Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала



Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала
Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала
Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала
Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала
Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала

 


Владельцы патента RU 2458271:

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

Изобретение предназначено для герметизации вращающихся немагнитных валов в машиностроении. Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала содержит кольцевой постоянный магнит, примыкающие к нему полюсные приставки, магнитную жидкость. На поверхностях полюсных приставок, обращенных к валу, выполнены кольцевые элементы - канавки, зубцы, выступы, концентраторы, имеющие острые кромки, расположенные у поверхности вала. Кольцевые элементы на полюсной приставке могут выполняться различной формы, но должны иметь кромки, которые располагаются как можно ближе к уплотняемому валу. Магнитная жидкость введена в зазор между валом и полюсными приставками и образует отдельные магнитожидкостные кольца в области кромок элементов. Технический результат: повышение удерживаемого перепада давлений и надежности магнитожидкостных уплотнений немагнитных валов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

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

Известно магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала (Авторское свидетельство СССР №889988, МПК F16J 15/40), содержащее постоянный магнит с полюсными наконечниками, концентрирующими магнитное поле в кольцевом зазоре между ними. На валу установлен немагнитный диск, входящий в зазор с магнитной жидкостью, образованный полюсными наконечниками и диамагнитными втулками.

Недостатками уплотнения являются: невысокий удерживаемый перепад давлений, низкая надежность, сложность конструкции.

Известно магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала (Фертман В.Е. Магнитные жидкости - естественная конвекция и тепломассообмен. Мн.: «Наука и техника», 1978, с.55, рис.21.б), содержащее кольцевой постоянный магнит, магнитные полюсы, которые концентрируют магнитное поле в кольцевом объеме между магнитными полюсами, примыкающими к немагнитному валу.

Его недостатком является низкий удерживаемый перепад давлений. Это обусловлено тем, что уплотнение позволяет создать одно магнитожидкостное кольцо с низкой удерживающей способностью, т.к. магнитное поле в зазоре между магнитными полюсами недостаточно эффективно сформировано. Максимальная напряженность магнитного поля наблюдается в зазоре между полюсными наконечниками и не определяет удерживающую способность магнитожидкостной пробки. Свойства пробки определяет напряженность поля потоков рассеяния, которая невысока.

Известно магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала (а.с. СССР №934106, М.кл. F16J 15/40), содержащее кольцевой постоянный магнит, полюсные наконечники, между которыми установлены дополнительные полюсные проставки, которые выполнены из ферромагнитного материала и изолированы друг от друга немагнитными втулками.

Данное уплотнение равноценно по действию и эффективности предыдущему (равноценно последовательной установке нескольких уплотнений предыдущей конструкции), но существенно сложнее в изготовлении.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении удерживаемого уплотнением перепада давления.

Технический результат достигается тем, что в магнитожидкостном уплотнении немагнитного вала, содержащем магнит и примыкающие к нему полюсные приставки на поверхностях полюсных приставок, обращенных к немагнитному валу, выполнены кольцевые элементы - канавки, зубцы, выступы, концентраторы, имеющие острые кромки, обращенные к поверхности вала, а магнитная жидкость введена в зазор между валом и полюсными приставками. В частном случае исполнения магнитожидкостного уплотнения немагнитного вала элементы полюсных приставок выполнены в виде зубцов или канавок прямоугольной, треугольной, трапецеидальной формы либо в сочетании.

На фиг.1 показана конструкция уплотнения.

На фиг.2 - зубец на полюсной приставке прямоугольной формы, положение магнитожидкостных пробок в зазоре и графическое представление распределения напряженности магнитного поля в рабочем зазоре уплотнения.

На фиг.3 - зубец треугольной формы, положение магнитожидкостных пробок в зазоре и графическое представление распределения напряженности магнитного поля в рабочем зазоре уплотнения.

На фиг.4 - зубец трапецеидальной формы и положение магнитожидкостных пробок в зазоре.

На фиг.5 - элемент в виде канавки на полюсной приставке.

