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

1

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для герметизации вращающихся валов при передаче движения в газрвые или жидкостные среды с повышенным перепадом давления.

Известны магнитно-жидкостные уплотнения вращаюцдахся валов/ предназначенные для герметизации газовых и жидкостных сред с повышенным перепадом давления, состоящие из кольцевых постоянных магнитов с полюсными наконечниками. Магнитная жидкость, омывая вал, находится в полости, образованной кольцевым мд нитом и ПОЛ13СНЫМИ наконечниками. Неравномерное магнитное поле (градиент поля) создается изменением аксиальных размеров постоянных магнитов и полюсных наконечников 1.

Известно также уплотнение, в котором неравномерное поле создается за счет канавок, выполненных на цилиндрической поверхности полюсных наконечников 2.

Недостатками этого уплотнения являются значительные радиальные усилия, воздействующие на вал, особенно при большом его диаметре (ра.- диальные усилия обусловлены неравномерностью зазора по окружности между валом и полюсными наконечниками) , и недостаточная надежность работы, особенно при воздействии механических нагрузок. Последние возникают не только от внешних возмущающихся факторов, но и от не0сбалансированности вала, особенно при больших скоростях его вращения. При воздействии механических нагрузок зазор между уплотняемым валом и полюсными наконечниками при каждом полупериоде нагружения выбирается в одну сторону по их диаметру. Вследствие этого происходит пере.распределение магнитной индукции по длине окружности между валом и

0 полюсными наконечниками таким образом, что с увеличением зазора магнитная индукция уменьшается. Такое перераспределение магнитной индукции приводит к уменьшению удерживае5мого перепада давления уплотнением на тех участках по длине окружности, где зазор между валом и полюсными наконечниками увеличивается. Кроме того механические нагрузки приводят

0 к заметному росту потерь на трение

в уплотнении и в подшипниковых узлах уплотняемого вала.

Цель изобретения - уменьшение радиальных усилий, действующих на вал, и повьш1ение надежности работы уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что постоянный магнит с полюсными наконечниками выполнен в виде самоустанавливающегося на валу узла, торцовые поверхности которого охвачены магнитопроводом.

- При этом на торцовых поверхностях самоустанавливающегося узла выполнены канавки.

Кроме того, с целью снижения мощности , между магнитопроводом и самоустанавливакяцимся узлом размещены элементы качения.

На чертеже схематически приведена конструкция предлагаемого уплотнения.

Магнитно-жидкостное уплотнение включает а себя ферромагнитный вал 1, на котором с зазором насажен магнитный узел, выполненный в виде кольцевого магнита 2 с полюсными иаконеч никсшм 3 и 4 одинаковой фор1«з и размеров, установле,няых в обойму 5 из немагнитного материала. Для создания градиента магнитного поля в зазоре между уплотняемым валом 1 и полюсными наконечник ли 3 и 4 на внутренней цилиндрической поверхности последних выполнены кольцевые канавки. Торцовые поверхности магнитного узла охватываются магнитопроводом 6, выполняющим роль корпуса уплотнения. Магнитопровод выполнен из двух частей. Для создания градиента магнитного поля по диаметру торцовых поверхностей магнитного узла на последних выполнены торцовые канавки в виде колец. Кольцевые канавки .на торце и внутренней цилиндрической поверхност полюсных накошечников 3 и 4 образуют замкнуть/е полости под магнитную жидкость 7.

Для исключения залипания торцовых поверхностей магнитного узла на магнитОпровод б обойма 5 со стороны корпуса 8 выполнена выступающей над торцовой поверхностью полюсного наконечника 4. С другой стороны между .обоймой 5 и магнитопроводом 6 установлены элементы качения - шарики 9 -так, что при полностью отжатом магнитном узле влево (как изображено на чертеже) между торцовой поверхностью полюсного наконечника 3 и магнитолроводом 6 имеется зазор о. Суммарный зазор магнитопроводом б и торцовыми поверхностями магнитного узла равен С() - В качестве элементов качения могут быть использованы и ролики.

Элементы качения - шарики 9 служат для уменьшения потерь на трение в уплотнении.

Поток, образованный постоянным магнитом 2, разветвляется по двум цепям: одна его часть ф замыкается через ферромагнитный вал 1, а другая Фд - через Магнитопровод 6.

При прохождении магнитного потока Ф через полюсные наконечники 3, рабочий зазор (о и вал 1 возникает радиальное усилие, под действием которого магнитный узел притягивается (залипает) к валу 1, выбирая весь o 1зазор в одну сторону. В дальнейшем вал 1 вращается вместе с магнитным узлом.

Поток (р , который замык ается через Магнитопровод б, развивает осевую силу, которая стремится притянуть -магнитный узел к одной из внутренних стенок магнитопровода б. Если давление окружающей среды меньше давления в корпусе 8, то магнитный узел прижимается к левой внутренней стенке магнитопровода 6.

Магнитная сила, возникающая в результате взаимодействия магнитной жидкости 7 с магнитным потоком ф, препятствует вытеканию магнитной жидкости 7 из зазоров if и S- между торцовыми поверхностями магнитного узла и магнитопровода 6. Величина этой силы зависит от магнитных характеристик жидкости 7, магнитной индукции в зазоре (сС;, 4 dlj) и пропорциональна градиенту магнитного поля в поперечном направлении.

Аналогично магнитная сила, возникающая в результате взаимодействия магнитной жидкости 7 с магнитным потоком Ф, , препятствует вытеканию магнитной жидкости из зазора fo между магнитным узлом и валом 1.

При воздействии механическихнагрузок надежность работы уплотнения практически не изменяется, так как магнитный узел под действием радиального усилия вращается вместе с BcLHOM 1, чему также способствует то, что магнитный узел йод действием осевых усилий от перепада давления не имеет возможности осевого перемещения .

Предлагаемая конструкция уплотнения позволяет существенно уменьшить радиальные усилия, действующие на вал, и повысить надежность его работы, особенно при воздействии механических нагрузок.

Формула изобретения

1. Магнитно-жидкостное уплотнение, содержащее постоянный магнит с полюсными наконечниками и магнитную жидкость, омывающую вращакяцийся вал, отличающееся тем, что, с целью снижения радиальных усилий, действующих на вал, и повы5 шания надежности работы, постоянный

магнит с полюсными наконечниками выполнен -в виде самоустанавливающегося на валу узла, торцовые поверхности которого охвачены магнитопро; вод ом.

; 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что на торцовых поверхностях самоустанавливакхцегося узла вы 1олнены канавки. : 3. Уплотнение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью снижения мощности, между магнитопроводом и самоустанавливакпр м;ся узлом размещеныэлементы качения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1. Авторское свидетельство СССР W340814, кл. F 16 J 15/54, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР №420836, кл. F 16 J 15/54, 1974.