Магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала

 

МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, состоящее из источника магнитного поля, установленного в корпусе источника тока, и магнитной жидкости в рабочем зазоре, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы уплотнения за счет увеличения удерживаемого перепада давления, в качестве источника магнитного поля использован многожильный проводник, подключенный к источнику тока, образующий с валом рабочий зазор, причем многожильный проводник установлен в корпусе при помощи втулки из неэлектропроводного и немагнитного материала. с ел 4 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК у5ц F 16 J 15/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3621431/25-08 (22) 13.07.83 (46) 23.04.85. Бюл. № 15 (72) В. Е. Фертман, В. А. Новиков, А. К. Синицын и Б. М. Берковский (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова АН Белорусской ССР (53) 62-762 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 887856, кл. F 16 J 15/40, 1979 (прототип).

„„SU„„1151743 A (54) (57) МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, состоящее из источника магнитного поля, установленного в корпусе источника тока, и магнитной жидкости в рабочем зазоре, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы уплотнения за счет увеличения удерживаемого перепада давления, в качестве источника магнитного поля использован многожильный проводник, подключенный к источнику тока, образующий с валом рабочий зазор, причем многожильный проводник установлен в корпусе при помощи втулки из неэлектропроводного и немагнитного материала.

1151743

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для герметизации вращающихся валов при передаче движения в газовые или жидкостные среды при наличии повышенного давления или вакуума.

Известно магнитно-жидкостное уплотнение, состоящее из источника магнитного поля в виде электромагнита, по торцам которого установлены втулки из магнитного материала, охватывающие герметизируемый вал с зазором, заполненным магнитной жидкостью.

Благодаря неоднородности магнитного поля в зазоре ферромагнитная жидкость занимает некоторое положение равновесия в области с максимальным градиентом магнитного поля. При смещении магнитной жидкости из этого положения равновесия под действием приложенного давления возникает магнитная сила, которая стремится вернуть магнитную жидкость в исходное положение,и тем самым противодействует приложенному давлению. Максимальная величина магнитной силы и, следовательно, удерживаемого перепада давления определяется разностью между максимальным и минимальным значениями напряженности поля в зазоре уплотнения (1).

Недостатком известного магнитно-жидкостного уплотнения является невозможность создания неоднородного магнитного поля с высоким значением разности между максимальной и минимальной напряженностями поля в зазоре уплотнения. Изменение неоднородности поля в известном уплотнении осуществляется увеличением магнитного патока. Однако увеличение магнитного потока-в свою очередь приводит к значительному росту потоков рассеяния, т.е. росту минимального значения напряженности поля. Отмеченная разность напряженности в таком случае будет увеличиваться незначительно или даже уменьшаться.

Кроме того, сдвиг слоев жидкости осуществляется в направлении, перпендикулярном силовым линиям магнитного поля, что приводит к увеличению эффективной вязкости магнитной жидкости за счет вращательной вязкости, что приводит к дополнительному разогреву магнитной жидкости и вследствие этого к снижению удерживаемого перепада давления и надежности уплотнения в целом.

Сдвиг слоев жидкости в направлении, перпендикулярном силовым линиям магнитного поля, приводит также к частичному уменьшению намагниченности ферромагнитной жидкости из-за ее гидродинамического размагничивания.

Цель изобретения — повышение надежности работы уплотнения за счет увеличения удерживаемого перепада давления.

Указанная цель достигается тем, что в магнитно-жидкостном уплотнении вращающегося вала, состоящем из источника магнитного поля, установленного в корпусе источника тока, и магнитной жидкости в рабочем зазоре, в качестве источника магнитного поля используется многожильный проводник, подключенный к источнику тока, образующий с валом рабочий зазор, причем многожильный проводник установлен в корпусе при помощи втулки из неэлектропроводного и немагнитного материала.

На чертеже изображено магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала.

Уплотнение состоит из корпуса 1 с установленной в нем втулкой 2 из неэлектропроводного и немагнитного материала, в которой неподвижно закреплен многожильный проводник с током 3, образующий с валом 4 рабочий зазор, заполненный магнитной жидкостью 5. Для предотвращения механических повреждений многожильный проводник покрыт механически устойчивой пленкой 6 из немагнитного материала. Постоянный или переменный ток в. многожильный проводник 3 подается по выводам 7, жестко закрепленным во втулке 2. Для обеспечения сборки уплотнения в корпусе 1 сделан выступ, а втулка 2 уплотняется на корпусе прижим ны м кол ьцом 8.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала 2 и при перепаде давления ьр = р, — р магнитная жидкость 5 удерживается в зазоре уплотнения неоднородным магнитым полем, образованным за счет протекания постоянного тока по многожильному проводнику 3. Значение разности между максимальной и минимальной напряженностями на поверхности вала 4, от которой зависит удерживаемый перепад давления, в уплотнении зависит от величины протекающего по многожильному проводнику тока и количества витков в проводнике.

Увеличение этих значений приведет к пропорциональному увеличению и разности отмеченных напряжений, т.е. пропорциональному увеличению удерживаемого перепада давлений.

Сдвиг слоев жидкости в предлагаемом уплотнении происходит под различными углами к силовым линиям магнитного поля (от 0 в месте максимальной напряженности до-90 в местах с близкими к нулю значениями напряженности поля). В точках, где расстояние от многожильного проводника 3 до вала 4 минимально (точка А на чертеже), сдвиг слоев жидкости параллелен силовым линиям поля.

Следовательно, вращающиеся вместе с жидкостью ферромагнитные частицы не тормозятся магнитным полем, так как их маг1,151743

Составитель А. Бельцова

Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Тираж 898 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 11EIII «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор С. П ат рушев а

Заказ 2293/27 нитный момент параллелен магнитному полю что ведет к существенному снижению эффективной вязкости магнитной жидкости как из-за отсутствия торможения отдельных маг нитных частиц внешним полем, так и вследствие параллельности возможных цепочечных агрегатов плескостям сдвига. В результате снижаются потери на трение в уплотнении, уменьшается его диссипативный разогрев и повышается надежность работы узла.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности работы уплотнения путем увеличения удерживаемого перепада давления за счет увеличения разности между максимальной и минимальной напряженностями магнитного поля в рабочем зазоре, снижения эффективной вязкости и частичного устранения гидродинамического размагничивания магнитной жидкости.