Магнитожидкостное уплотнение Советский патент 1993 года по МПК F16J15/40 

Изобретение относится к уплотни- тельной технике и может найти применение для магнитных и немагнитных .- вращающихся валов, центробежных насосов, компрессоров.

Известно магнитожидкостное уплот- нительное устройство (МЖУ) вращающегося вала, включающее кольцевой постоянный магнит с примыкающими полюсными приставками, на которых выполнены выступы, размещенные в полости под постоянным .магнитом и направленные друг к другу (авт. св. Г , кл. F 16 J 75/40, 1983).

Между валом и полюсными приставками размещены шайбы с немагнитными прокладками. На наружной поверхности магнитопроводящих шайб выполнены выступы, причем выступы соседних шайб примыкают к конусным выступам полюсных приставок разноименной полярности. Через вал проходит часть магнитного потока, поэтому увеличение числа шайб не приводит к насыщению стали вала.

Недостатком известного устройства является ограничение герметизирующей способности уплотнения в связи с потерями магнитного потока на рассеивание, технологические сложности изготовления полюсных приставок, шайб для небольших диаметров МЖУ.

Известно также МЖУ вращающегося вала (авт. св. N 1099160, кл. F 16 J 15ЛО, 1983), включающее магниты, полюсные приставки в виде пакетов элементов сетчатой структуры, устанавливаемые жестко и герметично на вращающемся валу. Полость, образующаяся между корпусом механизма и набором из магнитов и полюсных приставок заполняется магнитной жид00 N) О

костью (МЖ)„ К недостаткам описывав- мого устройства относится ограничение герметизирующей способности уплотнения из-за невозможности кон- центрации магнитного потока на полюсных приставках, механического износа пакетов элементов сетчатой структуры при вращении вала„

В качестве прототипа принято МЖУ вращающегося вала (авт. св. №811027, кл. F 16 J 15ЛО, 1Я78), состоящее из корпуса, уплотняемого вала, входящего в корпус магнитопровода, концентрически расположенных относи- тельно вала наружного и внутреннего колец из постоянных магнитов, разделенных между собой цилиндром из магнитомягкого материала, которые, будучи установлены в виде набора ко- лец с разделительной уплотняющей немагнитной прокладкой, вдоль оси вала образуют при разноименном расположении полюсов постоянных магнитов в аксиальном направлении замкнутый маг- нитный поток, обеспечивающего герметизацию при заполнении зазора МЖ при возвратно-поступательном и вращательном движении вала.

К недостаткам прототипа следует отнести сложность конструкции, связанную с необходимостью уплотнения одновременно двух видов движения, специфической областью применения и условий эксплуатации, R частности уплотнение предназначено для небольш скоростей вращения перемещения вала имеет значительно чисто герметизи- оуемых поверхностей контакта, что снижает надежность герметизации. Ус- тановка магнитов разноименной полярности создает в аксиальном направлении практически единый замкнутый магнитный поток, эффективность котоРого снижается за счет разделитель- ных Фторопластовых прокладок В уплотнении отсутствуют концентраторы магнитного потока. Набор колец и прокладок не представляют самостоятельного элемента уплотнитёльного узла, что исключает регулирование магнитного потока за счет изменения их количества. Фторопластовые прокладки не обеспечивают достаточной точности центрирования вала, а следо

вэтельно, величины зазора, что существенно для удерживаемого перепада давлений. Уплотнение не может быть использовано для немагнитных валов.

.

0

5

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности МЖУ магнитных и немагнитных валов за счет разграничения и максимального использования магнитных потоков последовательно устанавливаемых магнитов и полюсных приставок, их концентрического расположения относительно вала благодаря конструкции полюсных приставок и наличию разделительных центрирующих элементов.

Поставленная цель достигается тем, что для повышения надежности конструкции представляет собой набор пакетов элементарных МЖУ, состоящих из кольцевых постоянных магнитов толщиной 1-2 мм и двух кольцевых полюсных приставок толщиной 0,2-0,3 мм, пакеты отделяются друг от друга разделительными центрирующими элементами, выполненными из немагнитного антифрикционного материала. Для немагнитного вала кромки приставок отгибаются навстречу друг другу так, чтобы зачор между ними и валом находился в пределах 0,2-0,3 мм. Для чего в корпус механизма жестко и герметично устанавливается набор пакетов элементарных М1У, между которыми размещаются разделительные .элементы (прокладки) из немагнитного антифрикционного материала, служащим имеете с тем. и центрирующими опорами для вала. Пакеты набираются одноименными полюсами друг к другу. Разделение пакетов немагнитными прокладками позволя ет максимально уменьшить потери магнитного потока на рассеивание, предотвратить перемешипание уплотняемой жидкой среды и магнитной жидкости а процессе работы МЯУ, а набор пакетов позволяет компенсировать заданный перепад давлений.

1,- Лля магнитопроводящего вала каждый устанавливаемый пакет состоит из аксиально намагниченного постоянного магнита .толщиной 1-2 мм с примыкающими к его концам магнито- проводных полюсных приставок толщи - ной 0,2-0,3 мм, что соответствует оптимальным значениям кромок притупления принятых профилей зубьев полюсных приставок

Кроме того, выбранная толщина приставок обеспечивает прохождение магнитного потока постоянного магнита выбранных размеров с минимальными потерями. Пбраэующаясо полость между

51 деталями пакета и валом заполняется магнитной жидкостью.

