Магнитожидкостное уплотнение Советский патент 1992 года по МПК F16J15/40 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для герметизации вращающихся валов при передаче движения в газовые или жидкостные среды и является дополнительным к основному авт. св. № 813060.

Цель изобретения - повышение надежности уплотнений.

На чертеже изображено уплотнение, разрез.

Уплотнение включает магнитный узел в виде постоянных магнитов 1 и 2 с полюсными наконечниками 3, 4 и 5, 6, втулку 7 из магнитного материала, установленную на валу 8 и сопряженную по диаметру с внутренними полюсными наконечниками 4, 5 магнитного узла, магнитопровод 9, схватывающий торцовые поверхности наружных полюсных наконечников 3 и 6 магнитного узла и ферромагнитную жидкость 10 в уплотняемых зазорах 5i, 62, 5з, 6ц .

Для уменьшения потерь на трение, исключения залипания полюсных наконечников 3 и 6 на магнитопровод 9, а также обеспечения требуемой длины рабочих зазоров бз и 64 на указанных полюсных наконечниках размещены вкладыши 11, 12 из антифрикционного материала, например баббита, а магнитьный узел установлен в обойму 13 из немагнитного материала.

Для создания неравномерного магнитного поля в уплотняемых зазорах 5i, 62, 5з, 5з на цилиндрических поверхностях полюсных наконечников 4 и 5 со стороны втулки 7, а также торцовыхповерхностях полюсных наконечников 3 и 6 выполнены кольцевые канавки.

Постоянные магниты 1 и 2 с полюсными наконечниками 3. 4 и 5, 6, магнитопровод 9, втулка 7 и ферромагнитная жидкость 10 в уплотняемых зазорах 5i. 62, из, &4 образуют замкнутую магнитную цепь, соответствующую потоку Ф на чертеже.

При прохождении магнитного потока Ф через рабочие зазоры От и &2 возникает радиальное усилие, под действием которого полюсные наконечники 4 и 5 залипают на

(Л

С

V4 СО VI

ю о

10

ю

втулке 7, выбирая зазоры di и бг в одну сторону.

При прохождении потока Ф возникает также осевая сила, под воздействием которой магнитный узел в обойме 13. притягивается к одной из торцовых поверхностей магнитолровода 9 с усилием

Q 4,06 S(Bi2-B22),(1)

где S - площадь поперечного сечения полюсных наконечников 3 и 6 в зоне зазоров (5з и 64;

Вт и В2 - индукция магнитного поля в зазорах 5з и дц соответственно.

Потери на трение в подшипниковом узле вкладыш 11 (12) магнитопровод 9 составляют

М f (Q + Р) R,(2)

где f - коэффициент трения скольжения пары материал вкладыша 11 (12) - сталь (материал магнитопровода 9);

Р - усилие перепада давления, удерживаемого уплотнением, прижимающее магнитный узел в обойме 13 к торцовой поверхности магнитопровода;

R - средний радиус вкладыша 11.

Вследствие неравномерного распределения магнитного поля в зазорах 5з и дц из- за канавок на полюсных наконечниках 3 и 6 ферромагнитная жидкость 10 всегда стремится проникнуть в зону контакта вкладыша 11 (12) с магнитопроводом 9, заполняя все имеющиеся между ними микрощели. Поэтому в уплотнении со стороны зазоров 5з и Й4 имеет место полужидкостный режим трения, так как ферромагнитная жидкость, кроме уплотняющего назначения, выполняет еще и роль смазочного материала. Коэф- фициент трения скольжения f пары сталь-баббит в режиме полужидкостного трения приближается к коэффициенту трения качения, Он меньше 0,01-0,025.

Магнитная сила, возникающая в результате взаимодействия ферромагнитной жидкости с полем постоянных магнитов 1 и 2, препятствует вытеканию под действием перепада давления из зазоров 5i, 62, 63. дз . Величина этой силы зависит от магнитных

характеристик ферромагнитной жидкости, индукции в зазорах 5i, 62, дз, дц и пропорциональна градиенту магнитного поля в указанных зазорах.

По зазорам дз и 64 между магнитным

узлом в обойме 13 и магнитопроводом 9 осуществлено подвижное соединение, передающее вращательное движение вала 8, а также радиальное его биение.

По зазорам д- и 5а осуществлено также подвижное соединение, передающее осевые и угловые перемещения уплотняемого вала,

Усилие сдвига, необходимое для осевого и углового перемещения втулки 7 с валом 8 относительно полюсных наконечников 4 и 5, может быть определено из выражения

F 2f 1 Рм,(3)

где fi - коэффициент трения скольжения

пары сталь по стали (материал полюсных наконечников 4, 5 и втулки 7) при смазке контактирующих поверхностей ферромагнитной жидкостью 10;

Рм - магнитная сила одностороннего

притяжения втулки 7 к одному из полюсных наконечников 4 или 5.

Уплотнение представляет собой завершенный в конструктивном отношении агрегат, Собирается он отдельно от вала 8.

отдельно регулируется, подвергается обкатке и контрольным испытаниям, что позволяет повысить надежность уплотнения. Формула изобретения Магнитожидкостное уплотнение по авт

св. № 813060, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, оно снабжено втулкой из магнитного материала, установленной на валу, магнитный узел выполнен в виде двух постоянных

магнитов с наружными и внутренними полюсными наконечниками, между последними установлена обойма из немагнитного материала, а торцовые уплотняемые зазоры образованы наружными полюсными наконечниками магнитного узла и магнитопроводом, радиальные зазоры - втулкой и внутренними полюсными наконечниками

U

Использование: для герметизации вращающихся валов при передаче движения в газовые или жидкостные среды. Сущность изобретения: втулка из немагнитного материала установлена на валу. Магнитный узел выполнен в виде двух постоянных магнитов с наружными и внутренними полюсными наконечниками. Между наружными наконечниками установлена обойма из немагнитного материала. Торцовые уплотняемые зазоры образованы наружными наконечниками и магнитопроводом, радиальные зазоры - втулкой и внутренними наконечниками. 1 ил.