Магнитожидкостное уплотнение вала


 


Владельцы патента RU 2409784:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) (RU)

Изобретение предназначено для герметизации вращающихся валов в машиностроении. Магнитожидкостное уплотнение вала содержит постоянный магнит, полюсные приставки, охватывающую их съемную гильзу, магнитную жидкость, вал, подшипниковый узел с немагнитным корпусом. Каждая полюсная приставка выполнена как минимум из двух концентрично расположенных колец. Магнит с примыкающими к нему наружными кольцами полюсных приставок образует съемную магнитную систему, расположенную на внешней поверхности немагнитного корпуса подшипникового узла. Внутренние кольца полюсных приставок жестко закреплены на внутренней поверхности корпуса подшипникового узла и образуют с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью. Съемная гильза образует с немагнитным корпусом герметичную полость и защищает магнитную систему от воздействий окружающей среды. Изобретение позволяет повысить надежность уплотнения. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к уплотнительной технике и может применяться в машиностроении для уплотнения вращающихся валов.

Известны магнитожидкостные уплотнения валов (Авторское свидетельство СССР №420836, МКИ-2, F16J 15/40; авторское свидетельство СССР №881441, МКИ-2, F16J 15/40 и т.д.), в которых магнитная система, состоящая из кольцевого магнита с полюсными приставками, устанавливается по скользящей посадке в корпус, и образует с валом кольцевую полость под магнитную жидкость, причем на поверхностях полюсных приставок и/или вала выполнены различные концентраторы - канавки, зубцы, выступы, перераспределяющие магнитный поток в рабочем зазоре. Недостатками данных уплотнений являются их невысокие удерживающая способность, надежность, ресурс из-за высокой неравномерности зазора.

Известно магнитожидкостное уплотнение вала (Патент РФ №2351829, МПК 7 F16J 15/53), в котором полюсные приставки жестко соединены между собой через немагнитную втулку и с корпусом подшипникового узла, размещенного на уплотняемом валу, а магнит и полюсные приставки заключены в съемную гильзу.

Недостатками данного уплотнения являются его невысокая технологичность изготовления, повышенная стоимость изготовления, недостаточные надежность и ресурс при герметизации агрессивных сред.

Недостатки данного уплотнения обусловлены следующим. Жесткое соединение полюсных приставок между собой через немагнитную втулку и с корпусом подшипникового узла с помощью сварки делает уплотнение недостаточно технологичным в изготовлении. После проведения сварочных работ требуется проверка сварочных швов на герметичность, что выливается в дополнительные работы и дополнительное оборудование. Это снижает технологичность процесса изготовления и увеличивает его стоимость.

При уплотнении агрессивных сред полюсные приставки и магнит оказываются под воздействием данных сред, поэтому для изготовления полюсных приставок требуется использовать дорогие нержавеющие стали или выполнять антикоррозионные покрытия, также приходится защищать и магнит, что снова снижает технологичность и повышает стоимость уплотнения. Отказ от вышеуказанных мер снижает ресурс и надежность уплотнений.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении технологичности изготовления магнитожидкостных уплотнений, снижения их стоимости, повышения надежности и ресурса. Это достигается тем, что в магнитожидкостном уплотнении вала, содержащем постоянный магнит, полюсные приставки, охватывающую их съемную гильзу, магнитную жидкость, вал, подшипниковый узел с немагнитным корпусом, что каждая полюсная приставка выполнена как минимум из двух концентрично расположенных колец, магнит с примыкающими к нему наружными кольцами полюсных приставок образует съемную магнитную систему, расположенную на внешней поверхности немагнитного корпуса подшипникового узла, а внутренние кольца полюсных приставок жестко закреплены на внутренней поверхности корпуса подшипникового узла и образуют с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью. Кроме этого, съемная гильза, охватывающая съемную магнитную систему, образует с немагнитным корпусом герметичную полость.

На чертеже показано магнитожидкостное уплотнение.

