Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения



Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения
Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения
Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения
Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения
Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения

 


Владельцы патента RU 2531070:

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

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.

 

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

Широко известны магнитожидкостные уплотнения валов, например, «Вакуумное уплотнение» (авторское свидетельство СССР №420836, МПК F16J 15/40, 1974 г.), «Магнитожидкостное уплотнение» (авторское свидетельство СССР №631726, МПК F16J 15/40, 1978 г.), «Магнитно-жидкостное уплотнение» (авторское свидетельство СССР №881441, МПК F16J 15/40, 1981 г.), в которых магнитная система, состоящая из кольцевого магнита с полюсными приставками, образует с валом кольцевую полость под магнитную жидкость, причем на поверхностях полюсных приставок и/или вала выполнены различные элементы (канавки, зубцы, выступы и т.д.), перераспределяющие магнитный поток в рабочем зазоре.

Недостатками данных уплотнений являются повышенный момент трения, что обусловлено шероховатостью поверхностей полюсных приставок, вала и их элементов.

Известно также магнитожидкостное уплотнение вала (патент РФ №2353840, МПК F16J 15/43, 2009 г.), принятое за прототип, в котором магнитная система уплотнения состоит из постоянного магнита и полюсных приставок, охватывающих вал и образующих с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, при этом образующие зазор поверхности полюсных приставок и/или вала имеют концентраторы магнитного потока, выполненные в виде зубцов, выступов, а кромки полюсных приставок и вала, контактирующие с магнитной жидкостью, закруглены.

Данное уплотнение имеет тот же недостаток - повышенный момент трения. При изготовлении деталей магнитожидкостных уплотнений на их поверхностях образуется множество микроскопических выступов и впадин, величина и количество которых определяют шероховатость поверхностей (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т.1. - М.: Машиностроение, 1992 г., 816 с.). Неровная форма поверхностей приводит к тому, что около магнитопроводящей поверхности происходит перераспределение напряженности магнитного поля (Исследование магнитного поля в рабочем зазоре с шероховатой магнитопроводящей поверхностью трения электромеханического устройства. Вестник ИГЭУ, №2, 2012, с.36-39). Выступы концентрируют магнитный поток, около выступов образуются зоны с повышенной напряженностью магнитного поля (фиг.1). Напряженность поля около выступов может в несколько раз превышать среднюю напряженность поля в зазоре. Во впадинах напряженность поля ослаблена. При удалении от поверхностей неоднородность магнитного поля, обусловленная шероховатостью поверхности, постепенно ослабевает и исчезает. Толщина слоя, в котором существует неоднородность напряженности магнитного поля, определяется шероховатостью поверхности. По сравнению с размерами частиц жидкости, области неоднородного поля имеют значительные размеры. Так неровности шероховатой поверхности высотой порядка 1,25÷2,5 мкм в 100÷250 раз превышают размеры частиц магнитной жидкости. В магнитном поле частицы выстраиваются в цепочки. Цепочки ориентируются по линиям магнитного поля. Сила взаимодействия частиц в цепочке друг с другом и с магнитопроводящей поверхностью пропорциональна напряженности магнитного поля, в котором они находятся. Цепочки из частиц замыкаются на выступы шероховатой поверхности и прочно с ними сцепляются. Прочные цепочки из частиц, сцепленные с выступами поверхности, обуславливают повышенные момент страгивания и момент трения магнитожидкостного уплотнения.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в уменьшении момента трения, момента страгивания, разогрева и в увеличении ресурса работы магнитожидкостного уплотнения.

Технический результат достигается тем, что в магнитожидкостном уплотнении вала с пониженным моментом трения, содержащем магнитную систему, состоящую из постоянного магнита и полюсных приставок, охватывающих вал и образующих с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, при этом 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.

На фиг.1 показан фрагмент шероховатой магнитопроводящей поверхности вала.

На фиг.2 показан фрагмент магнитопроводящей поверхности вала, подвергнутый пластическому поверхностному деформированию алмазным выглаживателем.

