Магнитожидкостное уплотнение Советский патент 1993 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.

Целью изобретения является обеспечение работоспособности уплотнения при радиальном биении и угловых перекосах уплотняемого вала.

На чертеже приведена конструкция предлагаемого МЖУ,

МЖУ включает в себя два магнитных узла в виде постоянных магнитов 1 и 2 с полюсными наконечниками 3,4 и 5,6, втулку 7 из магнитного материала на валу 8, образующую с полюсными наконечниками 3 и 4 радиальные рабочие зазоры д- и 6%, корпус 9, с которым полюсные наконечники 5 и 6 образуют радиальные рабочие зазоры 5з и 54, торцовый подшипник 10 скольжения

СЛ

С

между магнитными узлами и ФЖ 11 в уплотняемых зазорах.

Полюсный наконечник 6, примыкающий к полюсному наконечнику 3, выполнен в виде двух соосных колец 6а и 66, образующих с полюсным наконечником 3 торцовые рабочие зазоры 5s и д&.

Постоянный магнит 1 с полюсными наконечниками 3 и 4 сцентрирован на валу 8 (втулке 7) посредством подшипникового узла в виде двух подшипников 12 качения. Корпус 9 закреплен на корпусе уплотняемого изделия.

Для создания неравномерного магнитного поля в уплотняемых зазорах fi - 64 на полюсных наконечниках 3,4 и 5.6 по внутреннему диаметру выполнены кольцевые канавки-.

Для создания неравномерного магнит ного поля в уплотняемых зазорах У, и &ь на торцовых поверхностях колец 6а и 66 (посо о о

00

о

люсном наконечнике 6) выполнены кольцевые канавки,

Для обеспечения работоспособности МЖУ при угловых перекосах вала 8 внутренняя поверхность полюсных наконечников 5 и 6 (кольца 66) выполнена горообразной с радиусом R.

Возможна конструкция МЖУ, в которой постоянный магнит 1 с полюсными наконечниками 3 и 4 может образовывать рабочие зазоры di и fa непосредственно с валом 8.

Возможна также конструкция МЖУ, в которой постоянный магнит 1 с полюсными наконечниками 3 и 4 может быть сцентрирован на корпусе 9 посредством подшипников 12 качения.

Постоянные магниты 1 и 2 с полюсными наконечниками 3,4 и 5,6 (кольцами 6а и 66), втулка 7, корпус 9 и ФЖ 11 в уплотняемых зазорах образуют две замкнутые маг- нитные.цепи, соответствующие потокам Ф и Фг на чертеже.

При прохождении потока Фг через рабочие зазоры 5з и (54 возникает магнитная сила одностороннего притяжения, под действием которой постоянный магнит2 с полюсными наконечниками 5 и 6 (кольцами ба и 66) залипает на корпусе 9.

При прохождении потока Фа через рабочие зазоры (5s и (5б возникает осевая сила притяжения постоянного магнита2 с полюсными наконечниками 5 и 6 (кольцами 6а и 66) к полюсному наконечнику 3 с усилием:

,06(812S1+B22S2).

(2)

где Вт и В2 - индукция магнитного поля в зазорах (5s и дъ соответственно;

Si и Зг - площадь поперечного сечения полюсного наконечника 3 в зоне зазоров 5s и дъ соответственно.

Магнитная сила, возникающая при взаимодействии ФЖ11 с полем постоянных магнитов 1 и 2, препятствует вытеканию ФЖ под действием перепада давления из зазоров 5i (5е. Величина этой силы зависит от магнитных характеристик ФЖ, индукции в зазорах/Зт- (5е и пропорциональна неравномерности магнитного поля в указанных зазорах.

По зазорам дмл dz между постоянными магнитом 1 с полюсными наконечниками 3 и 4 и втулкой 7 осуществлено подвижное соединение, передающее вращательное движение вала 8.

По зазорам 5в и 5е осуществлено также подвижное соединение, передающее радиальные перемещения уплотняемого вала.

При этом максимальное усилие сдвига между магнитными узлами можно .определить из выражения

,

(3)

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где f - коэффициент трения скольжения пары подшипник скольжения 10 из антифрикционного материала - сталь (материал полюсного наконечника 3) при смазке контактирующих поверхностей ФЖ 11.

При воздействии перепада давления усилие F уменьшается.

По зазорам дз и.д осуществлено также подвижное соединение, передающее угловые перекосы уплотняемого вала.

Технико-экономический эффект предложенного технического решения в сравнении с прототипом заключается в обеспечении его работоспособности при ра- диальном (эиени . у-ловых перекосах уплотняемого вала.

Это стало возможным вследствие механического разделения магнитных узлов, введения торцового пгдшипника скольжения между магнитными узлами и выполнения внутренней поверхности полюсных наконечников 5 и б (кольца 66.) горообразной.

Прототип неработоспособен при радиальном биении и угловых перекосах уплотняемого вала,

Формула изо б.ретения.

1. Магнитожидкостное уплотнение, содержащее корпус, два магнитных узла в виде постоянного магнита с полюсными наконечниками каждый, уплотняемый ал, подшипниковый узел и ферромагнитную жидкость в уплотняемых зазорах, о.-т л и ч а- ю щ е е с я тем, что один из магнитных узлов установлен с образованием радиальных рабочих зазоров с уплотняемым валом, а другой - с корпусом, причем полюсный наконечник одного из магнитных узлов, примыкающий к второму магнитному узлу, .выполнен в виде двух соосных колец, между которыми размещен подшипниковый узел в виде торцового подшипника скольжения и образующих с полюсным наконечником второго магнитного узла торцовые рабочие зазоры.

2. Уплотнение по п.1, о т л и ч а ю ще е- с я тем, что один из магнитных узлов сцентрирован на валу или корпусе посредством подшипникового узла, выполненного в виде двух подшипников качения.

3. Уплотнение поп.1,отличающее- с я тем, что вал выполнен составным с втулкой из магнитного материала.

Использование: для герметизации вращающихся валов при перепаде в газовые или жидкостные среды. Сущность изобретения: один из магнитных узлов установлен с образованием радиальных рабочих зазоров с уплотняемым валом, другой с корпусом. Полюсный наконечник одного из магнитных узлов, примыкающий к второму магнитному узлу, выполнен в виде двух соосных колец, между которыми размещен подшипниковый узел в виде торцового подшипника скольжения, образующих с полюсным наконечником второго узла торцовые рабочие зазоры. Один из магнитных узлов сцентрирован на валу или корпусе подшипниковым узлом, выполненным в виде двух подшипников скольжения. Вал выполнен составным с втулкой из магнитного материала. 2 з.п, ф- лы, 1 ил.