Магнитно-жидкостное уплотнение

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<о8576О7

Союз Соеетскнк

Соцкалнстическнк

Республик (61) Дополнительное к авт. свмд-ау (22) Заявлено 24.07.79 (21) 2800758/25-08 с присоединением заявки Ио— (23) Приоритет—

Опубликовано 230881.Бюллетень М З1

Дата опубликования описания 210881 (51) щ. (д.з

F 16 J 15/40

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открыти и (53) УДК 62-362 (038. 8) 1

E. F,. Бибик и О. В. Буз нов

\ l с

1

Ф с

Ленинградский ордена Октябрьской РЬщ люции :Й ардена j

Трудового Красного Знамени технологическйй-ннстцтут им. Ленсовета (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МАГНИТНО-ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

r..

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям с применением феррожидкости, и может быть использовано в устройствах с вращательным и поступательным движением валов преимущественно малых диаметров и гибких штоков.

Известно. магнитно-жидкостное уплотнение, содержащее последовательность кольцевых постоянных магнитов, охваченных полюсными наконечниками, образующими вместе с валом уплотняющие зазоры, немагнитные втулки,.установленные между полюсными наконечниками, также ферромагнитную жидкость 15 (суспензию), заполняющую все внутреннее пространство уплотнения и под действием неоднородного магнитного поля расслаивающуюся на твердую магнитную фазу, заполнякщую уплотняющие 20 зазоры, и немагнитную жидкость (среду), заполняющую межзазорное пространство $1 j.

Недостатком известного уплотнении является невысокая уплотняющая способвость и зависимость ее от скорости и величины поступательного перемещения вала (штока) вследствие постоянного перемешивания используемой ферромаг- ЗО нитной жидкости (суспензии) в сдвиговом поле.

Цель изобретения — повышение уплотнякщей способности и надежности работы при поступательном движении вала (штока).

Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-жидкостном уплотнении, в корпусе которого установлены кольцевые постоянные магниты, охваченные полюсными наконечниками, образующими вместе с налом (штоком) уплотнякщие зазоры, заполненные феррожидкостью, и диамагнитные втулки, расположенные между полюсными наконечниками, во внутренней полости размещены эластичные пористые вставки. При этом эластичные пористые вставки закреплены на полюсных наконечниках. Вставки, смачиваемые феррожидкостью, закреплены на полюсных наконечниках, а смачиваемые немагнитной жидкостью, разделяющей феррожидкость, закреплены на диамагнитных втулках.

Введение эластичных пористых вставок, которые полностью или частично заполняют внутреннее пространство уплотняя и пропитываются феррожкпкостью и немагнитной жидкостью, позволяет увеличить уплотняющий эффект к

857607 надежность работы при поступательном движении вала (штока) .

На фиг. 1 показаны конструкции магнитно-жидкостного уплотнения, в

Которых эластичные пористые вставки закреплены на полюсных наконечниках; на фиг. 2 — во вс -й внутренней полости уплотнения; на фиг. 3 — уплотнение с эластичными пористыми вставками с различной смачиваемостью.

В корпусе 1 уплотнения установлены кольцевые постоянные магниты с акси- f0 альной намагниченностью 2, охваченные полюсными наконечниками 3, которые образуют вместе с валом (штоком) 4 уплотняющие зазоры, заполненные феррожидкостью 5. Для равномерного распределения приложенного давления между уплотняющими зазорами все пространство заполнено немагнитной жидкостью б, не смешивающейся с применяемой феррожидкостью. Для исключения радиальной нагрузки на постоянные магниты и уменьшения полей рассеивания между полюсными наконечниками установлены диамагнитные втул- ки 7. Кольцевые постоянные магниты, полюсные наконечники, феррожидкость, заполняющая уплотняющие зазоры и вал являются элементами магнитной цепи (пунктиром показано направление магнитного потока, создаваемого постоянными магнитами) . Для предотвращения 30 перемешивания феррожидкости и немагнитной жидкости при поступательном движении вала (штока) на полюсных наконечниках закреплены эластичные пористые вставки 8, пропитанные фер- 35 ро>кидкостью, которые перекрывают весь уплотняющий зазор.

Устройство работает следующим образом.

Магнитная сила, создаваемая посто- 4О янным магнитом 2, уцерживает феррожидкость 5 в уплотняющем зазоре, образованном полюсными наконечниками 3 и валом (штоком) 4 . Это позволяет противостоять приложенному перепаду 45 давления. Для повышения уплотняющей способности всего узла уплотнения промежутки между уплотняющими зазорами заполняются немагнитной жидкостью б, не смешивающейся с феррожидкостью, щ которая вследствие своей несжимаемости передает приложенное к ней давление и равномерно распределяет его между уплотняющими зазорами. Для исключения перемешивания феррожидкости и немагнитной жидкости при поступательном перемещении вала (штока) на концах полюсных наконечников 3 закреплены эластичные пористые вставки 8, пропитанные феррожидкостью и перекрывающие полностью уплотняющие зазоры. 6О

Применение таких вставок значительно уменьшает сдвиговые усилия, действующие на феррожидкость при поступательном перемещении вала (штока) . Уплотняющая способность такого устройства 65 определяется как магнитными свойствами феррожидкости, так и ее способностью образовывать в магнитном поле линейные агрегаты из ферромагнитных частиц, которые параллельны линиям напряженности магнитного поля, и тем самым дополнительно противостоять приложенному давлению. В динамическом режиме работы упл,отнения (например, при вращении вала) íà феррожидкость действует сдвиговое усилие, которое разрушает линейные агрегаты.

Это приводит к некоторому уменьшению уплотняющей способности в динамическом режиме (при поступательном или вращательном движении вала, вследствие разрушения линейных агрегатов.

При полном разрушении агрегатов, которое происходит при скорости вращения вала 500-800 об/мин (в случае

Bращения вала), уплотняющая способность падает на 15-20Ъ. При наличии эластичных пористых вставок в уплотняющем зазоре, которые пропитывают— ся феррожидкостью, сдвиговые усилия, действующие на феррожидкость, уменьшаются, из-за чего уплотняющая способность практически не зависит от скорости перемещения или вращения вала.

Для устранения. частичного переме— шивания немагнитной жидкости и феррожидкости на границе их раздела и увеличения надежности работы магнитножидкостного уплотнения при возвратнопоступательном движении вала (штока) эластичные пористые вставки 8 закрепляются вдоль всей внутренней полости уплотнения на его неподвижной части (фиг. 2), В этом случае как феррожидкос -ь 5, так и немагIJH THBR жидкость б находятся внутри эластичной пористой вставки. Такая конструкция практически исключает сдвиговое усилие, действующее как на феррожидкость, так и на немагнитную жидкость при поступательном движении вала. (штока), что обеспечивает надежность работы при больших осевых сдвиговых усилиях, действующих на вал (шток)

Для увеличения уплотняющей способности устройства как при поступательном движении, так и при вращении вала (штока) эластичные пористые вставки

8, установленные в уплотняющем зазоре и в межзазорном пространстве изготов|лены из различного материала (фиг. 3).

Эластичные пористые вставки, установленные в уплотняющих зазорах, хорошо смачиваются феррожидкостью 5 и не смачиваются немагнитной жидкостью

6, в то время как эластичные пористые вставки, установленные в межзазорном пространстве, хорошо смачиваются немагнитной жидкостью и не смачиваются феррожидкостью. Это позволяет добиться увеличения уплотняющей способности как в статике, так и в динамике за счет капиллярных сил, действую857607

Формула изобретения

Х

Ф ф

J,8 8

8 л»

Фиг.Z

Фиг. >

Составитель Г. Цуренко

Редактор H. Кончицкая Техред А.Бабинец КорректорС. Щомак

Тираж 1006 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7205/60

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 щих внутри эластичных пористых вставок, иэ-за хорошего смачивания их соответствующими жидкостями, а так>ге за счет увеличения поверхностных сил, действующих на границе раздела между феррожидкостью и немагнитной жидкостью.

Полюсные наконечники могут иметь как прямоугольный, так и треугольный профил, а также несколько выступов, образованных кольцевыми канавками (фиг. 1-3) .

В качестне эластичных пористых вставок могут быть использованы пористые полимерные материалы или металлические фетры, изготовленные иэ немагнитного материала. Применение эластичных пористых вставок увеличивает трение незначительно, не более чем на 5-10

Предлагаемая конструкция позволяет уплотнить как нал, так и гибкий 20 шток. Кроме того, увеличивает уплотняющую способность пропорционально количеству уплотняющих зазоров как в случае вращения, так и при поступательном движении вала (штока); уве- 2 личинает уплотняющую способность за счет капиллярных сил и поверхностных сил раздела на границе между, феррожидкостью и немагнитной жидкостью по сравнению с известным на 1020%; уменьшает зависимость уплотняющей сп>собности от скорости движения вала (штока); обеспечивает устойчивую работу как при вращении вала (штока), так и при его поступательном движении за счет уменьшения воздействия пульсирующего давления и уменьшения сдвигоных усилий, действующих на фер.рожидкость при вращении и при поступательном движении вала (штока); а также расширяет область применения путем использования в конструкциях с одновременным вращательным и поступательным движением вала (штока) .

1. Магнитно-жидкостное уплотнение, в корпусе которого установлены кольценые постоянные магниты, охваченные полюсными наконечниками, образующими вместе с н»а л»оo>м >уплотняющие зазоры, заполненные феррожидкостью, а между полюсными наконечниками устанонлены диамагнитные втулки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью понышения уплотняющей способности и повышения надежности при возвратно-поступательном движении вала, во внутренней полости уплотнения размещены эластичные пористые вставки.

2. Уплотнение по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вставки закреплены на полюсных наконечниках.

3. Уплотнение по. и. 1 и 2, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что вставки, смачиваемые ферро>хидкостью, закреплены на полюсных наконечниках, а вставки, смачиваемые немагнитной жидкостью; на диамагнитных втулках.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское сницетельстно СССР

Р 340814, кл. F 16 ) 15/54, 1972.