Уплотнение устроено следующим образом. К торцевым поверхностям постоянного магнита 1 примыкают полюсные приставки 2, охватывающие немагнитный вал 3. На поверхностях полюсных приставок 2, обращенных к немагнитному валу 3, выполнены кольцевые элементы 4 - канавки, зубцы, выступы, концентраторы, имеющие острые кромки, обращенные к поверхности вала. На фиг.2 показан частный случай исполнения кольцевых элементов на полюсной приставке в виде прямоугольных зубцов. Могут применяться кольцевые элементы и других видов, как на фиг.3 - в виде треугольных зубцов, как на фиг.4 - в виде трапецеидальных зубцов, как на фиг.5 - в виде канавок, но должно соблюдаться условие, что их острые кромки располагаются как можно ближе к уплотняемому валу. Кольцевые элементы 4 могут располагаться только на полюсных приставках 2. Магнитная жидкость введена в зазор 5 между валом и полюсными приставками и образует отдельные магнитожидкостные кольца 6, расположенные в области кромок кольцевых элементов 4.

Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 1 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток проходит через полюсные приставки 2 и замыкается через пространство между ними. Т.к. вал 3 немагнитный, он не участвует в формировании пути магнитного потока. Полюсные приставки в сечении имеют треугольную форму, чтобы обеспечить прохождение большей части магнитного потока системы через вал, следовательно, через зазоры между полюсными приставками и валом. Элементы полюсных приставок (зубцы, выступы, канавки, концентраторы), выполненные на поверхностях полюсов, обращенных к валу, практически не влияют на величину общего магнитного потока, но перераспределяет его около поверхности полюсов. При удалении от поверхности полюсов напряженность поля выравнивается. Элементы на поверхностях полюсов - зубцы, выступы, канавки, концентраторы имеют острые кромки, около которых существует локальный всплеск напряженности магнитного поля. Напряженность магнитного поля быстро убывает при удалении от кромки в любом направлении. Магнитная жидкость втягивается магнитным полем в зоны, где поле имеет максимальную напряженность и образует кольца с повышенным внутренним давлением. Уплотнение устроено таким образом, что кромки элементов расположены около поверхности вала, поэтому магнитожидкостное кольцо перекрывает зазор и препятствует прохождению через него уплотняемой среды.

Каждое магнитожидкостное кольцо способно воспринимать перепад давлений, который определяется по формуле:

где µ0 - магнитная постоянная,

М - намагниченность магнитной жидкости,

Н - напряженность магнитного поля в зазоре,

Hmax и Hmin - максимальная и минимальная напряженности магнитного поля на границах магнитожидкостного кольца в момент удержания ею максимального перепада давлений.

Перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов давлений всех магнитожидкостных колец в зазоре.

Особенностью кромочного всплеска напряженности магнитного поля является быстрое убывание напряженности поля при удалении от кромки, поэтому отсюда вытекают два вывода. Первый - необходимо стремиться к уменьшению минимального зазора между полюсной приставкой и валом. Второй - размеры элементов на поверхностях полюсов - зубцов, выступов, канавок, концентраторов должны быть минимальных размеров. В зазоре уплотнения немагнитного вала вместо одного магнитожидкостного кольца с ограниченной удерживающей способностью (прототип) создается множество магнитожидкостных колец, которые обеспечивают суммарный удерживающий уплотнением перепад давления, который в несколько раз превышает перепад давления, удерживаемый прототипом таких же габаритов.

Элементы полюсных приставок (зубцы, выступы, канавки, концентраторы) могут выполняться практически любой формы. Наиболее оптимальной следует признать прямоугольную, показанную на фиг.2, т.к. она обеспечивает сохранность рабочих кромок от повреждения при изготовлении и эксплуатации уплотнения (разборка, сборка узла).

Таким образом, предлагаемое магнитожидкостное уплотнение позволяет увеличить удерживаемый перепад давлений практически и повысить надежность уплотнения.

1. Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала, содержащее кольцевой постоянный магнит и примыкающие к нему полюсные приставки, магнитную жидкость, отличающееся тем, что на поверхностях полюсных приставок, обращенных к немагнитному валу, выполнены кольцевые элементы - канавки, зубцы, выступы, концентраторы, имеющие острые кромки, расположенные у поверхности вала, а магнитная жидкость введена в зазор между валом и полюсными приставками.

2. Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала по п.1, отличающееся тем, что элементы полюсных приставок выполнены в виде зубцов прямоугольной, треугольной, трапецеидальной либо в сочетании.

3. Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала по п.1, отличающееся тем, что элементы полюсных приставок выполнены в виде канавок прямоугольной, треугольной, трапецеидальной либо в сочетании.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для динамической уплотнительной системы, предназначенной для погружного насоса (1), содержащему, по меньшей мере, один подводящий трубопровод (7), проходящий в направлении динамической уплотнительной системы, первое клапанное устройство (8), установленное в подводящем трубопроводе (7), и второе клапанное устройство (12), установленное таким образом, что в открытом положении оно открывает первый перепускной трубопровод (13), который проходит от точки на подводящем трубопроводе (7), расположенной между первым клапанным устройством (8) и насосом (1), и источником низкого давления, расположенным в области насоса (1), с тем, чтобы понизить давление барьерной текучей среды в уплотнительной системе.

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано в уплотнительных устройствах опор валков прокатных станов. .

Изобретение относится к валково-роликовым мельницам для размола угля. .

Изобретение относится к уплотнительной технике. .

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации уплотнений сосудов и агрегатов преимущественно для нефти и нефтепродуктов.

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.

Изобретение относится к общему машиностроению, преимущественно к сосудам высокого давления, и может быть использовано в ядерных энергетических установках для герметизации трубопроводов первого контура петлевых установок.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-поршневой двигатель содержит корпус, ротор с цилиндрическим уступом, камеру сгорания, топливную форсунку, воздушный компрессор высокого давления и рекуперативный теплообменник для нагрева воздуха после компрессора теплом отходящих газов. Ротор расположен в торцевых крышках. Цилиндрический уступ ротора выполнен в виде профильного кулачка. В пазу корпуса установлен каркас в виде двух направляющих пластин и верхней крышки. Внутри направляющих пластин размещена радиальная лопатка. На верхней крышке смонтированы подпружиненный поршень и два подпружиненных упора с зазором 0,2…0,5 мм относительно верхнего торца лопатки. Подпружиненный поршень соединен с лопаткой. В самой лопатке и направляющих пластинах, а также в торцевых крышках и корпусе выполнены каналы для воздушного уплотнения ротора. Двигатель снабжен двумя теплоизолированными камерами сгорания периодического действия. В каждой камере установлены клапаны впуска и выпуска, топливная форсунка с пневмоприводом и поршень для изменения геометрического объема камеры. На линии подачи воздуха от компрессора в двигатель установлены два ресивера. Один ресивер со встроенным электронагревателем установлен после рекуперативного теплообменника и подсоединен к камерам сгорания. Второй ресивер установлен до рекуперативного теплообменника. К магистрали подачи сжатого воздуха после второго ресивера подключена пневматическая система в виде редукционных клапанов, ресиверов и электромагнитных клапанов. Изобретение направлено на повышение эффективности и ресурса двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для уплотнения немагнитных валов, работающих в условиях перепада давлений. Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала содержит магнитную систему, помещенную в немагнитный корпус и 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. Устройство снабжено герметичным упругим сильфоном, один конец которого соединен с корпусом уплотнения, а второй - с корпусом уплотняемого устройства. Технический результат: повышение удерживающей способности магнитожидкостного уплотнения. 2 ил.

