Торцовое уплотнение

 

Использование: для уплотнения вращающихся валов при высоких угловых скоростях в средах с большим количеством абразивных частиц. Сущность изобретения: подвижное кольцо трения установлено в неподвижном Постоянный магнит с магнитопроводами установлен на неподвижном кольце и взаимодействует с магнитоактивной порошкообразной смазкой в зоне трения. Кольца трения установлены один относительно другого с зазором , определяемым из соотношения: д /D 250, где д - зазор между подвижным и неподвижным кольцами; D - диаметр зерен магнитоактивной смазки. Твердость материала конец больше твердости магнитоактивной смазки. 1 з.п.ф-лы, 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 F 16 J 15/40,15/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ .ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

1 (21) 4864755/29 (22) 10.09.90 (46) 23.08,92, Бюл. М 31 (75) А.И, Кравцов и А, И.Богданович (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1525389, кл. F 16 J 15/34, 1988. (57) Использование: для уплотнения вращающихся валов при высоких угловых скоростях в средах с большим количеством абразивных частиц. Сущность изобретения; подвижное

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов.при высоких угловых скоростях вращения, в частности в средах, содержащих большое количество абразивных частиц, Цель изобретения — повышение надежности торцового уплотнения, Изобретение поясняется чертежами, где на фиг, 1 изображен продольный разрез торцового уплотнения; на фиг. 2 — узел 1 на фиг.1.

Уплотнение содержит корпус 1, в котором установлено неподвижное кольцо трения 2, выполненное иэ двух магнитопроводов 3,4, разделенных немагнитной вставкой 5; и постоянного магнита 6. Подвижное (вращающееся) кольцо трения 7 установлено на валу

8 через вторичное, например, резиновое уп-" лотнительное кольцо 9. Подвижное кольцо 7 и неподвижное 2 изготовлены из магнито.. Ж«, 1756707 А1

" кольцо трения установлено в неподвйжном.

Постоянный магнит с магнитопроводами установлен на неподвижном кольце и взаимодействует с магнитоактивной порошкообразной смазкой в зоне трения. Кольца трения установлены одий относительно другого с зазором, onðåäåëÿåìéì "иэ соотйошения: д И«250, где д — зазор между подвижным и . неподвижным кольцами:; D — диаметр зерен магнитоактивной смазки. Твердость материала конец больше твердости магнитоактивной смазки, 1 э.п.ф-лы, 2 ил, мягкого материала, что создает максималь- а ную напряженность магнитного поля в зазоре д, где находится сухая магнитоактивная порошкообраэная смазка 10, обладающая герметиэирующими и смазывающими свой- а ствами. Периодическая подпитка смазки 10 осуществляется через канал 11. Для исполь- у зования магнитоактивных смазок различной зернистости с соблюдением заданного соотношения д /О ««250, где д — зазор между подвижным 7 и:неподвижным 2 коль- С цами трения, а D — диаметр зерен магнитоак- 4 тивной смазки, предусмотрено перемещение неподвижного кольца 2 в осевом направлении с помощью втулки 12 со стопорным винтом 13. На неподвижном кольце 2 выполнены специальные радиальные канавки трапециевидного профиля, которые позволяют соответствующим образом распределить смазку

10 в зазорах между кольцами 2 и 7.

Торцовое уплотнение работает следующим образом.

1756707

При вращении подвижного (вращающеося) кольца 7 за счет замыкания через него и неподвижное кольцо 2 магнитного потока

Ф создается градиент напряженности магнитного поля grad Н, который кольцами трения . формйрует характерные слои мэгнитоактивной смазки 10 с неоднородной плотностью (блатодаря радиальным канавкам трапециевидного профиля). Магнйтйэя сила F взаимодействия двух ферромагнит ных тел равна: . с1 Г =p„gl dV дн где,й;, — мэтнитная постоянная, 1 — магнитйая восприимчивость объема ф е р р ом а r í е тика.

Максимальная напряженность:магнитного поля Нмах имеет место при минимальн о м з азор е между к ольцами 2 и 7 и перемещает магнитоактивную смазку 10 в

"зону минимального"зазора, обеспечивая в них максима льн ую пло тн ость поро шка смазки. Кроме этно,- сюда- же направлены центробежные силы Fq, действующие на смазку 10 при вращении вала 8 и подвижного (вращающегося) кольца 2. Вместе с тем, с противоположной стороны. на смазку

10 оказывает давление среды Рг, т, е. уплотняе г ее и- создает статически заклинивэние, В зоне exîäà в зазор д прочность сцепления смазки с поверхностью выступа (зуба) магнитопровода 3,4 возрастает;что увеличивает магнитную силу FM и давление вйутрйсмазки 10, что значительно улучйает герметичйость уплотнения. При вращении вала 8 в зоне выхода из минимального зазора к тангенциальной" составляющей магнитной силы F< добавляется центробежная сила Fq и эффект заклинивания усиливается, особенно при высоких угловых скоростях вращения вала, т,к. центробежная сила

F„=п)й) R, г где m — масса смазки объемом dV; в — угловая скорость объема dV npu движении по траектерии;

R — радиус траектории, находится в квадратичной зависимости от o), Действующие в минимальном (рабочем) зазоре на смазку силы центробежная Ец и магнитная силы с"одной стороны, давление среды Рг — с противоположной, сжимают смазку, находящуюся в зазоре д, и компэктируют ее до такой степени, что смазка становится непроницаемой для уплотняемой среды (слабопроницаемой для газов), созда вая статическое заклинивание.

При этом уплотнение обеспечивает сравнйтельно низкие значения козффици5 ентэ трения и допускает перекосы подвижного 2 и неподвижного 7 колец. При вращении вала 8 увеличивается центробежная сила Рц, причем, по квадратической зависимости от скорости вращения, тем

10 самым увеличивается суммарное:давление на смазку, создавая эффект динамического заклинйвания, - Работа уплотнения характеризуется пе. репадом удерживаемого давления ЛР

15 где P1 — давление после уплотнения;

Рг — давление среды до уплотнения;

20: n — количеСтво сту и еней.

Сила расклийивэния 1-й ступени торцового уплотнения

l. р =hPiSi+Fqi+ FM, 25 где Si = 2 ; д — площадь; на которую действует перепад давления ЛРь

r — радиус Si, Если уплотнение имеет и ступеней, то

30 с уммирование сил расклинивания осуществляют следующим образом:

Fpl = APISI+g Fpl+g Fu.

Зная силу расклинивания Рр = Fpi, 1=1 рассчитйвают допустимый перепад давления AP1i торцового уплотнения, Таким образом, повышение надежности торцового уплотнения достигается зэ счет реализации эффекта динамического заклинивания путем оптимального выбора

45 .соотношения д/D что делает допустимым перекосы подвижного и неподвижного колец и попадание абразивных частиц в смазку (в рабочий зазор).

Формула иобретения

1. Торцовое уплотнение. содержащее

:подвижное кольцо трения и неподвижное, .: постоянный магнит с магнитопроводами, установленный на последнем и взаимодействующий с магнитоактивной порошкообразной смазкой в зоне трения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с цепью повышения надежности уплотнения, кольца трения ус1755707 тановлены одно относительно другого с зазором, определяемым из соотношения: д /D < 250, где д- зазор между подвижным и неподвижным кольцами трения;

0 — диаметр зерен магнитоактивной смазки.

2. Торцовое уплотнение по п.1;о т л и. ч а ющ е е с:я тем, что твердость материала подвиж5 ного и неподвижного колец- трейия больше твердости частиц магнитоактивной смазки.

1756707

Составитель А.Бельцова

Техред M.Moðãåíòàë Корректор И;Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3080 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5