Магнитно-жидкостное уплотнение

Сеюа Соаетскик Сатйвалжтичасмих Распубанк(51)М. Кл З с присоединением заявки й 9 Г 1615/40 Госудврственный комитет СССР по дедам изобретений н открытий(23) Приоритет -Ойублиноеано 15,02.81. Бюллетень ЙВ 6 Дата опубликования описания 150281(54) МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ Изобретение относится к уплотни-. тельной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов машин н механизмов при наличии перепадов давления.Известно магнитно-жидкостное уплотнение, состоящее иэ кольцевого магнита, по торцам которого установлены полюсные наконечники, охватывающие герметизируемый вал с зазором, заполненным ферромагнитной жидкостью, При наличии давления с одной стороны полюсного наконечника ферромагнитная жидкость смещается вдоль вала в. осевом направлении, но удерживается в зазоре магнитной силой, возникающей при отклонении ферромагнитной жидкости от положения равновесия под полюсным наконечником (1),Недостатком данного магнитно-жидкостного уплотнения является снижение удерживаемого перепада давлений с ростом числа оборотов (окружных скоростей) уплотняемого вала и значительный нагрев ферромагнитной жидкости в рабочем зазоре вследствие большого тепловыделения в ней иэ-эа вязкого трения (особенно при высоких окружных скоростях уплотняемого вала - 70-100 м/с и более). Экспериментальная проверкаи теоретические оценки показывают, что, например, для валовдиаметром 100 мм при окружных скоростях уплотняемого вала 70-;120 м/сдаже для относительно невысокойвязкости ферромагнитной жидкости(порядка 40-50 сП) потери на вязкоетрение при рабочем зазоре междувалом и полюсным наконечником 0,1 мм.составляет 1,5-2,5 кВт, причем величина этих потерь прямо пропорциональна квадрату частоты вращенияуплотняемого вала. Такое интенсивное тепловыделение приводит к резкому разогреву ферромагнитной жидкостив рабочем зазоре, ее интенсивномуразложению и выходу уплотнения 20 иэ строя. уменьшение тепловой нагрузки наферромагнитную жидкость в зазоре возможно либо за счет принудительного 25 теплоотвода, либо эа счет уменьшения вязкого трения, являющегося причиной тепловыделения. Первый путь значительно усложняет конструкциюи эксплуатацию магнитно-жидкостного 30 уплотнения и не всегда технически6 13 36 39 возможен, а поэтому не является отимальным. Уменьшение вязкого трениявозможно за счет увеличения величины зазора между полюсными наконечниками и валом, так как прн этом уменьшается перепад скорости жидкости наединицу длины, т,е. и вязкое трение,которое пропорционально указанномуперепаду. Однако прямое увеличениевеличины зазора ведет к резкомупадению максимально удерживаемогоперепада давления, что также незФФективно,Цель изобретения - уменьшениепотерь на трение, увеличение скорости вращения вала, удерживаемого перепада давлений н ресурса работы уплотнения.Поставленная цель достигаетсятем, что в рабочий зазор между вращающимся валом и полюсным наконечником вводят один или несколько дополнительных подвижных полюсных наконечников, установленных с воэможностью его свободного вращения вокругоси вала. При зтом вместо одногорабочего зазора, заполненного Ферромагнитной жидкостью, получаем дваили более рабочих зазоров, а эа счеттого, что дополнительный полюсиыйнаконвчнкк может вращаться соосновалу, перепад скоростей жидкости наединицу величины одного зазораперераспределяется на два (или бо-,лее) зазора, Но, так как потерина вязкое трение пропорциональныквадрату частоты вращения вала,то при использовании двух (или более) рабочих зазоров вместо одного,суммарное теиловыделение в них будет значительно меньшее, чем водном.На чертеже приведено магнитножидкостное уплотнение, общий вид вразрезе.Уплотнение состоит иэ немагнитного корпуса 1 с установленным внем постоянным кольцевым магнитом2, по торцам которого размещеныполюсные наконечники 3 дополнительных подвижных полюсных наконечников 4, жестко связанных через иемагнитные втулки 5 с наружными коль/цамн подшипников 6, установленныхна уилотняемом валу 7, и ферромагнитной жидкости, заполняющей основные В и дополнительные 9 рабочиезазоры между подвижными полюсньаеинаконечниками 4, валом 7 и полюснымн наконечниками 3,Уплотнение работает следующимобразом.При вращении вала 7 за счет вязкого трения в зазоре 8 вращаетсядополнительный подвижный иолюсныйнаконечник 4, вследствие чего перепад скорости на единицу длины вдвух зазорах (8 и 9) будет меньше,чем в одном зазоре известном магнитно-жидкостном уилотнении с неподвижными иолюсными наконечниками. Это значительно уменьшает тепловы- далекие в уплотнении, Кроме того, при вращении дополнительного подвижного полюсного наконечника из-за уменьшения относительных окружных скоростей между элементами, образующими рабочие зазоры, удерживаемый перепад давлений увеличивается,7 аким образом предлагаемое уплотнение обеспечивает снижение потерь на трение и тепловыделения, повышает удерживаемый перепад давления, улучшает условия работы Ферромагнитной жидкости в зазоре, а, следовательно, и увеличивает долговечность и надежность уплотнения в целом.Количество дополнительных подвижных полюсных наконечников может быть увеличено. Соответственно увеличится и количество дополнительных рабочих промежутков и соответственно уменьшается перепад скоростей на единицу длиныв каждом промежутке со всеми вытекающими отсюда положительными зФФектами, Кроме того,можно обеспечить известными методами (например эа счет зубчатых, Фрикциоиных, ременных и прочих перепад) принудительное от вала вращение промежуточных полюсиых наконечников, что еще больше повышает эффективность устройства. Формула изобретения 1. Магнитно-жидкостное уплотнение,состоящее иэ корпуса с установленным в нем постоянным кольцевым магнитом, по торцам которого размещеныполюсные наконечники, охватывающиегерметиэируемый вал с зазором, заполненным Ферромагнитной жидкостью,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью уменьшения потерь на трение,увеличения скорости вращения вала,удерживаемого перепада давления иресурса работы, в рабочий зазор вводят, по меньшей мере, один дополнительный полюсный наконечник, установленный с возможностью его свободного вращения вокруг оси вала.2. Уплотнение по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнительный наконечник снабжен приводомпринудительного вращения.3. Уплотнение по и. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что по"люсный наконечник установлен наподшипниках.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР804971 Составитель и, КоролевРедактор Н, Воловик Техред А, Кч Корректор Л.,Ива Эакаэ 10837/54 лиал ППП Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная Жирей 1617 ВНИИПИ Росударственно по делам изобретени 035, Москва, Ж, РаПодписноекомитета СССРоткрытийкая наб д. 4/5