Магнито-жидкостное уплотнение вращающегося вала Советский патент 1981 года по МПК F16J15/40 F16J15/43 

(54) МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА

I

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнений вращающихся валов.

Известно магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала, в котором установлен кольцевой магнит, с торцов которого закреплены полюсные наконечники, обра- зующие с ферромагнитной втулкой, надетой на вращающийся вал, кольцевую щель под ферромагнитную жидкость 1.

На рабочей поверхности полюсных наконечников выполнены канавки треугольного профиля, что увеличивает градиент магнитного поля, так что жидкость собирается в зонах максимальной индукции. При этом величина удерживаемого перепада давления пропорциональна числу зубцов. Канавки также могут быть выполнены на поверхности 5 ферромагнитной втулки, надетой на вращающийся вал.

Положительным моментом в этом уплотнении является увеличение перепада давления пропорционально числу зубцов.

К недостаткам предложенной конструк- 20 ции следует отнести невозможность применения такого уплотнения для валов, имеющих большой диаметр и больщую угловую

скорость вращения, так как в этом случае перепад давления от центробежных сил превысит перепад давления в магнитной жидкости.

Известно магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала, в корпусе которого установлен пакет постоянных кольцевых магнитов, охваченных полюсными наконечниками, образующими с втулкой, посаженной на вал, кольцевую проточку для ферромагнитной жидкости 2. Для повышения уплотняющей способности на валу установлены диски из материала с высокой магнитной проницаемостью, образующие лабиринт с кольцевой проточкой полюсных наконечников.

Преимуществом этого уплотнения является наличие лабиринта, что приводит к возможности увеличения угловой скорости и диаметра уплотняемого вала, так как при наличии лабиринта центробежные силы приводят не к уменьшению удерживаемого перепада давления, а к его увеличению.

Однако при вращении уплотняемого вала и вместе с ним дисков, образующих с неподвижными канавками полюсных наконечников лабиринт, центробежные силы

возникают лишь в той части жидкости, которая непосредственно примыкает к поверхности дисков. В этой же области наиболее сильны и магнитные силы, удерживающие жидкость. В той же части жидкости, которая непосредственно к поверхности дисков не примыкает, центробежные и магнитные силы малы, так что при достаточной угловой скорости вращения и больщих диаметрах вала жидкость вытекает и герметичность нарущается.

Целью изобретения является сохранение герметичности при увеличенных угловых скоростях вращения путем повышения устойчивости положения ферромагнитной жидкости.

Эта цель достигается тем, что в магнитножидкостном уплотнении вращающегося вала имеющем наружный корпус, в котором установлен кольцевой магнит, с торцов магнита закреплены наружные полючные наконечники, на внутренней поверхности которых выполнены канавки, и внутренний корпус, снаружи последнего закреплена ферромагнитная втулка, с торцов втулки закреплены внутренние полюсные наконечники, на внешней поверхности которых выполнены выступы, образующие лабиринт с канавками наружных полюсных наконечников, частично заполненный ферромагнитной жидкостью, наружный корпус жестко связан с уплотняемым валом, а внутренний корпус жестко связан с втулкой, в которой проходит уплотняемый вал.

Такая конструкция приводит к сохранению герметичности при увеличенных угловых скоростях вращения. В предлагаемом уплотнении вращается не внутренняя, а наружная часть лабиринта. При этом центробежные силы действуют на всю ферромагнитную жидкость кроме области, непосредственно прилегающей к неподвижным выступам внутренних наконечников, а в этой области наиболее сильнь магнитные силы. Таким образом, положение ферромагнитной жидкости становится более устойчивым, что обеспечивает возможность работы при более высоких угловых скоростях вращения.

На чертеже изображено предлагаемое уплотнение.

Наружный корпус 1 жестко связан с уплотняемым валом 2. В корпусе установлен кольцевой магнит 3. С торцов последнего смонтированы наружные полюсные наконечники 4, на внутренней поверхности которых выполнены канавки 5.

Внутренний корпус 6 жестко связан с втулкой 7, в которой проходит вал 2. Снаружи корпуса 6 размещена ферромагнитная втулка 8. С торцов последней установлены внутренние полюсные наконечники 9, на внещней поверхности которых выполнены выступы 10, образующие лабиринт с канавками 5. Кольцевые полости между выступами 10 и канавками 5 заполнены ферромагнитной жидкостью. Стрелками показан путь магнитного потока, создаваемого магнитом 3.

Между выступами 10 и канавками 5 образуются зоны с максимальным значением магнитной индукции, в которых собирается ферромагнитная жидкость. Магнитные силы, действующие на жидкость, компенсируют

перепад давления в уплотнении при неподвижном состоянии вала 2. При вращении вала вместе с ним вращается наружный корпус 1. На феррожидкость действуют центробежные силы, прижимая ее к поверхностям канавок 5. Центробежные силы, действующие на жидкость, компенсируют перепад давления в уплотнении при вращении вала 2. Так как вращение вала приводит к вращению внещней полости лабиринта, то положение жидкости является устойчивым, что

приводит к сохранению герметичности при больших угловых скоростях вращения.

Таким образом, предложенное уплотнение позволяет получить герметическое уплотнение вращающегося вала при больших угловых скоростях вращения. В связи с этим

обстоятельством данное уплотнение может быть применено, например, в конструкциях рудничных, взрывобезопасных электрических машин, благодаря чему могут быть снижены габариты герметизирующих оболочек этих

машин.

Формула изобретения

Магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала, имеющее наружный корпус, в котором установлен кольцевой магнит, с торцов магнита закреплены наружные полюсные наконечники, на внутренней поверхности которых выполнены канавки, и внутренний корпус, при этом снаружи последнего закреплена ферромагнитная втулка, с торцов втулки закреплены внутренние полюсные наконечники, на внешней поверхности которых выполнены выступы, образующие с канавками наружных полюсных

наконечников лабиринт, частично заполненный ферромагнитной жидкостью, отличающееся тем, что, с целью сохранения герметичности при увеличенных угловых скоростях вращения, наружный корпус жестко связан с уплотняемым валом, а внутренний

корпус жестко связан с втулкой, в которой проходит уплотняемый вал.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3620584, кл. 308-171, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 368434, кл. F 16 J 15/44, 1973. J