Комбинированное уплотнение Советский патент 1991 года по МПК F16J15/43 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для герметизации зазоров между вращающимися относительно друг друга деталями машин и механизмов при наличии перепада давления.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения.

На фиг.1 схематически представлено уплотнение, разрез; на фиг.2 - то же, при отключенном магнитожидкостном уплотнении,

Полюсные наконечники 1 и 2 крепятся к разноименным полюсам постоянных коль- цеообразных магнитов 3 и 4, установленных на внутренней поверхности выступа 5 корпуса 6.

Полюсные наконечники с магнитами 3 и 4 имеют одну осевую степень свободы перемещения, при этом полюсный наконечник 1 подпружинен вдоль этой оси пружиной 7, закрепленной на корпусе 6. Магниты 3 и 4 контактируют один с другим разноименными полюсами, а два других полюса крепятся к соответствующим полюсным наконечникам 1 и 2. Отверстие 8, выполненное в выступе 5, сообщается со средой с меньшим давлением через зазор 9 между корпусом 6 и полюсным наконечником 2 и совместно с полюсными наконечниками 1 и 2 и пантог- рафным устройством образуют блокиратор.

Переключающее устройство выполнено в виде пантографного устройства, расположенного в сквозном осевом отверстии 8 выступа 5 корпуса 6. Пантографное устройство состоит из трех планок 10-12 Один конец каждой планки 10 и 12 соединен шпилькой с полюсными наконечниками 1 и 2, а другой - с соответствующим концом планки 11. В отверстии посередине планки 11 расположена шпилька, закрепленная на корпусе 6. Все шпильки расположены параллельно и являются поворотными осями соответствующих планок.

На валу 13 размещенный в полости между полюсными наконечниками 1 и 2 установлен кольцевой элемент 14 с радиальными лопатками 15. Полость заполнена жидкой средой 16.

На валу 13 установлены кольцевые проточки 17 и 18, а в уплотняемых зазорах между выступами 19 и 20 полюсных наконечников 1 и 2 размещена магнитная жидкость. Вал 13 выполнен из магнитного материала.

В первой фазе работы уплотнения герметизация зазора между валом 13 и выступами 18 и 19 полюсных наконечников 1 и 2 происходит благодаря слою магнитной жидкости, заполняющей уплотняемый зазор, з

во второй фазе - благодаря циркуляции жидкой среды 16.

При вращении вала 13 жидкая среда 16 взаимодействует с лопатками 15 на кольцевом элементе 14. В результате она начинает циркулировать в кольцевом зазоре, что обусловливает возникновение в ней центробежных сил Рц. При частоте вращения вала 13, равной (OQ, под действием центробежныхсил в жидкой среде 16, а также в результате работы переключающего устройства полюсные наконечники 1 и 2 совместно с магнитами 3 и 4 начинают смещаться от кольцевого элемента 14 до упора и зазор

разгерметизируется. Уплотнение переходит во вторую фазу своей работы.

Работа переключающего устройства заключается в фиксации полюсных наконечников 1 и 2 в первой фазе работы и

синхронном их смещении при частоте вращения вала 13, равной , ш0. Удержание в первой фазе происходит в результате действия пружины 7 сжатия (сила Fn), взаимодействия магнитов 3 и 4 (сила FM), а также в

результате сообщения осевого отверстия 8 со средой меньшего давления. На полюсный наконечник 2 действует сила Рд, обусловленная перепадом давления по разные от него стороны и передается через пантографную систему на полюсный наконечник 1. Последний фактор (перепад давления по разные стороны от полюсного наконечника 2) обусловливает работу блокиратора, которая заключается в предохранении выталкивания жидкой среды 16 из зазора при аварийном увеличении перепада давления на его концах во второй фазе работу уплотнения.

Действительно, при увеличении перепада давления величина сила Рд увеличивается. В случае, когда (о Шо)

Рп -Рд+Рм Рц,

уплотнение переходит в первую фазу работы, в которой жидкая среда 16 находится в загерметизированном зазоре.