Изобретение относится к устройству для уплотнения вала винта морского судна. Устройство уплотнения вала винта морского судна включает узел уплотнения, закрывающий фланец для узла уплотнения, прокладку для установки между узлом уплотнения и для уплотнения вала винта. Закрывающий фланец для узла уплотнения и для уплотнения вала винта содержит отверстия для крепления узла уплотнения к дейдвудной трубе или ахтерштевню и в его установочной поверхности дополнительную, по меньшей мере, одну продолжающуюся по окружности канальную секцию. Прокладка для установки между узлом уплотнения и для уплотнения вала винта и дейдвудной трубы или ахтерштевня имеет отверстия для крепления узла уплотнения к дейдвудной трубе или ахтерштевню и, по меньшей мере, одну продолжающуюся по окружности канальную секцию. Применение узла уплотнения, который закрывает фланец или прокладку, которые обеспечены канальной секцией, имеет периферийное/угловое продолжение. Указанная канальная секция является частью линии контроля просачиваемой текучей среды и расположена в, по меньшей мере, одной из установочных поверхностей, которые используются для установки узла уплотнения на кормовом конце дейдвудной трубы или ахтерштевня при ремонте или конструировании уплотнения вала винта морского судна. Достигается конструкция уплотнения вала винта. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению, а именно к конструкции системы обеспечения газом «сухих» газодинамических уплотнений (СГУ) центробежных компрессоров. Система обеспечения буферным газом «сухих» газодинамических уплотнений содержит трубопроводы подачи буферного газа из проточного тракта компрессора в патроны СГУ, установленные в них фильтры и обратные клапаны. При этом для одного из патронов СГУ трубопровод сообщен с всасывающим патрубком компрессора, а для другого - с нагнетательным патрубком компрессора. Данное исполнение системы обеспечения газом «сухих» газодинамических уплотнений центробежного компрессора устраняет возможность появления перетечек буферного газа из патрона СГУ во всасывающую камеру, что дает выравнивание основного потока газа и улучшение рабочих характеристик центробежного компрессора. 2 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может применяться в машиностроении для уплотнения немагнитных валов. В магнитожидкостном уплотнении немагнитного вала, содержащем магнитную жидкость и магнитную систему, выполненную из постоянного магнита и втулки из магнитопроводящего материала с кольцевыми канавками, охватывающей вал с зазором, по торцам втулки расположены выступы, примыкающие к противоположным полюсам магнита, кольцевые канавки расположены на внешней цилиндрической поверхности магнитопроводящей втулки и имеют треугольное поперечное сечение, при этом между втулкой и постоянным магнитом размещена немагнитная проставка, а канавки заполнены диамагнитным материалом. Технический результат: повышение технологичности изготовления и повышение удерживающей способности уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к уплотнительной технике. Магнитожидкостное уплотнение содержит подвижный фланец и корпус с установленными на них постоянными магнитами, образующими элементы магнитной системы, зазор между которыми заполнен магнитной жидкостью. На подвижном фланце жестко и герметично установлен немагнитный элемент с каналами, расположенный в зазоре с магнитной жидкостью и способный перемещаться в магнитной жидкости, заполняющей зазор между элементами магнитной системы, при превышении перепада давления с возможностью сброса давления через каналы, а при последующем увеличении перепада давления и перемещении немагнитного элемента и выхода из зазора с магнитной жидкостью с возможностью сброса давления через каналы и образовавшийся зазор между торцевой частью немагнитного элемента и магнитной жидкостью с последующим возвращением немагнитного элемента в исходное положение. Изобретение повышает надежность уплотнения. 1 ил.

Изобретение относится к комбинированному уплотнению вала. Уплотнение содержит размещенные в корпусе магнитожидкостное и торцовое уплотнения, причем первое выполнено в виде постоянного магнита с полюсными приставками и ферромагнитной жидкостью в рабочих зазорах. В зоне магнитожидкостного уплотнения установлены закрепленные на валу подвижная втулка и неподвижная втулка из пористого материала с кольцевыми канавками на внутренней поверхности. С торцом подвижной втулки создается торцовое уплотнение а со стороны высокого давления установлен подвижный элемент, выполненный в виде сильфона, к одному из торцов которого жестко и герметично прикреплена неподвижная втулка, а другой конец его установлен жестко и герметично относительно корпуса. Изобретение увеличивает компенсируемый перепад давления. 2 ил.
Наверх