Уплотнение устроено следующим образом. Магнитная система уплотнения состоит из постоянного магнита 1, который может быть выполнен в виде кольца, цилиндров, призм и т.п., равномерно размещенных по окружности, и двух полюсных приставок. Каждая полюсная приставка выполнена как минимум из двух концентрично расположенных колец - наружных 2 и внутренних 3. Постоянный магнит 1 с примыкающими к нему наружными кольцами 2 полюсных приставок образует съемную магнитную систему, которая располагается на внешней поверхности немагнитного корпуса подшипникового узла 4. Внутренние кольца 3 полюсных приставок расположены на внутренней поверхности корпуса подшипникового узла 4 и образуют с валом 5 зазор 6. На обращенных друг к другу поверхностях внутренних колец 3 полюсных приставок и/или вала 5 выполнены концентраторы 7 - это могут быть зубцы, канавки, выступы, перераспределяющие магнитный поток в рабочем зазоре 6. Рабочий зазор 6 заполнен магнитной жидкостью 8. Внутренние кольца 3 полюсных приставок закрепляются на корпусе подшипникового узла 4 жестко и герметично с помощью клея или прессовой посадки. Съемная гильза 9 охватывает магнитную систему, состоящую из постоянного магнита 1 с примыкающими к нему наружными кольцами 2 полюсных приставок, и образует с немагнитным корпусом 4 герметичную полость, защищая магнитную систему от воздействий уплотняемой среды. Герметизация магнитной системы позволяет выполнять наружные кольца 2 полюсных приставок из обычной магнитопроводящей стали вместо легированной и отказаться от дополнительных защитных покрытий, в том числе и магнита, что снижает стоимость уплотнения. Уплотнение может быть укомплектовано двумя гильзами 9, одна из которых выполняется из немагнитного материала, а вторая - из магнитопроводящего. Немагнитная гильза устанавливается, когда уплотнение находится в рабочем состоянии, а гильза из магнитопроводящего материала используется, когда производится сборка-разборка уплотнения или в период хранения на складе. Гильза, выполненная из магнитопроводящего материала, имеет кольцевую проточку 10, глубина которой определяет величину магнитного потока, проходящего через втулку, следовательно, величину напряженности магнитного поля в рабочем зазоре.

Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 1 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток проходит через наружное кольцо 2 полюсной приставки, стенку немагнитного корпуса 4, внутреннее кольцо 3 полюсной приставки, уплотняемый зазор 6, вал 5, следующий уплотняемый зазор 6, внутреннее кольцо 3 второй полюсной приставки, стенку немагнитного корпуса 4, наружное кольцо 2 второй полюсной приставки, магнит 1. Концентраторы 7, выполненные на внутреннем кольце 3 полюсной приставки и/или валу 5, перераспределяют рабочий магнитный поток в зазоре, и поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость 8 втягивается под зубцы, где поле имеет максимальную напряженность, и образует герметичные пробки с повышенным внутренним давлением. Каждая магнитожидкостная пробка способна воспринимать перепад давлений, определяемый параметрами магнитного поля в зазоре и свойствами используемой магнитной жидкости. Перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов всех магнитожидкостных пробок под зубцами.

В предлагаемом изобретении внутренние кольца 3 полюсных приставок жестко закреплены (запрессованы) в корпусе 4 подшипникового узла и образуют с ним одну неразъемную деталь. Посадочные поверхности подшипников и поверхности концентраторов 7 на внутренних кольцах полюсных приставок выполняются на токарном станке за одну установку. Это позволяет, по сравнению с известными уплотнениями (аналогами), исключить из узла одно из имеющихся соединений сопрягаемых деталей, повысить точность выполнения зазора и снизить эксцентриситет вала.

При обеспечении более высокой точности зазора данная конструкция исключает из технологии изготовления уплотнения сварочные работы, что снижает стоимость изготовления и временные затраты.

Предлагаемое уплотнение позволяет также повысить технологичность сборки-разборки уплотнения и его обслуживания. При монтаже данного уплотнения на вал первоначально устанавливается корпус подшипникового узла с внутренними кольцами полюсных приставок (магнит с наружными кольцами полюсных приставок отсутствуют). Так как магнитного поля в зазоре уплотнения не существует, монтаж уплотнения существенно упрощается - нет сил магнитного притяжения, исключается повреждение концентраторов и рабочих поверхностей рабочего зазора. Затем на корпусе последовательно размещаются наружное кольцо первой полюсной приставки, магнит и наружное кольцо второй полюсной приставки. В рабочем зазоре возникает магнитное поле. Сверху на магнитную систему надевается съемная гильза 9, выполненная из немагнитного материала. Зазоры между съемной гильзой 9 и корпусом подшипникового узла 4 герметизируются. Уплотнение готово к работе или к хранению. Магнитная жидкость вводится в зазор непосредственно перед пуском оборудования.

