Уплотнение вала Советский патент 1991 года по МПК F16J15/43 

Изобретение относится к уплотнитель- иой технике и может быть использовано для герметизации вращающихся валов при передаче вращения в различные химические, газовые и биологические среды.

Цель изобретения - повышение надежности уплотнения при радиальных биениях вала.

На чертеже представлено уплотнение, продольный разрез.

Уплотнение вращающегося вала содержит корпус 1 и крышку 2, изготовленные из магнитного материала. Полюсные наконечники 3-6 выполнены в виде концентрических колец из магнитного материала, соединены между собой жестко и герметично, например, сваркой, немагнитными кольцевыми проставками 7 и 8, при этом образуют полости, в которые установлены постоянные магниты 9. Концентричные постоянные магниты 9 устанавливаются друг к другу одноименными полюсами.

Собранные полюсные наконечники 3-6 с немагнитными кольцевыми проставками 7 и 8 и постоянными магнитами 9 жестко крепятся на валу 10. Торцовые поверхности полюсных наконечников 3-5 выполнены с зубчатым профилем 11, образуя с корпусом 1 и крышкой 2 плоскопараллельные торцовые уплотняемые зазоры 12.

Зазоры 12 Заполнены магнитоактивной герметизирующей композицией 13. которая удерживается в этом зазоре за счет градиентных сил магнитного поля постоянных магнитов 9. Магнитные поля замыкаются через выполненные на торцах зубчатые профили 11. магнитоактивную герметизирующую композицию 13, корпус 1 и крышку 2.

Такая конструкция уплотнения позволяет свести к минимуму рассеивание магнитного поля при радиальном биении вала 10.

Крышка 2 крепится к корпусу 1 болтовым соединением 14. Боковая поверхность периферийного полюсного наконечника 3 выполнена конической, образующая которой составляет с корпусом 1 угол 5-15° С вершиной со стороны низкого давления.

Полость 15. образованная боковой поверхностью периферийного полюсного наконечника 3 и корпусом 1, заполнена высоковязким немагнитным составом, нейтральным к магнитоактивной композиции.

Уплотнение работает следующим образом.

Собранные с помощью немагнитных проставок 7 и 8 в единое целое концентричные полюсные наконечники 3-6 с постоянными магнитами 9 жестко крепятся на валу 10 и образуют лабиринт со сложным зубчатым профилем каналов.

При вращении вала 10 со значительным радиальным биением вала величина уплотняемого торцового зазора 12 остается постоянной, так как полюсные наконечники 3-6 осуществляют плоскопараллельные движения относительно плоской поверхности корпуса 1 и крышки 2. Уплотняемые зазоры 12 в лабиринте заполнены магнитоактивной герметизирующей композицией 13, которая удерживается в этом зазоре за счет градиентных сил магнитного поля. При наличии избыточного давления уплотняемой среды Ру.с магнитоактивный герметизирующий состав обеспечивает герметизацию уплотняемой полости.

Кроме того, при вращении вала 10 возможно повышение давления уплотняемой среды Ру с, которое должно быть скомпенсировано уплотнением.

Поскольку концентричные полюсные наконечники 3-6 закреплены на валу 10 неподвижно и вращаются вместе с ним, то в полости 15, заполненной вязким немагнитным составом, имеет место эффект, обратный эффекту подъемной силы, т.е имеет место повышение давления в полости 15, которое противодействует давлению уплотняемой среды Рус.

Величина подъемной силы определяется по теореме Жуковского

R 2 яр С V2 slna,

где R - величина подъемной силы;

р - плотность вязкого немагнитного состава:

С- коэффициент подъемной силы:

V - средняя окружная скорость боковой поверхности периферийного полюсного наконечника;

а- угол образующей боковой поверхности периферийного полюсного наконечника 3 с корпусом 1.

Оптимальный угол наклона боковой поверхности периферийного полюсного наконечника 3 составляет 5-15°

Величина давления, создаваемого в полости 15, определяется по формуле

50

-1

где Р - величина давление, создаваемая в полости 15: R - величина подъемной силы

S - площадь боковой поверхности периферийного полюсного наконечника 3.

Целесообразно угол наклона боковой поверхности выполнять , периферийного полюсного наконечника 3, так как он имеет наибольшую окружную скорость, при этом возникает наибольшая сила R.

Формула изобретения

1, Уплотнение вала, содержащее размещенный в корпусе и установленный на валу магнитный узел, образующий торцовые уплотняемые зазоры, заполненные магнито- активной композицией, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности уплотнения при радиальных биениях вала, магнитный узел выполнен из концен- трично расположенных относительно оси вала и жестко соединенных между собой полюсных наконечников и немагнитных

0

проставок, образующих соответственно своими цилиндрическими и торцовыми поверхностями кольцевые полости, в которых размещены постоянные магниты, обращенные друг к другу одноименными полюсами, при этом боковая поверхность периферийного полюсного наконечника выполнена конической с вершиной конуса, направленной в сторону низкого давления уплотняемой среды.

2. Уплотнение поп.1,отличающее- с я тем, что-кольцевая полость, образованная поверхностью корпуса и боковой по- верхгностью периферийного .полюсного наконечника, заполнена немагнитным высоковязким составом, нейтральным к маг- нитоактивной композиции.

Изобретение относится к уплотнительной технике и позволяет повысить надежность уплотнения при радиальных биениях вала. Магнитный узел размещен в корпусе 1, установлен на валу 10 и образует торцовые уплотняемые зазоры 12, заполненные магнитоактивной композицией 13. Магнитный узел выполнен из концентрично расположенных относительно оси вала 10 и жестко соединенных между собой полюсных наконечников 3 - 6 и немагнитных проставок 7, 8, образующих соответственно цилиндрическими и торцовыми поверхностями кольцевые полости, в к-рых размещены постоянные магниты 9. Боковая поверхность периферийного наконечника 6 выполнена конической с вершиной конуса, направленной в сторону низкого давления уплотняемой среды. Кольцевая полость, образованная поверхностью корпуса 1 и боковой поверхностью наконечника 6, заполнена немагнитным высоковязким составом, нейтральным к композиции 13. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.