На фиг.3-5 показаны варианты выполнения уплотнения.

Уплотнение устроено следующим образом. В корпусе 1 установлен постоянный магнит 2 с примыкающими к нему полюсными приставками 3 (фиг.3). На поверхностях полюсных приставок 3, обращенных к валу 4, расположены зубцы 5 с закругленными кромками. Каждый зазор между зубцом и валом заполнен магнитной жидкостью 6. Поверхности зубцов 5 и вала 4, контактирующие с магнитной жидкостью 6, подвергнуты пластическому поверхностному деформированию металлотвердым, керамическим или алмазным выглаживателем, при этом выступы шероховатой поверхности деформированы и поверхность имеет выровненный вид (фиг.2). Зубцы могут располагаться на поверхности полюсных приставок (фиг.3), на поверхности вала (фиг.4), на поверхностях полюсных приставок и вала (фиг.5).

Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 2 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток полюсными приставками 3 подводится к зазору между полюсными приставками и вращающимся валом. Зубцы 5 полюсов перераспределяют рабочий магнитный поток в зазоре, и поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость 6 втягивается под зубцы 5, где поле имеет максимальную напряженность и образует герметичные пробки с повышенным внутренним давлением. Каждая магнитожидкостная пробка способна воспринимать перепад давлений, который определяется по формуле:

Δ p = μ 0 H min H max M d H , ( 1 )

где µ0 - магнитная постоянная,

М - намагниченность магнитной жидкости,

Н - напряженность магнитного поля в зазоре,

Нmах и Hmin - максимальная и минимальная напряженности магнитного поля на границах магнитожидкостной пробки в момент удержания ею максимального перепада давлений.

Перепад давлении, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов всех магнитожидкостных пробок под зубцами.

В предлагаемом изобретении поверхности полюсных приставок, концентраторов и вала, контактирующие с магнитной жидкостью, подвергнуты пластическому поверхностному деформированию твердосплавным, керамическим или алмазным выглаживателем.

При выглаживании поверхности выступы шероховатости - концентраторы магнитного поля сминаются и заполняют впадины, поверхность приобретает ровный вид с редкими впадинами. Впадины не концентрируют, а частично ослабляют магнитное поле около поверхности.

Силы взаимодействия частиц в цепочках ослабевают, уменьшаются силы взаимодействия цепочек с поверхностями вала и концентраторов на полюсных приставках, что снижает момент трения и момент страгивания уплотнения. Это снимает разогрев уплотнения при высоких скоростях вращения вала, магнитная жидкость сохраняет свою работоспособность длительное время, что увеличивает срок службы уплотнения.

Таким образом, в рабочем зазоре предлагаемого уплотнения, около магнитопроводящих поверхностей, контактирующих с магнитной жидкостью, отсутствуют зоны с чрезмерно высокой напряженностью поля, это снижает силы взаимодействия цепочек из частиц жидкости с поверхностями вала и концентраторов поля. Такое уплотнение обладает пониженным моментом трения, моментом страгивания, в уплотнении исключается перегрев магнитной жидкости, что повышает его надежность и ресурс.

Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения, содержащее магнитную систему, состоящую из постоянного магнита и полюсных приставок, охватывающих вал и образующих с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, при этом образующие зазор поверхности полюсных приставок и/или вала имеют концентраторы магнитного потока, выполненные в виде зубцов или выступов с закругленными кромками, отличающееся тем, что поверхности полюсных приставок, концентраторов и вала, контактирующие с магнитной жидкостью, подвергнуты пластическому поверхностному деформированию твердосплавным, керамическим или алмазным выглаживателем.



 

Похожие патенты:

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.

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.

Группа изобретений относится к машиностроению и предназначена для определения удерживающей способности магнитожидкостной системы герметизации без нарушения их работоспособности.

Изобретение относится к конструкциям уплотнений между подвижными относительно одна другой поверхностями. .

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 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