Комбинированное магнитожидкостное уплотнение
Владельцы патента RU 2663438:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" (RU)
Изобретение относится к комбинированному уплотнению вала, содержащему размещенные в корпусе магнитожидкостное и торцовое уплотнения, причем первое выполнено в виде постоянного магнита с полюсными приставками и ферромагнитной жидкостью в рабочих зазорах, а в зоне магнитожидкостного уплотнения установлены закрепленные на валу подвижная втулка и неподвижная втулка из пористого материала с кольцевыми канавками на внутренней поверхности. Неподвижная втулка поддерживается соосно относительно подвижной за счет установки внутри втулок кольца из антифрикционного материала, имеющего кольцевые канавки на поверхности, обращенной к внутренней поверхности втулок. С торцом подвижной втулки создается торцевое уплотнение, а со стороны высокого давления установлен подвижный элемент, выполненный в виде сильфона, к одному из торцов которого жестко и герметично прикреплена неподвижная втулка, состоящая из полюсных приставок и постоянного магнита, намагниченного в радиальном направлении, а другой конец его установлен жестко и герметично относительно корпуса. Изобретение повышает перепад давления устройства. 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в уплотнительной технике для герметизации вращающихся валов различных насосов, перекачивающих жидкости, отличающиеся повышенной агрессивностью, а также в водяных насосах.
Известны уплотнения, содержащие в одном корпусе торцовое уплотнение и магнитожидкостное. При этом магнитная жидкость для торцового уплотнения выполняет роль герметизации и смазки пары трения уплотнения.
Известно также комбинированное уплотнение вала [RU 2582718], содержащее 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 и подвижная втулка, поддерживаемая соосно относительно неподвижной втулки за счет установки внутри втулок кольца из антифрикционного материала, имеющего кольцевые канавки на поверхности, обращенной к внутренней поверхности втулок, при этом с торцом 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.
Основным недостатком такого уплотнения является уменьшение компенсирующего перепада давления торцевым уплотнением при использовании подвижного элемента сильфона выполненного из антифрикционного немагнитного материала в виде пассивной втулки.
Целью изобретения является увеличение компенсируемого давления уплотнением при выполнении подвижного элемента сильфона в виде втулки, состоящей из постоянного магнита намагниченного в радиальном направлении и полюсных приставок.
На чертеже фиг. 1 представлена схема устройства. Вал 1, выполненный из немагнитного материала, имеет подвижную втулку 2, закрепленную на нем жестко и герметично, и неподвижную втулку 3, установленную на валу с зазором. Неподвижная втулка 3 своим торцом прикреплена жестко и герметично к торцу сильфона 4, который установлен герметично и жестко в корпусе 5 между стенкой корпуса и полюсной приставкой 6. Втулки 2 и 3 выполнены из магнитопроводного металлокерамического материала. В зазор между втулками введено кольцо 7, которое образует внутри проточек, в которое это кольцо установлено, неравномерный зазор за счет нарезки на поверхности кольца канавок.
Магнитожидкостное уплотнение содержит, кроме того, полюсную приставку 8 и размещенный между приставками 6 и 8 магнит 9 (фиг. 1). Полость 10 заполнена ферромагнитной жидкостью которая проникает в зазоры Б1; Б2; Б3 (фиг. 2) за счет действия магнитных сил. Комбинированное уплотнение в корпусе 5 зафиксировано нажимной крышкой 11.
Подвижный элемент сильфона (фиг. 2), выполненный из антифрикционного немагнитного материала, выполнен составным, состоящим из полюсных приставок 12, 13 и постоянного магнита 14. При этом постоянный магнит 14 намагничивается в радиальном направлении.
Уплотнение работает следующим образом.
Перепад давления, действующий на уплотнение удерживается торцовым уплотнением созданным подвижной 2 и неподвижной втулками 3 а также за счет взаимодействия кольца 7 с ферромагнитной жидкостью, находящейся в неравномерном рабочем зазоре Б2; Б3, пронизанном магнитным потоком Ф, созданным постоянным магнитом 9. Вал уплотнения выполнен из немагнитного материала, поэтому большая его часть концентрируется в зазоре между втулками 2 и 3, участвуя в компенсации перепада давления (фиг. 1).
При вращении вала 1 подвижная втулка 2 вращается вместе с ним, соприкасаясь с торцом неподвижной втулки 3 через ферромагнитную жидкость в зазоре Б1, благодаря этому обеспечивается снижение величины момента трения. За счет выполнения неподвижной втулки из пористого материала, например из металлокерамики ферромагнитная жидкость через микропоры поступает в торцевой зазор, дополнительно смазывая торцовую пару трения и пару кольцо-втулки. Уменьшение момента трения способствует также проникновение магнитной жидкости в торцевой зазор, образованный втулкой 2 и неподвижными полюсными приставками 12, 13. Кольцо 7 поддерживает соосность неподвижной втулки и вала, обеспечивая равномерность зазора Б1, и предотвращает его изменения по величине и форме при вращении вала.
Уменьшению момента трения в торцевой паре подвижная и неподвижная втулка способствует также магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом 14, способствующее всплытию втулки 13 при встречном направлении магнитных полей, создаваемых магнитами 9 и 14, что уменьшает биение неподвижной втулки относительно оси вала. Этот же эффект можно получить при изготовлении неподвижной втулки из немагнитного материала.
Экономическая эффективность изобретения заключается в расширении его области применения за счет увеличения герметичности.
Комбинированное уплотнение вала, содержащее 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, подвижная втулка поддерживается соосно относительно неподвижной втулки за счет установки внутри втулок кольца из антифрикционного материала, имеющего кольцевые канавки на поверхности, обращенной к внутренней поверхности втулок, при этом 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, состоящая из полюсных приставок и постоянного магнита намагниченного в радиальном направлении, а другой конец его установлен жестко и герметично относительно корпуса.