При уменьшении частоты вращения вала 13 скорость циркуляции жидкой среды 16

в зазоре также уменьшается, т.е. Рц уменьшается. При частоте вращения вала 13 меньше ft) о выполняется неравенство

Рп+Рд+Рм Рц,

что приведет к герметизации уплотняемого зазора между валом 13 и выступами 19 и 20 полюсных наконечников 1 и 2, т.е. уплотнение переходит в первую фазу своей работы.

Формула изобретения 1 .Комбинированное уплотнение, содержащее установленный в корпусе магнитный узел в виде кольцевого магнита с полюсными наконечниками, кольцевого элемента из магнитного материала, установленного в подшипниках между магнитным узлом и валом, образующего своими выступами-концентраторами магнитного поля с валом и выступами полюсных наконечников уплотняемые зазоры, связанного с валом через пере- ключающее устройство и магнитную жидкость,, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, оно снабжено упорными подшипниками, кольцом с лопатками и подпружиненными поршня- ми, кольцевой элемент выполнен из двух частей с радиальными и осевыми выступами, вал выполнен с немагнитными вставками, размещенными между выступами-концентраторами магнитного поля кольцевого элемента, на последнем выполнены дополнительные выступы, расположенные напротив выступов полюсных наконечников, а переключающее устройство выполнено в виде кольца с лопатками, размещенного между установленными на полюсных наконечниках упорными подшипниками, в котором выполнены осевые отверстия, в последних установлены с

возможностью осевого перемещения осевые выступы кольцевого элемента, и радиальные отверстия, в которых размещены подпружиненные поршни, образующие подпоршневые полости, сообщенные с полостью между осевыми выступами кольцевого элемента, а также жидкой среды различной плотности, размещенной в полостях между полюсными наконечниками и подпоршневой полости, а также вставок и выступов-концентраторов магнитного поля и дополнительных выступов кольцевого элемента и выступов полюсных наконечников.

2 Уплотнение поп.1,отличающее- с я тем, что поверхность опор подшипников и взаимодействующие с ними поверхности кольцевого элемента выполнены коническими.

3,Уплотнение поп.1,отличающее- с я тем, что оно снабжено дополнительным кольцом с лопатками, установленным на валу, и дополнительными поршневыми элементами, в радиальных выртупах кольцевого элемента выполнены сообщающиеся между собой осевые отверстия, в которых размещены дополнительные поршневые элементы, а полость между радиальными выступами кольцевого элемента заполнена жидкой средой

Изобретение м.б. использовано для герметизации зазоров между вращающимися относительно друг друга деталями машин и механизмов при наличии перепада давления. Цель изобретения - повышение надежности комбинированного уплотнения. Полюсные наконечники 1,2 крепятся к разноименным полюсам постоянных кольцеобразных магнитов 3,4, установленных на внутренней поверхности выступа 5 корпуса 6. Упругий элемент установлен между корб tt г пусом 6 и наконечником 1 Пантографное устройство выполнено в виде планок 10,11,12, установленных на наконечниках 1,2 и связанных между собой поворотными осями. Кольцевой элемент 14 с радиальными лопатками 15 установлен на валу 13. В выступе 5 выполнено сквозное осевое отверстие 8, связанное с полостью низкого давления. По торцам выступа 5 установлены наконечники 1,2 В отверстии 8 размещено пантографное устр-во . Магниты 3,4 установлены на наконечниках с возможностью осевого перемещения по выступу 5. На валу 13 выполнены кольцевые проточки 17,18, размещенные между и с внешних сторон выступов 19,20 наконечников 1,2, полость между которыми заполнена магнитной жидкостью 16 Вал 13 выполнен из магнитного материала 2 з п.ф-лы, 2 ил 11 VG w fe О о 8 Ј Фиг. 1

19

Фиг 1