МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации вращающихся валов вакуумного, химического и биологического оборудования, например, для герметизации валов химических и биологических реакторов, к которым предъявляются жесткие требования по герметичности.
Известно магнитожидкостное уплотнение (Патент на изобретение RU N2205309, МПК F16J 15/43, 2003 г.), принятое за прототип, содержащее корпус уплотнения, выполненный составным, как минимум, из двух частей, соединенных друг с другом через подшипниковую опору, охватывающую магнитный узел и установленную симметрично относительно полюсных наконечников. Промежуточная втулка жестко соединена с одной из частей составного корпуса и образует рабочий зазор, заполненный магнитной жидкостью. Втулка вала соединена с валом и вращающейся частью составного корпуса с возможностью радиальных и угловых перемещений. Присоединительный фланец корпуса дополнительно выполнен с возможностью радиальных и угловых перемещений.
Недостатком указанного магнитожидкостного уплотнения (МЖУ) является отсутствие возможности регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре МЖУ без замены постоянного магнита с другими энергетическими характеристиками. Кроме этого, МЖУ имеет значительные радиальные размеры, связанные с осевым направлением намагничивания постоянных магнитов.
Техническим результатом предлагаемого устройства является расширение эксплуатационных возможностей МЖУ.
Технический результат достигается тем, что в магнитожидкостном уплотнении, содержащем составной корпус, включающий неподвижную и вращающуюся части, соединенные через подшипник, втулку, герметично установленную на валу и соединенную с валом и с вращающейся частью составного корпуса с возможностью радиальных и угловых перемещений, размещенные в корпусе магнитный узел, выполненный в виде кольцевого постоянного магнита с полюсными приставками, и кольцевой магнитопровод, образующие уплотняемый зазор, магнитную жидкость в уплотняемом зазоре, на внутренней цилиндрической поверхности у торцов кольцевого магнитопровода, установленного во вращающейся части составного корпуса, выполнены концентраторы магнитной индукции, обращенные к полюсным приставкам магнитного узла, установленного на неподвижной части корпуса, на одной из полюсных приставок, выполненной в форме ступенчатой втулки, размещены последовательно немагнитопроводная втулка и кольцевой постоянный магнит, намагниченный в радиальном направлении, на котором установлена вторая кольцевая полюсная приставка, во внешней торцевой части которой выполнена проточка для установки сменных шунтирующих колец из магнитопроводного материала.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведено магнитожидкостное уплотнение, на фиг. 2-4 приведен магнитный узел.
Магнитожидкостне уплотнение содержит составной корпус, включающий неподвижную часть 1 и вращающуюся часть 2, соединенные через подшипник 3, втулку 4, герметично установленную на валу 5 и соединенную с валом 5 и с вращающейся частью 2 составного корпуса с возможностью радиальных и угловых перемещений. Неподвижная часть 1 составного корпуса предназначена для его крепления к фланцу 6 и для обеспечения возможности компенсации угловых перемещений за счет эластичного кольца 7. Фланец 6 жестко прикреплен к корпусу технологического оборудования 8. Герметизация между фланцем 6 и корпусом технологического оборудования 8 обеспечивается с помощью статического уплотнения 9. Вращающаяся часть 2 корпуса соединена с валом 5 втулкой 4, герметичность соединения обеспечивается уплотнениями 10 и 11. Во вращающейся части 2 составного корпуса размещен кольцевой магнитопровод 12. На внутренней цилиндрической поверхности у торцов кольцевого магнитопровода 12 выполнены концентраторы магнитной индукции. В неподвижной части 1 составного корпуса размещен магнитный узел. На первой полюсной приставке 13 магнитного узла, выполненной в форме ступенчатой втулки размещены последовательно немагнитопроводная втулка 14 и кольцевой постоянный магнит 15, намагниченный в радиальном направлении, на котором установлена вторая кольцевая полюсная приставка 16. Во внешней торцевой части второй кольцевой полюсной приставки 16 выполнена проточка для установки сменных шунтирующих колец 17 из магнитопроводного материала. Концентраторы магнитной индукции магнитопровода 12 обращены к полюсным приставкам 13 и 16 магнитного узла. Магнитный узел, выполненный в виде кольцевого постоянного магнита 15 с полюсными приставками 13 и 16, и кольцевой магнитопровод 12 образуют уплотняемый зазор, в который введена магнитная жидкость 18.