Предлагаемое уплотнение обеспечивает более технологичный процесс демонтажа и ревизии уплотнения, во время которой определяется состояние подшипников качения, отсутствие износа рабочих поверхностей и покрытий, производится замена магнитной жидкости. Демонтаж уплотнения, контроль и измерение параметров системы, последующая сборка и установка уплотнения намного упрощается, когда в устройстве отсутствует магнитное поле, т.к. магнитное поле препятствует удалению старой магнитной жидкости, притягивает и намагничивает измерительный инструмент, собирает на себя магнитный мусор и крепежный материал и т.д. При демонтаже уплотнения немагнитная гильза 9 заменяется на магнитопроводящую. Магнитный поток системы замыкается через магнитопроводящую гильзу, что позволяет без труда снять магнитную систему и проводить дальнейшие действия с уплотнением при отсутствии в нем магнитного поля.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет существенно повысить технологичность сборки, монтажа и обслуживания магнитожидкостных уплотнений, снизить стоимость, увеличить ресурс и надежность уплотнений.

Магнитожидкостное уплотнение вала, содержащее постоянный магнит, полюсные приставки, охватывающую их съемную гильзу, магнитную жидкость, вал, подшипниковый узел с немагнитным корпусом, отличающееся тем, что каждая полюсная приставка выполнена как минимум из двух концентрично расположенных колец, магнит с примыкающими к нему наружными кольцами полюсных приставок образует съемную магнитную систему, расположенную на внешней поверхности немагнитного корпуса подшипникового узла, а внутренние кольца полюсных приставок жестко закреплены на внутренней поверхности корпуса подшипникового узла и образуют с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, кроме этого, съемная гильза, охватывающая съемную магнитную систему, образует с немагнитным корпусом герметичную полость.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к уплотнительной технике и может применяться в машиностроении для уплотнения вращающихся валов. .

Изобретение относится к способам герметизации и может применяться в машиностроении для герметизации зазора между двумя поверхностями, одна из которых выполнена из немагнитного, а вторая из магнитопроводящего материалов.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано в выходном контроле производств уплотнительных устройств или режимных испытаниях при научных исследованиях.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к уплотнительной технике. .

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для использования в выходном контроле производств уплотнительных устройств или режимных испытаниях при научных исследованиях.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для уплотнения вращающихся валов. .

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для заправки магнитожидкостных уплотнений вращающихся валов. .

Изобретение относится к конструкциям уплотнений между подвижными относительно одна другой поверхностями

