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

вратно-поступательное перемещения. Корпус 1 закрыт крышкой 3, И1меющей отверстие для прохода уплотняемого вала 2. В верхней части корпуса 1 установлен магнитопровод 4, выполненный в виде стакана с отверстием в дниш,е. Между уплотняемым валом 2 и магнптопроводом 4 свободно установлен (плаваюп1пй) поршень 5 с центральным отверстием, а штоковая часть 6 представляет собой полый цилиндр. Поршень 5 выполнен из магпитомягкого материала и подпружинен пружиной 7, которая установлена на днище магпитопровода 4. На внутренней и наружной сторонах (т. е. по обе стороны цилиндрической части) штока 6 набраны кольца постоянных магнитов 8, разделенных уплотняюрдими немагнитными кольцами 9 из диамагнитного материала (например, фторопласта). Полярность постоянных магнитов 8 чередуется относительно оси уплотняемого вала 2. Па фиг. 2 показано, что постоянные магниты 8 чередуются также и в плоскости, перпендикулярной оси уплотняемого вала 2; на фиг. 3 показано, что соседние слоп постоянных магнитов 8 смещены друг относительно друга на некоторый угол 7- В нижней части щтока 6 поршня 5 находится кольцевой канал 10, соединяющий полость 11 с емкостями 12 в нижней половине набора магнитных колец 8 при помощи радиальных каналов 13 и 14. Полость 11 расположена между щтоковой частью поршня 5 и магнитопроводом 4. Обойма 15 установлена в нижней части корпуса 1 и содержит кольцевые постоянные магниты 16, закрепленные с зазором в фигурной втулке 17, выполненной из диамагнитного материала. Кольцевые магниты 16 установлены друг к другу одноименными полюсами в параллельных плоскостях, пердендикулярных оси уплотняемого вала 2. В зазоре между кольцевыми магнитами имеются емкости 18. Па внутренней поверхности кольцевых магнитов 16 и торцевой части 19 корпуса 1 установлены уплотняющие кольца 20. Емкости 12 и 18 и полость 11 заполнены магнитной жидкостью 21, жидкостной основой которой является техническое масло или какая-либо другая жидкость. Уплотняемый вал 2 изготовлен из магнитомягкого материала. Пабор колец 8 и 9 для простоты изложения в дальнейшем будет называться магнитным лабиринтом.

Устройство работает следующим образом.

При взаимодействии с внешней средой ее давление передается через поршень 5 па магнитн ао жидкость в полости 11 и через магнитную жидкость на нижнее уплотняю- щее кольцо системы колец 9, и через каналы 10, 13 и 14 в емкости 12. Таким обра50М создается противодействие давлению рнещней среды и ее проникновению через

зазоры. В результате чередования полярности магнитов в слоях (вдоль оси уплотняемого элемента) и в каждом слое (в плоскости, перпендикулярной оси), а также смещения слоев друг относительно друга в магнитном лабиринте создаются зоны периодически изменяющейся (вдоль изменения координаты) концентрации силовых линий напряженности магнитного поля постоянпых магнитов 8, которое замыкается через магнитную жидкость 21, магнитопровод 4 и основание порщия 5. При проникании внешней среды за верхние уплотняющие кольца системы колец 9 ее элементы

продвигаются по зонам с меньшей концентрацией силовых линий, и в результате траектория перемещения имеет сложный криволинейный характер. При движении в магнитном лабиринте элементы внешней

среды испытывают противодействие сил противодавлеиия магнитной жидкости и магнитных сил, возникающих в результате искажения магнитного поля и искривления его силовых линий. Поэтому элементы

внещпей среды в магнитном лабиринте теряют напор и способность дальнейшего продвижения. После снятия внешнего давления проникшие элементы внешней среды под воздействием магнитных сил выталкиваются из лабиринта. Давление, передаваемое кольцевым поршнем на магнитную жидкость полости И, кроме нижних уплотняющих колец 9 и емкости 12 нижней половины магнитного лабиринта передается

также и на магнитный зплотнитель (для простоты изложения фигурную втулку 17, кольцевые магниты 16 и неподвижную обойму 15 в дальнейшем будем именовать магнитным уплотнителем). Назначение магнитного уплотнителя - скомпенсировать это давление.

Магнитный поток постоянных магнитов 16, расположенных друг к другу одноименными полюсами в параллельных плоскостях и укрепленных во втулке 17, может замыкаться только через емкости 18, заполненные магнитной жидкостью, на корпус выдвигающегося вала 2. Поэтому в емкостях 18 в радиальном направлении

в магнитной жидкости создаются зоны сильной концентрации силовых линий напряженности магнитного поля. Под действием давления, передаваемого жидкостью полости 11, эти силовые линии искривляются (больше всего искривляются силовые линии в слоях, близких к полости И) и возникают магнитные силы, уравновешивающие давление. Таким образом обеспечивается герметизация и необходимая степень противодействия внешнему давлению. Предлагаемое устройство позволит повысить надежность и ресурс узлов возвратнопоступательного и вращательного перемещения, так как их работа осуществляется

при жидкостном трении; даст возможность

эффективно работать при повышенных перепадах давлений в любых средах; улучшит условия эксплуатации и ремонтопригодности выдвижных вращательных устройств; существенно снизит нагрев в узлах трения; улучшит виброакустические характеристики уплотнения.

Формула изобретения

1. Магнитно-жидкостное уплотнение, содержащее установленные в корпусе кольневые магниты чередующейся полярности вдоль оси вала с установленными между ними немагнитными прокладками, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и ресурса, оно выполнено в виде свободно установленного в корнусе подпружиненного поршня со сквозным отверстием в головке и с полой цилиндрической штоковой частью, на внутренней и наружной поверхностях которой

установлены кольцевые магниты н немагнитные прокладки, нри этом между штоковой частью поршня и магнитопроводом уплотнения образована полость, заполненная магнитной жидкостью и соединенная аксиальными и радиальными каналами с зазорами между магнитными кольцами на внутренней поверхности штоковой части поршня и уплотняемым валом и магнитными кольцами на внешней поверхности штоковой части поршня и поверхностью магнитопровода уплотнения.

2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что кольцевые магниты внешней поверхности штоковой части поршня чередуются полярностью перпендикулярно оси вала.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 651160, кл. F 16J 15/54; 05.03.79.