2; Для магнитных валов примыкающие к постоянному магниту полюсные при- ставки отгибаются по внутреннему диаметру навстречу друг к другу для создания рабочего зазора между собой и валом в пределах 0,2-0,3 мм, который является наиболее оптимальным пр работе уплотнения, рабочий зазор заполняется .магнитной жидкостью.

На фиг. 1 показана предлагаемая конструкция уплотнения; на фиг.2 - пакеты элементарных МЖУ (а - для маг нитного вала, б - для немагнитного)

Магнитожидкостное уплотнение состоит из корпуса 1, вала 2, запрессованной внутри корпуса 1 гильзы 3 .цилиндрической формы из немагнитного материала с профильными прорезями по периметру цилиндрической поверхности. Внутри гильзы 3 установлены пакеты элементарных МЖУ, состоящих из полюсных приставок М постоянных магнитов 5 Пакеты отделяются друг от друга немагнитными антифрикционными разделительными элементами 6. Набор пакетов МЖУ жестко и герметично крепятся в корпусе нажимной крыш- кой 7 винтами 8„ Каналы 9 и 10 в верхней и нижней части корпуса 1 служат для подвода и отвода охлаждающей жидкости.

Вал Т выполнен полым для размеще- ний в нем устройства автоматической дозировки уплотнения магнитной жидкостью 11. Устройство автоматической дозировки состоит из заправочной трубки 12, поршня 13 подпружиненного пружиной 14.

Магнитная жидкость 11 на пополнение МЖУ поступает через канал 15. Кромки полюсных приставок 4 для магнитного вала выполнены прямыми {фиг. 2а), для немагнитных валов - отогнутыми навстречу друг другу (фиг.26).

Уплотнение работает следующим об- разом. Магнитный поток постоянного магнита 5 каждого пакета элементарного МЖУ замыкается через полюсные приставки 4, рабочие зазоры между приставками 4 и валом 2,. который заполнен жидкостью 11.

Пакеты элементарных МЖУ, набранных одноименными полюсами друг к дру- гу исключают рассеивание магнитного потока и создает в антифрикционных

немагнитных прокладках 6 нулевую напряженность магнитного.поля, мто позволяет повышать удерживлемьи перепал давления каждого пакета.

Антифрикционные различительные элементы 5 центрируют пакеты относительно вала 2 и обеспечивают постоянство рабочих зазоров между полюсными приставками Ц. и валом 2. Пакеты элементарных МЖУ набираются в гильзы 3, герметично устанавливаемой в корпус 1 и имеющий выточку в средней части для прохода охлаждающей воды, поступающей и отводящейся по каналам 9 и 10„Гильза 3 прижимается нажимной крышкой 7 с помощью винтов 8 „

При заправке рабочего зазора МЖ заполняет через трубку 12 внутренний объем заправочного устройства (ЗУ), через, канал 15 поступает в рабочие зазоры между полюсными приставками 4 и валом 2 и антифрикционные проклчдки 5о

Магнитная жидкость во внутренний объём ЗУ подпрессовывается подпружиненным поршнем 13. При пульсации давления происходит частичное выдавливание МЖ в объем ЗУ и происходит перемещение поршня 13f- который сжимает пру- кину И. При выравнивании давления МЖ

новь пополняется рабочий зазор за счет перемещения подпружиненного поршня 13«

По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение позволяет:

- повысить удерживаемое рабочее давление при тех же габаритах в 2 - 2,5 раза,

- повысить эксплуатационную надежность работы МЖУ,

- снизить трудоемкость изготовления и монтажа в 1,5-2,0 раза;

- расширить область использования МЖУ и на немагнитные валы,

- снизить затраты на эксплуатационные расходы примерно на 20-30%.

Формула изобретен.и я

1. Магнитожидкостное уплотнение, содержащее уплотняемый вал, входящий в корпус, установленный в корпусе магнитный- узел и магнитную жидкость в уплотняемых зазорах, о т л и ч-а- ю щ е е с я тем, что магнитный узел выполнен в виде пакета иа установленных вдоль оси вала кольцевых постоянных магнитов толщиной 1-2 мм и

охватывающих их торцевые поверхности двух кольцевых полюсных приставок толщиной 0,2-0,3 мм и установленных меж/iy ними разяелительных центрирующих элементов,.выполненных из немагнитного антифрикционного материала.

2. Уплотнение по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что кромки полюсных приставок отогнуты навстречу друг ДРУгу с образованием зазора между ними и валом, находящегося в пределах 0,2-0,3 мм. .

Использование: для уплотнения . вращающихся валов0 Сущность изобретения: вал входит в корпус, в к-ром установлен магнитный узел„ Уплотняемые зазоры заполнены магнитной жидкостью. Магнитный узел выполнен в виде пакета из установленных вдоль оси вала кольцевых постоянных магнитов толщиной 1-2 мм и охватывающих их торцовые поверхности двух кольцевых полюсных приставок толщиной 0,2 - 0,3 мм. Между ними установлены разделительные центрирующие элементы из немагнитного антифрикционного материала. Кромки полюсных приставок отогнуты навстречу друг другу с образованием зазора между ними и валом в пределах 0,2-0,3 мм„ 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

/J

а

5

/5

te.2