Магнитно-жидкостное уплотнение

 

0Ц8ИО 22

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.04.78 (21) 2602547/25-08 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51. M. К .

F 16 J 15/40

Государственный комите (53) УДК 62-762 (088.8) по делам изобретений и открытий (54) МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства в качестве магнитно-жидкостного уплотнения устройств с совместным вращательным и возвратно-поступательным перемещением.

Известно вакуумное уплотнение с кольцевым магнитом, образующим замкнутую полость под магнитную жидкость, омывающую вращающий вал (уплотняемый элемент). С торцов кольцевого магнита установлены полюсные приставки, на обращенных к валу стенках которых выполнены кольцевые канавки под диамагнитный заполнитель (1). 15

Такое конструктивное выполнение малоэффективно в работе ввиду того, что магнитная сила, противодействующая рабочему давлению, фактически определяется градиентом поля у одной полюсной при- 20 ставки.

11елью изобретения является повышение эффективности, надежности работы и ресурса.

Это достигается тем, что в магнитно- 25 жидкостном уплотнении, содержащем установленные в корпусе кольцевые магниты чередующейся полярности вдоль оси вала с установленными между ними немагнитными прокладками, уплотнение выполнено Ç0 в виде свободно установленного в корпусе подпружиненного поршня со сквозным отверстием в головке и с полой цилиндрической штоковой частью, на внутренней и наружной поверхностях которой установлены кольцевые магниты и нем агнитные прокладки, при этом между штоковой частью поршня и магнитопроводом уплотнения образована полость, заполненная магнитной жидкостью и соединенная аксиальными и радиальными каналами с зазорами между магнитными кольцами на внутренней поверхности штоковой части поршня и уплотняемым валом и магнитными кольцами на внешней поверхности штоковой части поршня и поверхностью магнитопровода уплотнения. При этом кольцевые магниты внешней поверхности штоковой части поршня чередуются полярностью перпендикулярно оси вала.

На фиг. 1 изображено магнитно-жидкостное уплотнение узла возвратно-поступательного совместно с вращательным перемещением, продольный разрез; на фиг. 2— сечение А — А фиг. 1; на фиг. 3 — сечение

Б — Б фиг. 1.

Устройство включает корпус 1, уплотняемый вал 2 (например, перископ глубоководных аппаратов), который может совершать одновременно вращательное и воз811027 вратно-поступательное перемещения. Корпус 1 закрыт крышкой 3, имеющей отверстие для прохода уплотняемого вала 2.

В верхней части корпуса 1 установлен магнитопровод 4, выполненный в виде стакана с отверстием в днище. Между уплотняемым валом 2 и магнитопроводом 4 свободно установлен (плавающий) поршень 5 с центральным отверстием, а штоковая часть 6 представляет собой полый цилиндр.

Поршень 5 выполнен из магнитомягкого материала и подпружинен пружиной 7, которая установлена на днище магнитопровода 4. На внутренней и наружной сторонах (т. е. по обе стороны цилиндрической части) штока 6 набраны кольца постоянных магнитов 8, разделенных уплотняющими немагнитными кольцами 9 из диамагнитного материала (например, фторопласта). Полярность постоянных магнитов

8 чередуется относительно оси уплотняемого вала 2. На фиг. 2 показано, что постоянные магниты 8 чередуются также и в плоскости, перпендикулярной оси уплотняемого вала 2; на фиг. 3 показано, что соседние слои постоянных магнитов 8 смещены друг относительно друга на некоторый угол у. В нижней части штока 6 поршня 5 находится кольцевой канал 10, соединяющий полость 11 с емкостями 12 в нижней половине набора магнитных колец 8 при помощи радиальных каналов 13 и 14. Полость 11 расположена между штоковой частью поршня 5 и магнитопроводом 4. Обойма 15 установлена в нижней части корпуса 1 и содержит кольцевые постоянные магниты 16, закрепленные с зазором в фигурной втулке 17, выполненной из диамагнитного материала. Кольцевые магниты 16 установлены друг к другу одноименными полюсами в параллельных плоскостях, перпендикулярных оси уплотняемого вала 2.

В зазоре между кольцевыми магнитами имеются емкости 18. На внутренней поверхности кольцевых магнитов 16 и торцевой части 19 корпуса 1 установлены уплотняющие кольца 20. Емкости 12 и 18 и полость 11 заполнены магнитной жидкостью

21, жидкостной основой которой является техническое масло или какая-либо другая жидкость, Уплотняемый вал 2 изготовлен из магнитомягкого материала. Набор колец

8 и 9 для простоты изложения в дальнейшем будет называться магнитным лабиринтом.

Устройство работает следующим образом.

При взаимодействии с внешней средой ее давление передается через поршень 5 на магнитную жидкость в полости 11 и через магнитную жидкость на нижнее уплотняющее кольцо системы колец 9, и через каналы 10, 13 и 14 в емкости 12. Таким образом создается противодействие давлению ,внешней среды и ее проникновению через

GO

65 зазоры. В результате чередования полярности магнитов в слоях (вдоль оси уплотняемого элемента) и в каждом слое (в плоскости, перпендикулярной оси), а также смещения слоев друг относительно друга в магнитном лабиринте создаются зоны периодически изменяющейся (вдоль изменения координаты) концентрации силовых линий напряженности магнитного поля постоянных магнитов 8, которое замыкается через магнитную жидкость 21, магнитопровод 4 и основание поршня 5. При проникании внешней среды за верхние уплотняющие кольца системы колец 9 ее элементы продвигаются по зонам с меньшей концен. трацией силовых линий, и в результате траектория перемещения имеет сложный криволинейный характер. При движении в магнитном лабиринте элементы внешней среды испытывают противодействие сил противодавления магнитной жидкости и магнитных сил, возникающих в результате искажения магнитного поля и искривления его силовых линий. Поэтому элементы внешней среды в магнитном лабиринте теряют напор и способность дальнейшего продвижения. После снятия внешнего давления проникшие элементы внешней среды под воздействием магнитных сил выталкиваются из лабиринта. Давление, передаваемое кольцевым поршнем на магнитную жидкость полости 11, кроме нижних уплотняющих колец 9 и емкости 12 нижней половины магнитного лабиринта передается также и на магнитный уплотнитель (для простоты изложения фигурную втулку 17, кольцевые магниты 16 и неподвижную обойму 15 в дальнейшем будем именовать магнитным уплотнителем). Назначение магнитного уплотнителя — скомпенсировать это давление.

Магнитный поток постоянных магнитов

16, расположенных друг к другу одноименными полюсами в параллельных плоскостях и укрепленных во втулке 17, может замыкаться только через емкости 18, заполненные магнитной жидкостью, на корпус выдвигающегося вала 2. Поэтому в емкостях 18 в радиальном направлении в магнитной жидкости создаются зоны сильной концентрации силовых линий напряженности магнитного поля. Под действием давления, передаваемого жидкостью полости 11, эти силовые линии искривляются (больше всего искривляются силовые линии в слоях, близких к полости 11) и возникают магнитные силы, уравновешивающие давление. Таким образом обеспечивается герметизация и необходимая степень противодействия внешнему давлению.

Предлагаемое устройство позволит повысить надежность и ресурс узлов возвратнопоступательного и вращательного перемещения, так как их работа осуществляется при жидкостном трении; даст возможность

811027

/О !!

Фиг./ эффективно работать при повышенных перепадах давлений в любых средах; улучшит условия эксплуатации и ремонтопригодности выдвижных вращательных устройств; существенно снизит нагрев в узлах трения; улучшит виброакустические характеристики уплотнения.

Формула изобретения

1. Магнитно-жидкостное уплотнение, содержащее установленные в корпусе кольцевые магниты чередующейся полярности вдо..ь оси вала с установленными между ними немагнитными прокладками, о т л и- 15 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы и ресурса, оно выполнено в виде свободно установленного в корпусе подпружиненного поршня со сквозным отверстием в головке и с полой ци- 20 линдрической штоковой частью, на внутренней и наружной поверхностях которой установлены кольцевые магниты и немагнитные прокладки, при этом между штоковой частью поршня и магнитопр оводом уплотнения образована полость, заполненная магнитной жидкостью и соединенная аксиальными и радиальными каналами с зазорами между магнитными кольцами на внутренней поверхности штоковой части поршня и уплотняемым валом и магнитными кольцами на внешней поверхности штоковой части поршня и поверхностью магнитопровода уплотнения.

2. Уплотнение по п. 1, отлич ающееся тем, что кольцевые магниты внешней поверхности штоковой части поршня чередуются полярностью перпендикулярно оси вала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 651160, кл. F 16 J 15/54; 05.03.79.

811027

А-А

Составитель Г. Шуренко

Техред О. Павлова

Редактор Т. Клюкина

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 366/10 Изд. № 205 Тираж 1007 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5