Магнитно-жидкостное уплотнение Советский патент 1982 года по МПК F16J15/43 

(54 МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

1

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения валов при вращательном и возвратно-поступательном движении.

Известны магнитно-жидкостные уплотнения с использованием в качестве запи- 5 рающей среды ферромагнитной жидкости, расположенной в магнитном зазоре между корпусом и вращающимся валом и удерживаемой полем кольцевого магнита, либо электромагнита. Магнитные системы уплот- ,Q нений выполняются с полюсными наконечниками различной конфигурации и в зависимости от удерживаемого перепада давлений могут устанавливаться по несколько в ряд 1.

Недостатком изрестных устройств является невозможность существенного увеличения пробойного давления из-за насыщения магнитной системы уплотнения, которое не позволяет увеличить градиент напряженности магнитного поля в магнитном зазоре.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уплотнение, в котором полюсные наконечники магнитной

системы или вращающийся вал снабжены треугольными зубцами 2.

Недостатком этого устройства является невозможность поднять градиент магнитного поля выше некоторого предела из-за насыщения магнитной жидкости, что не позволяет расщирить диапазон давлений, удерживаемых магнитно-жидкостным уплотнением.

Целью изобретения является расширение диапазона удерживаемых магнитно-жидкостным уплотнением перепадов давлений.

Поставленная цель достигается тем, что в уплотнительный зазор, заполненный ферромагнитной жидкостью, введены подвижные микроконцентраторы магнитного поля из ферромагнитного материала. Микрокон15центраторы представляют собой мелкодисперсные частицы размером от 0,1 до 3 мкм с объемной концентрацией 1 -1,5% ферромагнитного материала с достаточно больщой индукцией насыщения. Индукция насыщения единицы объема материала, из которого изготовлены микроконцентраторы, должна быть много больще индукции насыщения единицы объема магнитной композиции.

В качестве микроконцентраторов магнитного поля может быть применен, например, порошок карбонильного железа. Максимальный размер частиц (микроконцентраторов) выбирается из соображений получения квазиоднородной достаточно устойчивой ферромагнитной смеси. Введение микроконцентраторов в магнитную композицию приводит к локальному искривлению магнитных силовых линий в магнитном зазоре и в конечном итоге при-, водит к увеличению предельного пробойного давления. После заполнения магнитного зазора смесью ферромагнитной жидкости с порошком ферромагнитного материала магнитное поле удерживает решетку микроконцентраторов, а решетка дает дополнительную удерживающую силу, приложенную к матнитной композиции. На чертеже приведена принципиальная схема уплотнения с подвижными микроконцентраторами. Устройство включает в себя магнит 1, неподвижные магнитопроводы 2, врашающийся вал 3, концентраторы 4 магнитного поля на валу 3, ферромагнитную жидкость 5, размешенную в уплотнительном зазоре между магнитопроводами 2 и 3, подвижные микроконцентраторы 6 магнитного поля. Магнитное поле, создаваемое магнитом 1, замыкается через магнитопроводы 2 и 3. Смесь ферромагнитной жидкости и подвижных микроконцентраторов удерживается этим магнитным полем. При вращении вала 3 центробежные силы стремятся переместить микроконцентраторы к магнитопроводам 2. В то же время магнитная сила стремится сдвинуть их в противоположную сторону, т. е. к концентраторам 4. В результате создается равномерное распределение подвижных микроконцентратороБ в объеме магнитной жидкости, что способствует увеличению удерживаемого перепада давлений. Устройство можно применять при любом конструктивном выполнении уплотнения, достаточно лищь ввести микроконцентраторы Б магнитный зазор. В случае, когда биение вала не позволяет сделать магнитный зазор малым, применение микроконцентраторов дает единственную возможность использования магнитно-жидкостного уплотнения, так как известно, что пробойное давление уменьшается с увеличением уплотнительного зазора. Результаты испытаний показывают, что введение одного объемного процента порошка карбонильного железа с размером частиц 0,1-3 мкм в магнитную композицию на кремнийорганической основе дает увеличение пробойного давления примерно в 2 раза. Формула изобретения Магнитно-жидкостное уплотнение, содержащее магнитную систему с уплотнительным зазором, заполненным ферромагнитной композицией, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона удерживаемых перепадов давления, в уплотнительный зазор введены подвижные микроконцентраторы магнитного поля из ферромагнитного материала размером 0,1-3 мкм, объемной концентрацией 1 -1,5% и с индукцией насыщения единицы объема большей индукции насыщения единицы объема ферромагнитной жидкости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 368434, кл. F 16 J 15/44, 1970. 2.Патент США № 3620584, кл. 380-187.1, опублик. 1973 (прототип).