МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации вращающихся валов в химическом и биологическом машиностроении, электротехнологическом и вакуумном оборудовании.
Известно магнитожидкостное уплотнение (МЖУ), принятое за прототип, которое состоит из неподвижного и подвижного полюсных наконечников. На наружной поверхности неподвижного полюсного наконечника расположен постоянный магнит, концентрически охватывающий уплотняемый вал. При этом подвижный полюсный наконечник, связанный упругим элементом с корпусом, выполнен из двух частей разделенных немагнитным кольцом и образует зазоры с магнитопроводной втулкой, установленной в корпусе и с уплотняемым валом. Зазоры заполнены магнитной жидкостью (А.С. СССР N 1343157, Кл. F16J 5/40).
Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения, без пульсаций перепада давлений.
Техническим результатом предлагаемого устройства является возможность плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения. Это достигается за счет того, что подвижная часть составного полюса собрана из двух скрепленных между собой магнитопроводного и немагнитопроводного колец, а на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижной части
составного полюса и немагнитопроводного кольца подвижной части составного полюса выполнена резьба.
На рисунке 1 представлено устройство МЖУ. МЖУ состоит из магнитного узла, включающего в себя постоянный магнит 1, намагниченный в радиальном направлении, к внутренней поверхности которого примыкает полюс 2. К наружной поверхности постоянного магнита 1 примыкает неподвижная часть составного полюса 3. Подвижная часть составного полюса выполнена из двух скрепленных между собой колец, одно из которых 4 изготовлено из магнитопроводного материала, а другое 5 из немагнитопроводного материала. На обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижной части составного полюса 3 и кольца 5 выполнена резьба. Полюс 2 и неподвижная часть составного полюса 3 крепятся друг к другу с помощью кольца 6, изготовленного из немагнитопроводного материала. Магнитный узел устанавливается в корпус 7. Статическое уплотнение 8 служит для герметизации соединения между магнитным узлом и корпусом. Рабочий зазор δ, образованный между валом 9 и внутренними цилиндрическими поверхностями полюсов 2 и 3, заполнен магнитной жидкостью. Вал 9 изготовлен из магнитопроводного материала.
В МЖУ могут применяться постоянные магниты в форме колец, намагниченные в радиальном направлении, или наборные магниты, например в форме пластин, как это показано на рис.1 (сечение «А-А»). В этом случае наружная поверхность полюса 2 и внутренняя поверхность неподвижной части составного полюса 3 обрабатываются (например, на фрезерном станке) для установки постоянных магнитов.
Магнитожидкостное уплотнение работает следующим образом.
δ
Рабочий магнитный поток Ф замыкается по пути: постоянный магнит 1, неподвижная часть составного полюса 3, рабочий зазор δ, вал
9, рабочий зазор δ, полюс 2, постоянный магнит 1 и образует замкнутую магнитную цепь. Магнитная жидкость взаимодействует с полем постоянного магнита и удерживается в рабочем зазоре пондеромоторной силой, образуя препятствие для прохождения герметизируемой среды.
Особенность данного МЖУ состоит в том, что в нем предусмотрена регулировка магнитного потока в рабочем зазоре δ, за счет изменения положения подвижной части составного полюса.
δ
S
δ
При уменьшении зазора Δ величина рабочего магнитного потока Ф, проходящего через рабочий зазор δ, уменьшается. Это приводит к снижению величины магнитной индукции в нем, а значит и к уменьшению пондеромоторной силы, действующей на магнитную жидкость. Магнитная жидкость меньше разрушается под воздействием магнитного поля, т.е. увеличивается ресурс работы МЖУ. При Δ=0 (см. рис.2) большая часть магнитного потока, представляет собой поток рассеяния Ф, который замыкается через магнитопроводную часть 4 составного подвижного полюса. При этом величина магнитного потока Ф и магнитной индукции в рабочем зазоре δ минимальны, но достаточны для удержание магнитной жидкости в рабочем зазоре δ без перепада давлений. В этом случае уменьшается действие пондеромоторной силы на магнитную жидкость, что предотвращает изменение ее свойств до начала эксплуатации.
δ
При таком положении подвижной части составного полюса МЖУ может храниться до начала эксплуатации. Изменение величины магнитного потока Ф в рабочем зазоре МЖУ, за счет изменения положения подвижной части составного полюса, позволяет производить настройку МЖУ в зависимости от требуемых условий эксплуатации.
Величина удерживаемого перепада давлений зависит от характеристик материалов постоянных магнитов и магнитопровода,
размеров и формы зубцов, выполненных на полюсе 2 и неподвижной части 3 составного полюса, величины магнитной индукции в рабочих зазорах и свойств магнитной жидкости.
Такая конструкция позволяет обеспечить плавное регулирование величины магнитного потока, тем самым добиться оптимальных параметров магнитного поля в рабочих зазорах уплотнения при различных эксплуатационных режимах.
Предлагаемую конструкцию целесообразно использовать для герметизации валов вакуумного и электротехнологического оборудования, химических и биологических реакторов, к которым предъявляются жесткие требования по герметичности.