Магнитожидкостное уплотнение работает следующим образом.
δ
1
2
1
2
1
2
Если шунтирующие кольцо 17 не установлено (фиг. 2), рабочий магнитный поток Ф замыкается по пути: кольцевой постоянный магнит 15, вторая кольцевая полюсная приставка 16, рабочий зазор δ, магнитопровод 12, рабочий зазор δ, первая полюсная приставка 13, кольцевой постоянный магнит 15. Магнитная жидкость 18 взаимодействует с полем постоянного магнита 15 и удерживается в рабочих зазорах δ и δ пондеромоторной силой, образуя препятствие для прохождения герметизируемой среды. В этом случае величина рабочего потока Фδ, проходящего через рабочие зазоры δ и δ максимальна, а значит, будет максимальной и величина магнитной индукции в них. В этом случае МЖУ имеет наибольшее значение критического перепада давлений и величину пондеромоторной силы действующей на МЖ в рабочих зазорах МЖУ.
1
2
Проточка во внешней торцевой части второй кольцевой полюсной приставки 16 предназначена для установки сменных шунтирующих колец 17 из магнитопроводного материала, с различным внутренним диаметром, что позволяет регулировать величину магнитного потока, а значит магнитную индукцию и пондеромоторную силу, действующую на магнитную жидкость 18 в рабочих зазорах δ и δ.
δ
δ
1
2
При установке в проточку второй кольцевой полюсной приставки 16 магнитопроводного шунтирующего кольца 17, внутренний диаметр которого превышает внутренний диаметр кольцевого постоянного магнита 15, внутренняя цилиндрическая поверхность шунтирующего кольца 17 и внешняя цилиндрическая поверхность первой полюсной приставки 13 образуют зазор λ (фиг. 3). Часть рабочего магнитного потока Ф будет замыкаться по пути: кольцевой постоянный магнит 15, вторая кольцевая полюсная приставка 16, шунтирующие кольцо 17, зазор λ, первая полюсная приставка 13, кольцевой постоянный магнит 15 образуя поток рассеяния Фs. Происходит снижение рабочего потока Ф магнитной индукции в рабочих зазорах δ и δ, и величины пондеромоторной силы, действующей на магнитную жидкость. Происходит снижение критического перепада давлений МЖУ и расслоения магнитной жидкости в рабочих зазорах.
1
2
При увеличении внутреннего диаметра шунтирующего кольца 17 можно уменьшить величину зазора λ до 0 (фиг. 4). В этом случае весь магнитный поток будет замыкаться по пути: кольцевой постоянный магнит 15, вторая кольцевая полюсная приставка 16, шунтирующие кольцо 17, первая полюсная приставка 13, кольцевой постоянный магнит 15. Магнитная жидкость 18 в рабочих зазорах δ и δ будет удерживаться только полями рассеяния. Такой режим работы необходим при остановке оборудования и проведения регламентных работ.
1
2
δ
Применение заявляемого магнитожидкостного уплотнения позволяет регулировать эксплуатационные характеристики МЖУ за счет изменения параметров магнитного поля в рабочих зазорах δ и δ, за счет изменения величины магнитного потока Ф, тем самым, подбирать наиболее рациональный режим работы. Кроме того, такая конструкция МЖУ позволяет уменьшить радиальные размеры за счет применения постоянных магнитов, намагниченных в радиальном направлении и полностью исключить их контакт с уплотняемой средой, что особенно важно при герметизации агрессивных сред.
Таким образом, применение предлагаемого технического решения расширяет эксплуатационные возможности МЖУ за счет регулирования магнитного потока в рабочих зазорах и обеспечивает снижение радиальных размеров МЖУ.