Магнитожидкостное уплотнение вала пс 41



Магнитожидкостное уплотнение вала пс 41
Магнитожидкостное уплотнение вала пс 41
Магнитожидкостное уплотнение вала пс 41

 


Владельцы патента RU 2558727:

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

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 машиностроению и предназначено для уплотнения вращающихся валов.

Известно магнитожидкостное уплотнение (Патент США №3620585, кл. 308-187. 1, 1972), содержащее кольцевой постоянный магнит и полюсные приставки, охватывающие вал. На обращенных к валу поверхностях полюсных приставок расположены прямоугольные зубцы, образующие зазоры с валом, заполненные ферромагнитной жидкостью.

Недостатками указанного уплотнения являются невысокая удерживающая способность, повышенные габариты и момент трения.

Известно магнитожидкостное уплотнение (Ferrofluidics vacuum rotary feedthrough catalog, USA, 1989, стр.55), принятое за прототип, содержащее кольцевой постоянный магнит и полюсные приставки, охватывающие вал. На валу расположен ряд прямоугольных зубцов, образующих зазоры с полюсными приставками, заполненные магнитной жидкостью.

Недостатками указанного уплотнения являются невысокая удерживающая способность, повышенные габариты и момент трения. Недостатки обусловлены тем, что прямоугольная форма не позволяет выполнять зубцы малой толщины. Магнитный поток, выходящий с боковых поверхностей зубца, приводит к стремительному уменьшению индукции в зубцах малой толщины в направлении от основания к его вершине, обуславливая низкую максимальную напряженность поля в рабочем зазоре и низкую удерживающую способность зубца. Уменьшить падение индукции в зубце можно, увеличив толщину зубца, но это приводит к росту магнитного потока, выходящего из горизонтальной поверхности зубца, что отрицательно отражается на размерах источника магнитного поля и магнитожидкостного уплотнения в целом. Увеличение толщины зубца также повышает момент трения уплотнения, т.к. в минимальном зазоре между горизонтальной образующей поверхности зубца и поверхностью вала существуют максимальные градиенты скоростей, соответственно, максимальные напряжения сдвига слоев магнитной жидкости, которые и определяют повышенный момент трения уплотнения.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в повышении удерживаемого перепада давлений, в снижении момента трения и габаритов.

Технический результат достигается тем, что 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.

На фиг.1 изображен общий вид уплотнения, на фиг.2 - изображен зубец, у которого вершина в аксиальном сечении имеет форму полуокружности.

Магнитожидкостное уплотнение устроено следующим образом. К кольцевому постоянному магниту 1 примыкают полюсные приставки 2, на которых расположены зубцы 3. Зубцы образуют с валом 4 зазоры 5, заполненные магнитной жидкостью 6. Зубцы 3 могут также располагаться на поверхности вала 4 и образовывать зазор с полюсными приставками 2 или располагаться на валу 4 и полюсных приставках 2. Вершины зубцов 3 выполнены так, что в аксиальном сечении имеют форму полуокружности, диаметр (D) которой равен ширине зубца (b), при этом высота зубца (h) больше его ширины (h>b) (фиг.2).

Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 1 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток полюсными приставками 2 подводится к зазору с валом 4. Зубцы 3 полюсных приставок перераспределяют магнитный поток в зазоре, и поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость 6 втягивается в области с максимальной напряженностью и образует герметичные пробки с повышенным внутренним давлением.

Каждая магнитожидкостная пробка способна воспринимать перепад давлений, который определяется по формуле:

,

где µ0 - магнитная постоянная,

M - намагниченность магнитной жидкости,

H - напряженность магнитного поля в зазоре,

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

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

В предлагаемом уплотнении вершины зубцов в аксиальном сечении имеют форму полуокружности, диаметр которой равен ширине зубца, при этом высота зубца больше его ширины. Такая форма поверхности позволяет максимально (на 30-50%) снизить магнитный поток каждого зубца и сосредоточить его в центральной части рабочего зазора.

Вершины зубцов, имеющие в аксиальном сечении форму полуокружности, диаметр которой равен ширине зубца, при этом высота зубца больше его ширины, изменяют характер магнитогидродинамических процессов в зазоре между вершиной зубца и поверхностью вала. В аналоге и прототипе имеется узкий равномерный зазор, где существуют высокие градиенты скорости сдвига слоев магнитной жидкости, возникают высокие внутренние напряжения, приводящие к повышенному моменту трения уплотнения и разогреву магнитной жидкости. В предлагаемом магнитожидкостном уплотнении величина зазора увеличивается от центра зубца к периферии, что снижает скорости сдвига магнитной жидкости в зазоре и уменьшает момент трения уплотнения и его разогрев.

Таким образом, предлагаемое магнитожидкостное уплотнение позволяет обеспечить повышенную удерживающую способность уплотнения, снизить его момент трения и габариты.

Магнитожидкостное уплотнение вала, содержащее кольцевую магнитную систему с полюсными приставками, образующими с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, полюсные приставки и/или вал имеют прямоугольные зубцы, отличающееся тем, что вершины зубцов в аксиальном сечении имеют форму полуокружности, диаметр которой равен ширине зубца, при этом высота зубца больше его ширины.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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 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