Группа изобретений относится к машиностроению и предназначена для определения удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации без нарушения их работоспособности. В способе неразрушающего контроля на входе магнитожидкостной системы герметизации создают плавно возрастающее давление, а в замкнутом пространстве между полюсными приставками фиксируют момент начала роста давления. По удвоенной разности давлений на входе и в замкнутом пространстве между полюсными приставками определяют максимальную удерживающую способность магнитожидкостной системы герметизации. В первом варианте исполнения устройства магнитожидкостная система герметизации дополнительно снабжена измерителем давления, расположенным в замкнутой полости между полюсными приставками, а во втором варианте магнитожидкостная система герметизации дополнительно снабжена измерителем давления, расположенным вне замкнутой полости между полюсными приставками и соединенным с ней каналом (каналами), внутренние объемы измерителя давления и каналов предельно ограничены. Технический результат заключается в повышении надежности способа контроля максимальной удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации подвижных друг относительно друга деталей. Магнитожидкостное уплотнение вала обеспечивает повышение надежности уплотнения за счет уменьшения трения между вращающимся валом и щетками. Уплотнение содержит кольцевой немагнитный корпус, магнитную систему, состоящую из постоянного магнита, немагнитной кольцевой втулки, разделяющей две полюсные приставки, кольцевого составного магнитопровода и магнитной жидкости, образующих замкнутое магнитное кольцо, создающее магнитные пробки в зазоре. Полюсные приставки, обращенные к валу, выполнены в виде щеток, проволочки которых являются концентраторами напряженности магнитного поля. Для разделения полюсных приставок используется кольцевая немагнитная втулка, внутри которой выполнены заправочные каналы. Температура магнитной жидкости снижается системой охлаждения. Часть корпуса уплотнения и составного магнитопровода сделана съемной, обеспечивая без полной разборки уплотнения свободный доступ к постоянному магниту, щеткам и каналу заправки уплотнения магнитной жидкостью, что позволяет повысить технологичность заправки магнитной жидкостью, процессы сборки, монтажа и обслуживания уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может применяться в машиностроении для уплотнения немагнитных валов. Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала, содержащее магнитную систему, включающую постоянный магнит с полюсными наконечниками и магнитную жидкость, снабжено ограничителем свободной поверхности магнитной жидкости, установленным между полюсными наконечниками, выполненным из немагнитного материала в виде кольцеобразного элемента, торцевые поверхности которого повторяют форму примыкающих поверхностей полюсных наконечников. Технический результат: уменьшение расхода магнитной жидкости при сохранении технических характеристик уплотнения. 1 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения содержит магнитную систему, состоящую из постоянного магнита и полюсных приставок, охватывающих вал и образующих с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью. Образующие зазор поверхности полюсных приставок и/или вала имеют концентраторы магнитного потока, выполненные в виде зубцов или выступов с закругленными кромками. Поверхности полюсных приставок, концентраторов и вала, контактирующие с магнитной жидкостью, подвергнуты пластическому поверхностному деформированию твердосплавным, керамическим или алмазным выглаживателем. Технический результат: уменьшение момента трения, момента страгивания, разогрева и увеличение ресурса работы магнитожидкостного уплотнения. 5 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для уплотнения магнитных и немагнитных валов, работающих в условиях перепада давлений. Магнитожидкостное уплотнение вала, содержащее магнитную систему, состоящую из обращенных друг к другу одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов и полюсных приставок, поверхности которых выполнены заподлицо с поверхностями магнитов, охватывающую вал и образующую с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью. На поверхностях полюсных приставок, обращенных к валу, и вала напротив магнитов выполнены канавки. Магнитная система выполнена в виде единого блока и закреплена неподвижно через торцевую поверхность на промежуточном диске. Уплотнение дополнительно снабжено втулкой, которая размещена на валу, охватывает магнитную систему снаружи и образует с ней зазор, заполненный магнитной жидкостью. На поверхностях полюсных приставок, обращенных к втулке, и на поверхности втулки напротив магнитов выполнены кольцевые канавки. Технический результат: повышение удерживающей способности магнитожидкостных уплотнений. 1 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для уплотнения немагнитных валов, работающих в условиях перепада давлений. В магнитожидкостном уплотнении немагнитного вала, содержащем постоянный магнит, разноименные полюсные приставки с концентраторами, образующими между собой зазор, заполненный магнитной жидкостью, на поверхностях полюсных приставок и концентраторов, обращенных к немагнитному валу, выполнены кольцевые канавки, а магнитная жидкость введена в зазор между валом и полюсными приставками с концентраторами, канавки выполнены прямоугольной, треугольной, трапецеидальной или другой формы, либо в сочетании. Технический результат: повышение удерживающей способности магнитожидкостного уплотнения немагнитного вала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для уплотнения немагнитных валов, работающих в условиях перепада давлений. В магнитожидкостном уплотнении немагнитного вала с регулируемой удерживающей способностью, содержащем магнитную систему в немагнитном корпусе, состоящую из кольцевых постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, охватывающую вал, магнитную жидкость в зазорах, кольцевые постоянные магниты образуют между собой зазоры и зазор с корпусом. Уплотнение снабжено механизмом регулирования величины зазоров между кольцевыми постоянными магнитами. Механизм регулирования величины зазоров между кольцевыми магнитами выполнен в виде гайки, размещенной на корпусе уплотнения с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения и втулки, расположенной между гайкой и крайним кольцевым постоянным магнитом магнитной системы. Технический результат заключается в создании магнитожидкостного уплотнения немагнитного вала с регулируемым максимально удерживаемым перепадом давлений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для уплотнения вращающихся валов. В магнитожидкостном уплотнении вала, содержащем кольцевую магнитную систему с полюсными приставками, образующими с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, полюсные приставки и/или вал имеют прямоугольные зубцы, вершины зубцов в аксиальном сечении имеют форму полуокружности, диаметр которой равен ширине зубца, при этом высота зубца больше его ширины. Технический результат: повышение удерживаемого перепада давлений. 2 ил.

Изобретение относится к подшипнику с магнитожидкостным уплотнением, который поддерживает вращающийся вал так, чтобы он мог свободно вращаться, в различных механизмах силовой передачи. Подшипник с магнитожидкостным уплотнением имеет несколько тел качения (7), помещенные между внутренним кольцом (3) и наружным кольцом (5), а на открытой стороне колец (3, 5) расположен кольцевой магнит (12) для удержания магнитной жидкости с целью уплотнения нескольких тел качения (7). Кольцевой магнит (12) намагничен так, что магнитные полюса расположены в осевом направлении. Подшипник содержит кольцевую полюсную пластину (14), которая установлена так, что она касается наружной поверхности кольцевого магнита (12) в осевом направлении, магнитную жидкость (15a) со стороны наружного кольца, которая удерживается по меньшей мере между наружным кольцом (5) и кольцевым магнитом (12), и магнитную жидкость (15b) со стороны внутреннего кольца (3), которая удерживается по меньшей мере между внутренним кольцом (3) и кольцевой полюсной пластиной (14). Технический результат: создание подшипника с магнитожидкостным уплотнением, конструкция которого обеспечивает надежное уплотнение тел качения и высокую производительность. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх