полость, образованную полюсными наконечниками 2 и 3, установлен с возможностью перемещения в радиальном направлении конический подшипник скольжения 5 Причем, своим меньшим основанием подшипник опирается на вал 6, а выступами, выполненными у большего основания - на внутренние поверхности полюсных наконечников 2 и 3 К торцовым поверхностям подшипника скольжения 5 прикреплены магнитные кольца 7 и 8, образующие с внутренними поверхностями полюсных наконечников 2 и 3 плоско-па- раляельный зазор с, Зубцовые зоны выполнены на внутренних поверхностях магнитных колец 7 и 8 со стороны

О

о со ю

00

ю

на одной из деталей со стороны плоско-параллельного зазора с. Причем, длина L боковой поверхности зубца, примыкающего к торцовой поверхно сти подшипника скольжения соответствует суммарной длине I площадок зубцов магнитного кольца обращенных к валу. Межполюсное пространство, ограниченное полюсными наконечниками 2 и 3, заполнено ферромагнитной жидкостью 9. С целью обеспечения подпитки рабочих зазоров а,в,в ,с,с магнитной жидкостью в подшипнике скольжения 5 предусмотрен канал 10, соединяющий резервную полость, ограниченную внутренней поверхностью магнита 1 и наружной поверхностью подшипника скольжения 5, с рабочим зазором а подшипника скольжения 5.

С целью предотвращения механического контакта магнитных колец 7 и 8 с внутренними поверхностями полюсных нако- нечников 2 и 3 и валом 6, зазоры относятся друг к другу следующим образом: зазор а подшипника скольжения 5 выполняется меньше по сравнению с зазором в между магнитными кольцами 7 и в и валом 6. Зазор с - между выступами подшипника скольжения 5 и внутренними поверхностями полюсных наконечников 2 и 3, устанавливается меньше плоско-параллельного зазора с. Зазор в превышает величину биений вала 6 и может быть выполнен с большим запасом..

Уплотнение работает следующим образом.В случае использования уплотнения для герметизации магнитного вала, магнитный поток замыкается посредством полюсного наконечника 3 через плоско-параллельный зазор с на магнитное кольцо 7. Далее маг- иитиыА поток разделяется на два направле- ния. Основной магнитный поток замыкается через площадки зубцов магнитного кольца 7 и зазор в на вал 6. Далее через зазор в и площадки зубцов магнитного кольца 8, плоско-параллельный зазор с и полюсный наконечник 2.

Ввиду того, что подшипник 5 и примыкающие к нему магнитные кольца 7 и 8 имеют сопряжения по конической поверхности, то естественно, что расстояние между магнитными кольцами 7 и 8 меньше ширины магнита 1. Это приводит к тому, что при использовании уплотнения с магнитным валом, возникает дополнительный магнитный поток Фа, проходящий через зазор а параллельно оси вращения вала 6. Тем самым обеспечивается удержание магнитной жидкости 9 в рабочих зазорах и обеспечиваются благоприятные условия смазки подшипника скольжения 5, заключающиеся в том, что магнитный поток Фг проходит через зазор

а параллельно оси вращения, что не приводит к разрушению образующихся в этом за- зоре структур ферромагнитной жидкости при вращении вала.

Направление магнитного потока Фг обеспечивается разницей в магнитных про- ницаемостях материала подшипника скольжения 5 и ферромагнитной жидкости 9.

В случае использования уплотнения для герметизации немагнитного вала, Магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом 1 замыкается посредством полюсного наконечника 3 через зазор с на магнитное кольцо 7. Далее весь магнитный поток фокусируется через боковую поверхность зубца, примыкающего к торцовой поверхности подшипника скольжения 5, в рабочий зазор подшипника скольжения а. Проходит через боковую поверхность аналогичного зубца магнитного кольца 8 и противоположный плоско-параллельный зазор с на полюсный. наконечник 2. Ввиду того, что весь магнитный поток проходит через боковую поверхность зубца, примыкающего к подшипнику скольжения, то длина боковой поверхности должна соответствовать суммарной длине площадок зубцов магнитного кольца, обращенных к валу. В противном случае возникнут поля рассеяния, что приведет к снижению эффективности работы уплотнения.

Возникающий при этом магнитный поток Фа обеспечивает удержание ферромагнитной жидкости 9 в обоих плоско-параллельных зазорах сив зазоре подшипника скольжения а. Таким образом, обеспечивается герметизация уплотняемой среды и наиболее оптимальные условия смазки подшипника скольжения 5.

При вращении вала 6, подшипник скольжения 5, опирающийся на его поверхность через рабочий зазор а, отслеживает радиальные перемещения вала, обеспечивая, тем самым, постоянство величины рабочих зазоров в.

С целью предотвращения влияния угловых перекосов подвижного элемента на величины рабочих зазоров в и с, и предотвращения залипания магнитных колец 7 и 8 на внутренние поверхности полюсных наконечников 2 и 3, подшипник скольжения 5 снабжен выступами у большего основания. Причем зазор с устанавливается минимально возможным из технических соображений. Таким образом, подшипник скольжения 5 имеет три точки опоры в двух ортогональных направлениях и контактирует с рабочими поверхностями через слой ферромагнитной жидкости 9,

обеспечивая центрирование подвижного элемента.

Формула изобретения Универсальное магнитожидкостное уплотнение, содержащее охватывающую вал кольцевую магнитную систему, выполненную в виде магнита с полюсными наконечниками, самоустанавливающийся узел, размещенный в полости между полюсными наконечниками с возможностью радиально- го перемещения в ней и выполненный из двух магнитных колец с выступами на внутренней поверхности, охватывающих торцовые поверхности немагнитного элемента, образующих с валом и полюсными наконеч-

никами рабочие зазоры, заполненные магнитной жидкостью,отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения при работе с магнитными и немагнит- ными валами, немагнитный элемент выполнен в виде конического подшипника скольжения, меньшее основание которого обращено к валу, а на большем выполнены упорные кольцевые выступы, при этом длина боковой поверхности выступа магнитного кольца, примыкающего к торцовой поверхности подшипника скольжения, выполнена соответствующей суммарной длине площадок выступов магнитного кольца, обращенных к валу.

Изобретение позволяет повысить надежность магнитожидкостного уплотнения при работе с магнитными и немагнитными валами в условиях радиальных биений вала. Магнитная система, охватывающая вал 6, выполнена в виде магнита 1 с полюсными наконечниками 2, 3. Самоустанавливающийся узел размещен в полости между наконечниками 2, 3 с возможностью радиального перемещения в ней и выполнен из двух магнитных колец 7, 8 с выступами на внутренней поверхности. Кольца 7, 8 охватывают торцовые поверхности немагнитного элемента и образуют с валом 6 и наконечниками 2, 3 рабочие зазоры, заполненные магнитной жидкостью. Немагнитный элемент выполнен в виде конического подшипника 5 скольжения, меньшее основание к-рого обращено к валу 6. На большем основании выполнены упорные кольцевые выступы. Длина боковой поверхности выступа кольца, примыкающего к торцовой поверхности подшипника 5, выполнена соответствующей суммарной длине площадок выступов кольца, обращенных к валу 6. Подшипник 5 имеет три точки опоры в двух ортогональных направлениях и контактирует с рабочими поверхностями через слой магнитной жидкости, обеспечивая центрирование подвижного элемента. 1 ил.