Магнито-жидкостное уплотнение вращающегося вала

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.10.79 (21) 2835439/25-08 с присоединением аявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл 3

F 16 J 15II40

Гееударстееииый комитет

Ilo делам изебретеиий и открытий (53) УДК 62-762 (088.8) Опубликовано 07.10.81. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 09.10.81 (72) Авторы изобретения

В. А. Богуславский, М. И. Бронштейн, С. В. Батанов, Ю. И. Важничий, В. В. Водолажченко, В. П. Мариночкин и С. М. Мордовцев

Харьковский автомобильно-дорожный институт "::

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

ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнений вращающихся валов.

Известно магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала, в котором установлен кольцевой магнит, с торцов которого закреплены полюсные наконечники, образующие с ферромагнитной втулкой, надетой на вращающийся вал, кольцевую щель под ферромагнитную жидкость (1).

На рабочей поверхности полюсных наконечников выполнены канавкй треугольного профиля, что увеличивает градиент магнитного поля, так что жидкость собирается в зонах максимальной индукции. При этом величина удерживаемого перепада давления пропорциональна числу зубцов. Канавки также могут быть выполнены на поверхности ферромагнитной втулки, надетой на вращающийся вал.

Положительным моментом в этом уплотнении является увеличение перепада давления пропорционально числу зубцов.

К недостаткам предложенной конструкции следует отнести невозможность применения такого уплотнения для валов, имеющих большой диаметр и большую угловую скорость вращения, так как в этом случае перепад давления от центробежных сил превысит перепад давления в магнитной жидкости.

Известно магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала, в корпусе которого установлен пакет постоянных кольцевых магнитов, охваченных полюсными наконечниками, образующими с втулкой, посаженной на вал, кольцевую проточку для ферромагнитной жидкости (2). Для повышения уплотняющей способности на валу установлены диски из материала с высокой магнитной проницаемостью, образующие лабиринт с кольцевой проточкой полюсных наконечников.

Преимуществом этого уплотнения является наличие лабиринта, что приводит к возможности увеличения угловой скорости и диаметра уплотняемого вала, так как при наличии лабиринта центробежные силы приводят не к уменьшению удерживаемого перепада давления, а к его увеличению.

20 Однако при вращении уплотняемого вала и вместе с ним дисков, образующих с неподвижными канавками полюсных наконечников лабиринт, центробежные силы

870815 образом, положение ферромагнитной жидкос- 40

50

55 возникают лишь в той части жидкости, которая непосредственно примыкает к поверхности дисков. В этой же области наиболее сильны и магнитные силы, удерживающие жидкость. В той же части жидкости, которая непосредственно к поверхности дисков не примыкает, центробежные и магнитные силы малы, так что при достаточной угловой скорости вращения и больших диаметрах вала жидкость вытекает и герметичность нарушается.

Целью изобретения является сохранение герметичности при увеличенных угловых скоростях вращения путем повышения устойчивости положения ферромагнитной жидкости.

Эта цель достигается тем, что в магнитножидкостном уплотнении вращающегося вала имеющем наружный корпус, в котором установлен кольцевой магнит, с торцов магнита закреплены наружные полючные наконечники, на внутренней поверхности которых выполнены канавки, и внутренний корпус, снаружи последнего закреплена ферромагнитная втулка, с торцов втулки закреплены внутренние полюсные наконечники, на внешней поверхности которых выполнены выступы, образующие лабиринт с канавками наружных полюсных наконечников, частично заполненный ферромагнитной жидкостью, наружный корпус жестко связан с уплотняемым валом, а внутренний корпус жестко связан с втулкой, в которой проходит уплотняемый вал.

Такая конструкция приводит к сохранению герметичности при увеличенных угловых скоростях вращения. В предлагаемом уплотнении вращается не внутренняя, а наружная часть лабиринта. При этом центробежные силы действуют на всю ферромагнитную жидкость кроме области, непосредственно прилегающей к неподвижным выступам внутренних наконечников, а в этой области наиболее сильны магнитные силы. Таким ти становится более устойчивым, что обеспечивает возможность работы при более высоких угловых скоростях вращения.

На чертеже изображено предлагаемое уплотнение.

Наружный корпус 1 жестко связан с уплотняемым валом 2. В корпусе установлен кольцевой магнит 3. С торцов последнего смонтированы наружные полюсные наконечники 4, на внутренней поверхности которых выполнены канавки 5.

Внутренний корпус 6 жестко связан с втулкой 7, в которой проходит вал 2. Снаружи корпуса 6 размещена ферромагнитная втулка 8. С торцов последней установлены внутренние полюсные наконечники 9, на внешней поверхности которых выполнены выступы 10, образующие лабиринт с канав10

Зо

35 ками 5. Кольцевые полости между выступами 10 и канавками 5 заполнены ферромагнитной жидкостью. Стрелками показан путь магнитного потока, создаваемого магнитом 3.

Между выступами 10 и канавками 5 образуются зоны с максимальным значением магнитной индукции, в которых собирается ферромагнитная жидкость. Магнитные силы, действующие на жидкость, компенсируют перепад давления в уплотнении при неподвижном состоянии вала 2. При вращении вала вместе с ним вращается наружный корпус 1. На феррожидкость действуют центробежные силы, прижимая ее к поверхностям канавок 5. Центробежные силы, действующие на жидкость, компенсируют перепад давления в уплотнении при вращении вала 2.

Так как вращение вала приводит к вращению внешней полости лабиринта, то положение жидкости является устойчивым, что приводит к сохранению герметичности при больших угловых скоростях вращения.

Таким образом, предложенное уплотнение позволяет получить герметическое уплотнение вращающегося вала при больших угловых скоростях вращения. В связи с этим обстоятельством данное уплотнение может быть применено, например, в конструкциях рудничных, взрывобезопасных электрических машин, благодаря чему могут быть снижены габариты герметизирующих оболочек этих машин.

Формула изобретения

Магнитно-жидкостное уплотнение вращающегося вала, имеющее наружный корпус, в котором установлен кольцевой магнит, с торцов магнита закреплены наружные полюсные наконечники, на внутренней поверхности которых выполнены канавки, и внутренний корпус, при этом снаружи последнего закреплена ферромагнитная втулка, с торцов втулки закреплены внутренние полюсные наконечники, на внешней поверхности которых выполнены выступы, образующие с канавками наружных полюсных наконечников лабиринт, частично заполненный ферромагнитной жидкостью, отличаюи4ееся тем, что, с целью сохранения герметичности при увеличенных угловых скоростях вращения, наружный корпус жестко связан с уплотняемым валом, а внутренний корпус жестко связан с втулкой, в которой проходит уплотняемый вал.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3620584, кл. 308-171, опубл и к. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 368434, кл. F 16 J 15/44, 1973.

870815

Редактор М. Стрельникова

Заказ 8383/4

Составитель Ю. Королев

Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Тираж l009 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4