Магнитно-жидкостное уплотнение

 

Сеюа Соеетскнк

Сев(ееаанстнчасмнх

Респубанк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯМ А®ТОМСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

{II>804971 (И ) Дополнительное K авт. сеид-ву(22) Заявлено 170439 (Qt) 2753130/25-08 (51)М. Кл З с присоединением заявки Н9

F 16 ) 15/40

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23} Приоритет—

Опубликовано 1502.81. Бюллетень М 6

Дата опубликования описания 150281

РЗ) УДК 62-762 (088.8) (72) Авторье изобретения

И.С. Краков, В.И. Лисица, В.К. Рахуба, В. „ Самойлов и В.й. Чернобай

О (. . j (,", «н к( (..., (Институт тепло-и массообмена им. А.В. Лыкова . ™

АН Белорусской ССР

1 (71) Заявитель (54 ) МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Изобретение относится к уплотни-тельной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов машин н механизмов при наличии перепадов давления.

Известно магнитно-жидкостное уплотнение, состоящее иэ кольцевого магнита, по торцам которого установлены полюсные наконечники, охватывающие герметизируемый вал с зазором, заполненным ферромагнитной жидкостью. При наличии давления с одной стороны полюсного наконечника ферромагнитная жидкость смещается вдоль вала в осевом направлении, но удерживается в зазоре магнитной силой,. возникающей при отклонении ферромагнитной жидкости от положения равновесия под полюсным наконечником (1j

Недостатком данного магнитно-жидкостного уплотнения является снижение удерживаемого перепада давлений с ростом числа оборотов (окружных скоростей) уплотняемого вала и значительный нагрев ферромагнитной жидкости в рабочем зазоре вследствие большого тепловыделения в ней иэ-эа вязкого трения (особенно при высоких окружных скоростях уплотняемого вала - 70-100 м/с и более). Экспериментальная проверка и теоретические оценки показывают< что напримерр для валов диаметром 100 мм при окружных скоростях уплотняемого вала 70-:120 м/с даже для относительно невысокой вязкости ферромагнитной жидкости (порядка 40-50 сП) потери на вязкое трение при рабочем зазоре между валом и полюсным наконечником 0,1 мм составляет 1,5-2,5 кВт, причем величина этих потерь прямо пропорциональна квадрату частоты вращения уплотняемого вала. Такое интенсивное тепловыделение приводит к резкому разогреву ферромагнитной жидкости в рабочем зазоре, ее интенсивному разложению и выходу уплотнения

2О иэ строя.

Уменьшение тепловой нагрузки на ферромагнитную жидкость в зазоре возможно либо за счет принудительного

25 теплоотвода, либо эа счет уменьшения вязкого трения, являющегося причиной тепловыделения. Первый путь значительно усложняет конструкцию и эксплуатацию магнитно-жидкостного

3Q уплотнения и не всегда технически

804971

tO

t3 е

39 возможен, а поэтому не является оптимальным. Уменьшение вязкого трения возможно за счет увеличения величины зазора между полюсными наконечниками н валом, так как прн этом уменьшается перепад скорости жидкости на единицу длины, т,е. и вязкое трение, которое пропорционально указанному перепаду. Однако прямое увеличение величины зазора ведет к резкому падению максимально удерживаемого перепада давления, что также неэффективно.

Цель изобретения — уменьшение потерь на трение, увеличение скорости вращения вала, удерживаемого перепада давлений н ресурса работы уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что в рабочий зазор между вращающимся валом и полюсным наконечником вводят один или несколько дополнительных подвижных полвсных наконечников, установленных с воэможностью его свободного вращения вокруг оси вала. При зтом вместо одного рабочего зазора, заполненного фер» ромагнитной жидкостьв, получаем два или более рабочих зазоров, а эа счет того, что дополнительный полюсиый наконечнкк может вращаться соосно валу, перепад скоростей жидкости на единицу величины одного зазора перераспределяется на два (или бо-, лее) зазора. Но, так как потери на вязкое трение пропорциональны квадрату частоты вращения вала, то при использовании двух (или более) рабочих зазоров вместо одного, суммарное тепловыделение в них будет значительно меньшее, чем в одном.

На чертеже приведено магнитножидкостное уплотнение, общий вид в разрезе.

Уплотнение состоит иэ немагнитного корпуса 1 с установленным в нем постоянным кольцевым магнитом

2, по торцам которого размещены полюсные наконечники 3 дополнительных подвижных полюсных наконечников 4, жестко связанных через иемагнитные втулки 5 с наружными коль/ цамн подшипников 6, установленных на уплотняемом валу 7, и ферромагнитной жидкости, заполняющей основные В и дополнительные 9 рабочие зазоры между подвижными полюсньааи наконечниками 4, валом 7 и полюсны мн наконечниками 3, У лотнение работает следующим образом.

При вращении вала 7 за счет вязкого трения в зазоре 8 вращается дополнительный подвижный полюсный наконечник 4, вследствие чего перепад скорости на единицу длины в двух зазорах (8 и 9) будет меньше, чем в одном зазоре известном магнитно-жидкостном уплотнении с неподвижными полюсными наконечниками.

Это значительно уменьшает тепловыдалекие в уплотнении, Кроме того, при вращении дополнительного подвижного полюсного наконечника из-за уменьшения относительных окружных скоростей между элементами, образующими рабочие зазоры, удерживаемый перепад давлений увеличивается. 1аким образом предлагаемое уплотнение обеспечивает снижение потерь на трение и тепловыделения, повышает удерживаемый перепад давления, улучшает условия работы ферромагнитной жидкости в зазоре, а, следовательно, и увеличивает долговечность и надежность уплотнения в целом.

Количество дополнительных подвижных полвсных наконечников может быть увеличено. Соответственно увеличится и количество дополнительных рабочих промежутков и соответственно уменьшается перепад скоростей на единицу длины в каждом. промежутке со всеми вытекающими отсюда положительными эффектами. Кроме того,можно обеспечить известными методами (например эа счет зубчатых, фрикциоиных, ременных и прочих перепад) принудительное от вала вращение промежуточных полюсных наконечников, что еще больше повышает эффективность устройства.

Формула изобретения

1. Магнитно-жидкостное уплотнение, состоящее иэ корпуса с установленным в нем постоянным кольцевым магнитом, IID торцам которого размещены полюсные наконечники, охватывающие герметиэируемый вал с зазором, заполненным ферромагнитной жидкостью, о т л и ч а в щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потерь на трение, увеличения скорости вращения вала, удерживаемого перепада давления и ресурса работы, в рабочий зазор вводят, по меньшей мере, один дополни« тельный полюсный наконечник, установленный с возможностью его свободного вращения вокруг оси вала.

2. Уплотнение по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополните» льный наконечник снабжен приводом принудительного вращения.

3. Уплотнение по и. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что полюсный наконечник установлен на подшипниках.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

I9 420836, кл. F 16 7 15/54, 1972.

804971 и J

Составитель ю. королев

Редактор Н, Воловик Техред A. Кч Корректор Л.,Иван

Эакаэ 10837/54 Тираж 1617 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4