Магнитно-жидкостное уплотнение

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. ФЬэ Г 1615/40 Государственный комитет СССР ао делам изобретеиий и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 150381(54) МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для герметизации вращающихся валов при передаче движения в газовые или жидкостные среды с повышенным перепадом давления.Известны магнитно-жидкостные уплотнения вращающихся валов, предназначенные для герметизации газовых и жидкостных сред с повышенным перепадом давления, состоящие из кольцевых постоянных магнитов с полюснщчи наконечниками, Магнитная жидкость, омывая вал, находится в полости, образованной кольцевым магнитом и полюсными наконечниками. Неравномерное магнитное Поле (гра" диент поля) создается изменением аксиальных размеров постоянных магнитов и полюсных наконечников Щ ,Известно также уплотнение, в котором неравномерное поле создается эа 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 обусповлены неравномерностью зазора по окружности между валом и полюсными наконечниками), и недостаточная надежность работй, особенно при воздействии механических нагрузок. Последние возникают не только от внешних возмущающихся факторов, но и от несбалансированности вала, особенно при больших скоростях его вращения.При воздействии механических нагрузок зазор между уплотняемым валом и полюсными наконечниками при каж дом полупериоде нагружения выбирается в одну сторону по их диаметру.Вследствие этого происходит пере.- распределение магнитной индукции по длине окружности между валом и 20 полюсными наконечниками таким образом, что с увеличением зазора магнитная индукция уменьшается. Такое перераспределение магнитной индукции приводит к уменьшению удерживае мого перепада давления уплотнениемна тех участках по длине окружности, где зазор между валом и полюсными наконечниками увеличивается. Кроме того механические нагрузки приводят 30 к заметному росту потерь на трениев уплотнении и в подшипниковых узлах уплотняемого вала.Цель изобретения - уменьшение радиальных усилий, действующих на вал, . и повышение надежности работы уплотнения.Поставленная цель достигается5 тем, что постоянный магнит с полюс- ными наконечниками выполнен в виде самоустанавливающегося на валу узла, торцовые поверхности которого охвачены магнитопроводом.10При этом на торцовых поверхностях самоустанавливающегося узла выполнены канавки.Кроме того, с целью снижения мощности, между магнитопроводом и самоустанавливающимся узлом размещены элементы качения.На чертеже схематически приведена конструкция предлагаемого уплотнения.2 ОМагнитно-жидкостное уплотнение включает в себя ферромагнитный вал 1, на которбм с зазором насажен маг" нитный узел, выполненный в виде кольцевого магнита 2 с полюсными наконеч никами 3 и 4 одинаковой формы и размеров, установленных в обойму 8 иэ немагнитного материала. Для создания градиента магнитного поля в зазоре между уплотняемым валом 1 и полюс- ЗО ными наконечниками 3 и 4 на внутренней цилиндрической поверхности последних выполнены кольцевые канавкиТорцовые поверхности магнитного узла охватываются магнитопроводом б, выполняющим роль корпуса уплотнения, Магнитонровод выполнен из двух частей. Для создания градиента магнитного поля по диаметру торцовых поверхностей магнитного узла на последних выполнены торцовые канавки в виде . 4 О колец. Кольцевые канавки на торце и внутренней цилиндрической поверхности полюсных наксщечников 3 и 4 образуют замкнутые полости под магнитную жидкость 7. 45Для исключения "залнпания" 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 б установлены элементы качения - шарикиФ 9 так, что при полностью отжатом магнитном узле влево как изображено на чертеже) между торцовой поверхностью полюсного наконечника 3 и магнитопроводом б имеется зазор 8. Суммарный зазор между магнитопроводом б и торцовыми поверхностями магнитного узла равен (8+ 8). В 6 О качестве элементов качения могут быть использованы и ролики.Элементы качения - шарики 9 слу" жат для уменьшения потерь на трение. в уплотнении. 65 Поток, образованный постоянным магнитом 2, раэ,ветвляется по двум цепям: одна его часть ф замыкается через ферромагнитный вал 1, а другая Р - через магнитопровод б.При прохождении магнитного потока Ф через полюсные наконечники 3, рабочий зазор др и вал 1 возникает радиальное усилие, под действием которого магнитный узел притягивается ("залипает") к валу 1, выбирая весь 1 зазор д в одну сторону. В дальнейшем вал 1 вращается вместе с магнитным узлом,Поток Ф , который заьыкается 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 фэ. препятствует вытеканию магнитной жидкости 7 иэ зазоров Р и Р между торцовыми поверхностями магнйтного узла н магнитопровода. б. Величина этой силы зависит от магнитных характеристик жидкости 7, магнитной индукции в зазоре(У + ди 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 Уо между магнитным узлом и валом 1.При воздействии механических нагрузок надежность работы уплотнения практически не изменяется, так как магнитный узел под действием радиального усилия вращается вместе с валом 1, чему также способствует то, что магнитный узел п 1 д 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 изобретения1. Магнитно-жидкостное уплотнение, содержащее постоянный магнит с полюсными наконечниками и магнитную жидкость, омывающую вращающийся вал, отличающееся тем, что, с целью снижения радиальных усилий, действующих на вал, и повышения надежности работы, постоянный813060 Составитель Г. ЛекомцевРедактор В.Романенко Техред А.Бабинец Корректор,В.Синицкая аказ 735/43 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам иэобрете 113035, Москва, Ж, Р1006ого комитета ССй и открытийушская наб., д. ПодписноеСР 5 филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 магнит с полюсными наконечниками выполнен в виде самоустанавливающегося на валу узла, торцовые поверхности которого охвачены магнитопро,водом.2. Уплотнение по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что на торцовых поверхностях самоустанавливакщегося узла выполнены канавки.3. Уплотнение по пп. 1 и 2, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения мощности, между магнитопроводом и самоустанавливающнися узлом размещены элементы качения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9340814, кл. Г 16 3 15/54, 1972.