Магнито-жидкостное уплотнение вращающегося вала

(51) М. Кл.з Г 161 15(40 Государстееииый комитет ио Аелам изобретеиий и открытийИзобретение 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, образующие с ферромагнитной втулкой, надетой на вращающийся вал, кольцевую щель под ферромагнитную жидкость 1.На рабочей поверхности полюсных наконечников выполнены канавкй 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 ферромагнитной втулки, надетой на вращающийся вал.Положительным моментом в этом уплотнении является увеличение перепада давления пропорционально числу зубцов.К недостаткам предложенной конструкции следует отнести невозможность применения такого уплотнения для валов, имеющих большой диаметр и большую 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 5 установлен пакет постоянных кольцевыхмагнитов, 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 явля ется наличие лабиринта, что приводит квозможности 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.20 Однако при вращении уплотняемого валаи вместе с ним дисков, образующих с неподвижными канавками полюсных наконечников лабиринт, центробежные силыобразом, положение ферромагнитной жидкос 45 50 55 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 больших диаметрах вала жидкость вытекает и герметичность нарушается.Целью изобретения является сохранение герметичности при увеличенных угловых скоростях вращения путем повышения устойчивости положения ферромагнитной жидкости.Эта цель достигается тем, что в магнитно- жидкостном 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 сильны магнитные силы. Таким ти 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 внешней поверхности которых выполнены выступы 10, образующие лабиринт с канав 10 15 20 25 Зо 35 ками 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 внешней 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 герметизируюших оболочек этих машин.формула изобретенияМагнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала, имеющее наружный корпус, в котором установлен кольцевой магнит,с торцов магнита закреплены наружныеполюсные наконечники, на внутренней поверхности которых выполнены канавки, ивнутренний 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 полюсныхнаконечников лабиринт, частично заполненный ферромагнитной жидкостью, отличаюи 4 ееся тем, что, с целью сохранения герметичности при увеличенных угловых скоростях вращения, наружный корпус жесткосвязан с уплотняемым валом, а внутреннийкорпус жестко связан с втулкой, в которойпроходит уплотняемый вал.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Мо 3620584, кл. 308-1 71,опублик. 1971.2. Авторское свидетельство СССРЮо 368434, кл. Р 16 3 1544, 1973.Редактор М. СтрельниковаЗаказ 8383/4 Составитель Ю. Королев Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник Тираж 1009 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4