Магнитожидкостное уплотнение

(56) Патент США У 4480, 1984.Авторское сви9 368434, кл. Е 5 в, А.П. Сизов 26, кл, 277 детельство СССР16 Л 15/40, 1970. вращающихльзовано для уплотнени я вало отающих в услов ю изобре дежности епада д вляется влени упло т- авленти, На овышени эации нап ной жидко ения за счет ргаагни ого движнутренн енияй пов ости немагнитнои ыполнен кольцеол и вт вюй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ (57) Изобретение относится к упло нительной технике и может быть ис вой выступ 5, уменьшающийся по высотек торцам втулки, а в магнитопроводнойвтулке 7 выполнены торовые полости 8и 9, разделенные кольцевым выступом10, расположенным напротив выступа 5и совпадающим с ним по форме.На торо- -вых поверхностях втулки 7 выполненывинтовые канавки 11 с направлениемнарезки от выступа 1 О. При вращениивала 6 магнитная жидкость, находящаяся в полости между втулками 4 и 7,под действием центробежной силы отбрасывается в сторону втулки 4, авинтовые канавки 11 организуют движение магнитной жидкости в плоскости,перпендикулярной плоскости вращениявала 6. В результате при вращении вала магнитная жидкость закручиваетсяв вихревой диполь, который служит дополнительным динамическим уплотнением к уплотнению, создаваемому магнитными силами. 2 з.п. ф-лы, 1 илО Изобретение относится к уплотнительной технике и предназначено дляуплотнения вращающихся валов машини механизмов, работающих в условиях5перепада давления.Целью изобретения является повышение надежности уплотнения эа счет организации направленного движения магнитной жидкости.1 ОНа чертеже показано уплотнение,разрез.Магнитожидкостное уплотнение содержит установленный в корпусе 1кольцевой, например, ферритобариевыймагнит 2 с полюсными наконечниками 3,Между наконечниками 3 установлена немагнитная межполюсная втулка 4, имеющая в центральной части кольцевойвыступ 5, уменьшающийся по высоте к 20торцам втулки 4, вершина которогонаправлена в сторону вала 6, а на валу 6 установлена магнитопроводнаявтулка 7, которая может быть выполнена разъемной (для удобства ее монтажа на валу) . Во втулке 7 выполненыторовые полости 8 и 9, разделенныекольцевым выступом 10, расположеннымнапротив выступа 5 втулки 4. На торовых поверхностях полостей 8 и 9 выполнены винтовые канавки 11 с направлением нарезки от выступа 1 О. На цилиндрической поверхности магнитопроводной втулки 7, напротив полюсныхнаконечников 3, выполнены выступы 12для повышения градиента магнитногополя по периферии уплотнения. Дляобразования устойчивого вихревогодиполя при минимально возможных скоростных режимах диаметр выступа 5 немагнитной втулки 4 может быть выполнен меньшим, чем наружный диаметрмагнитопроводной втулки 7.Магнитожидкостное уплотнение работает следующим образом,45После сборки уплотнения и установки его в корпус возникает магнитныйпоток, замыкающийся через зазоры между полюсными наконечниками 3 и выступами 12 магнитопроводной втулки 7.Зазоры и полость, образованная втулками 4 и 7, через заправочные каналызаполняются магнитной жидкостью.Объем ее в полостях 8 и 9 составляет607 от общего ее объема в уплотнении.Магнитная сила, возникающая в результате взаимодействия магнитной жидкости с магнитным потоком, удерживаетвнешний перепад давлений при непод ш - масса жидкости, вовлекаемая в вихревое движение, - радиус уплотняемого вала;, - частота вращения жидкостиотносительно оси вала;- радиус вихревого диполя;, - частота вращения жидкости относительно оси, перпендикулярной оси вала, зависящая от шага нарезки винтовых канавок,Таким образом, вихревойспособен удерживать перепаний, равныйДР = дипольдавлегде Б - площадь зазора с торцовой стороны уплотнения, опред ляемая по формуле где Р., - наружный радиус магнитопроводной втулки;К - внутренний радиус полюсныхнаконечников.