Магнитно-жидкостное уплотнение Советский патент 1981 года по МПК F16J15/40 F16J15/43 

(54) МАГНИТНО-Ь1ДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

1

Изобретение относится к уплотни-тельной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов машин и механизмов при нерпичий перепадов давления.

Известно магнитно-жидкостное уплотнение, состоящее из кольцевого магнита, по торцам которого установлены полюсные наконечники, охватывающие герметизируемый вал с зазором, заполненным ферромагнитной жидкостью. При наличии давления с одной стороны полюсного наконечника ферромагнитная жидкость смещается вдоль вала в. осевом направлении, но удерживается в зазоре магнитной силой,, возникающей при отклонении ферромагнитной жидкости от положения равновесия под полюсным наконечником 1 .

Недостатком данного магнитно-жидкостного уплотнения является снижение удерживаемого перепада давлений с ростом числа оборотов (окружных скоростей) уплотняемого вала и значительный нагрев ферромагнитной жидкости в рабочем зазоре вследствие большого тепловыделения в ней из-за вязкого трения (особенно при высоких окружных скоростях у плот1няемоГо вала - 70-100 м/с и более). Экспериментальная проверка . и теоретические оценки показывают, что, например, для валов дйг1метром 100 мм при окружных скоростях уплотняемого вала 70fl20 м/с даже для относительно невысокой вязкости ферромагнитной жидкости (порядка 40-50 сП) потери на вязкое трение при рабочем зазоре между валом и полюсным н.аконечником 0,1 мм составляет 1,5-2,5 кВт, причем величина этих -потерь прямо пропорциональна квадрату частоты вращения уплотняемого вала. Такое интенсивное тепловыделение приводит к резкому разогреву ферромагнитной жидкости в рабочем зазоре, ее интенсивному разложению и выходу уплотнения из строя.

Уменьшение тепловой нагрузки на ферромагнитную жидкость-в зазоре возможно либо за счет принудительного

25 теплоотвода, либо за счет уменьшения вязкого трения, являющегося причиной тепловыделения. Первый путь значительно усложняет конструкцию и эксплуатацию магнитно-жидкостного

30 уплотнения и не всегда технически

возможен, а поэтому не является оптмальным. Уменьшение вязкого трения возможно за счет увеличения величины зазора между полюсными наконечниKeiMH и валом, так как при этом уменшается перепад скорости жидкости на единицу длины, т.е. и вязкое трение которое пропорционально указанному перепаду. Однако прямое увеличение величины зазора ведет к резкому падению максимально удерживаемого перепада давления, что также неэффективно.

Цель изобретения - уменыление потерь на трение, увеличение скорости вращения вала, удерживаемого перепада давлений и ресурса работы уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что в рабочий зазор между вращающимся валом и полюсным наконечником вводят один или несколько дополнительных подвижных полюсных наконечников, установленных с возможностью его свободного вращения вокр оси вала. При этом вместо одного рабочего зазора, заполненного ферромагнитной жидкостью, получаем два или более рабочих зазоров, а за оча того, что дополнительный полюсный наконечник может вращаться соосно валу, перепад скоростей жидкости на единицу величины одного зазора перераспределяется на два (или более) зазора. Но, так как потери на вязкое трение пропорциональны квадрату частоты вра1цения вала, то при использовании двух (или более) рабочих зазоров вместо одного, суммарное тепловыделение в них будет значительно меньшее, чем в одном.

На чертеже приведено магнитножидкостное уплотнение, общий вид в разрезе.

Уплотнение состоит из немагнитнего корпуса 1 с установлёнтж в нем постоянным кольцевым магнитом 2, по торцам которого размещены полюсные наконечники 3 дополнительных подвижных полюсных наконечников 4, жестко связанных через немагнитные втулки 5 с наружными кольцами подшипников б, установленных на уплотняемом валу 7, и ферромагнитной жидкости, заполняющей основные 8 и дополнительные 9 рабочие зазоры между подвижньвии полюсными наконечниками 4, валом 7 и полюсными наконечниками 3.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала 7 за счет вязкого трения в зазоре 8 вращается дополнительный подвижный полюсный наконечник 4, вследствие чего перепад скорости на единицу длины в двух зазорах (8 и 9) будет меньше.

1ем в одном зазоре известном магиитно-жидкостном у/1лотнении с неподвижными полюсными наконечниками. Это значительно уменьшает тепловыделение в уплотнении. Кроме того, при вращении дополнительного подвижного полюсного наконечника из-за уменьшения относительных окружных скоростей между элементами, образующими рабочие зазоры, удерживаемый перепад давлений увеличивается.

таким образом предлагаемое уплотнение обеспечивает снижение потер на трение и тепловыделения, повышает удерживаемый перепад давления, улучшает условия работы ферромагнитной жидкости в зазоре, а, следовательно, и увеличивает долговечность и надежность уплотнения в целом.

Количестао дополнительных подвижных полюсных наконечников может быть увеличено. Соответственно увеличится и количество дополнительных рабочих промежутков и соответственно уменьшается перепад скоростей на единицу длины в каждом промежутке со зсемк вытекакиоими отсюда положительными эффектами. Кроме того,можно обеспечить известными методами на1фнмер за счет зубчатых, фрикционных, ременных и прочих перепад) Принудительное от вала врагдеиие промежуточных полюсных наконечников, что еще больше повышает эффективность устройства.

Формула изобретения

с целью уменыиения потерь на трение, увеличения скорости вращения вала, удерживаемого перепада давления и ресурса работы, в рабочий зазор вводят, по меньшей мере, один дополнительный полюсный наконечник, установленный с возможностью его свободного вращения вокруг оси вала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2 J