При малых линейных скоростях (6-8 м/с) уплотнение работает только за счет магнитных сил. В интервале скоростей 0-8 м/с удерживаемый перепад давлений несколько падает в связи с тем, что при повьппенин частоты вращения вала ухудшаются магнитные свойства жидкости, а устойчивого вихвижном вале. При вращении вала магнитная жидкость, находящаяся в полости между, втулками 4 и 7, под действием центробежной силы отбрасывается в сторону неподвижной немагнитной втулки 4, а винтовые канавки 11 организуют движение магнитной жидкости в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения вала 6. В результате при вращении вала 6 магнитная жидкость закручивается в вихревой диполь, который служит дополнительным динамическим уплотнением к обычным магнитным силам, Закрутка от угловой скорости, направленной по оси вращения вала, дает импеллерный эффект, а дополнительная закрутка в ортогональной плоскости дает вихревой эффект, который в сумме приблизительно в 2 раза превышает эффект одного импеллера.Сила, с которой вихревой диполь прижимается к неподвижной стенке, определяется иэ формулы1372137 Составитель А. БельцоваРедактор 11.Лазаренко Техред М. Ходанич Корректор В. Гирняк Заказ 468/31 Тираж 784 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная 4 ревого движения не происходит, При скорости порядка 8 м/с начинают формироваться вихри, энергия которых пропорциональна квадрату скорости. В интервале скоростей 30-100 м/с наблюдается интенсивный рост удерживаемого перепада давлений магнитожидкостным уплотнением в связи с тем, что возрастает энергия вихревого ди поля и темп нарастания удерживаемого перепада давлений составляет0,0015 МПа/(м/с).Максимальной величины удерживаемого перепада давленийравной 6 Р1,9 МПа, предлагаемое магнитожидкостное уплотнение достигает при линейных скоростях, равных порядка 130 м/с, в связи с тем, что образуется система противонаправленных вихрей, внутри которой отсутствует перемешивание, а сами они обладают свойствами твердого тела, Затем эффективность уплотнения падает из-за преобладания гидравлических потерь над 25 эффективностью вихревого течения,Создание на периферии уплотнения в уплотняемом зазоре большой неравномерности магнитного поля путем выполнения зубцов на поверхности, обращенной к полюсным наконечникам, приводит к большой концентрации феррофаэы под выступами 12 при вращении вала 6, т.е. к ее расслоению. Однако в связи с тем, что организуется на 35 правленное движение магнитной жидкости, происходит постоянное вымывание ее из-под зубцов свежим потоком и, таким образом, выравнивание концентрации ее как под выступами, так и вавсем объеме уплотнения, что существенно увеличивает ресурс уплотнения, формула изобретения1. Магнитожидкостное уплотнение, содержащее установленный в корпусе кольцевой магнит с полюсными наконечниками, образующими рабочий зазор с магнитопроводной втулкой, размещенной на валу, заполненный магнитной жидкостью, и немагнитную втулку между полюсными наконечниками, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, на внутренней поверхности немагнитной втулки выполнен кольцевой выступ, уменьшающийся по высоте к торцам втулки, а на наружной поверхности магнитопроводной втулки выполнено кольцевое уплотнение в виде двухторовых полостей, разделенных выступом, совпадающим по форме с упомянутым и расположенным напротив него, при этом на торовых поверхностях углубления выполнены винтовые канавки с направлением нарезки от выступа, а на наружной поверхности магнитопроводной втулки по обе стороны от торовых полостей напротив полюсных наконечников выполнены кольцевые выступы.2. Уплотнение по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что поверхности выступов немагнитной и магнитопроводной втулок от вершины к основанию выполнены по вогнутой кривой.3. Уплотнение по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что диаметр выступа немагнитной втулки меньше наружного диаметра магнитопроводной втулки.