МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ НЕМАГНИТНОГО ВАЛА ПС38
MAGNETIC FLUID SEAL OF NON-MAGNETIC SHAFT PS38

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для уплотнения немагнитных валов, работающих в условиях перепада давлений.
Известно магнитно-жидкостное уплотнение (Авторское свидетельство СССР №987242, МПК F16J 15/40, 1983 г.), содержащее кольцевой постоянный магнит, полюсы, образующие с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, при этом уплотнение снабжено охватывающим магнитную систему магнитопроводом, который выполнен в виде установленной концентрично магниту и отделенной от него немагнитной проставкой втулки из магнитомягкого материала и примыкающих к ее торцам полюсных наконечников, образующих с полюсами магнитной системы и валом дополнительные рабочие зазоры.
Недостатками указанного уплотнения являются сложность конструкции и недостаточно невысокий удерживаемый перепад давлений. Последний недостаток обусловлен высокими потоками рассеяния магнитной системы.
Известно магнитожидкостное уплотнение (Авторское свидетельство СССР №1308803, МПК F16J 15/40, 1987 г.), принятое за прототип, в котором магнитная система состоит из постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами и разделенных полюсными приставками, поверхность последних, обращенная к валу, выполнена заподлицо с поверхностями магнитов.
Недостатками указанного магнитожидкостного уплотнения являются недостаточная удерживающая способность и большие габариты.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении удерживающей способности магнитожидкостных уплотнений.
Технический результат достигается тем, что магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала, содержащее магнитную систему, помещенную в немагнитный корпус, состоящую из обращенных друг к другу одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов и полюсных приставок, поверхности которых выполнены заподлицо с поверхностями магнитов, охватывающую вал и образующую с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, снабжено герметичным упругим сильфоном, один конец которого соединен с корпусом уплотнения, а второй - с корпусом уплотняемого устройства.
На фиг.1 показано предлагаемое магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала.
Магнитожидкостное уплотнение состоит из магнитной системы, помещенной в немагнитный корпус 1, содержащей кольцевые постоянные магниты 2, которые обращены друг к другу одноименными полюсами, и между которыми установлены кольцевые полюсные приставки 3. Наружные и внутренние поверхности полюсных приставок выполнены заподлицо с поверхностями магнитов. Магнитная система охватывает немагнитный вал 4 и образует с валом рабочий зазор 5, в который помещена магнитная жидкость 6. Зазор 5 выполняется минимально допустимых размеров. Корпус 1 магнитожидкостного уплотнения соединен герметичным упругим сильфоном 8 с корпусом уплотняемого устройства 7.
Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала работает следующим образом.
Кольцевые постоянные магниты 2 в уплотнении служат источником магнитного поля. Создаваемый двумя соседними магнитами магнитный поток полюсными приставками 3 подводится к зазору 5 между полюсными приставками 3 и немагнитным валом 4, проходит через зазор 5, разделяется на две части, замыкается на соседние полюсные приставки, примыкающие к противоположным полюсам магнитов. В зазоре 5 напротив полюсных приставок создается магнитное поле высокой напряженности, куда втягивается магнитная жидкость 6 и образует герметичные кольцевые пробки с повышенным внутренним давлением. Каждая магнитожидкостная пробка способна воспринимать определенный перепад давлений, зависящий от максимальной индукции под полюсной приставкой в зазоре. Перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов всех магнитожидкостных пробок в зазоре 5.
Выполнение полюсных приставок 3 заподлицо с постоянными магнитами способствует уменьшению поверхностей, с которых выходит магнитный поток, и увеличению концентрации магнитного потока в зазоре, т.е. увеличению максимальной напряженности поля. Малая величина ширины полюсных приставок (t≈δ, где t - толщина полюсной приставки, δ - величина рабочего зазора) позволяет достичь высокой напряженности поля в рабочих зазорах и, соответственно, высокого удерживаемого уплотнением перепада давлений.
Магнитожидкостные пробки обладают свойством отталкивать немагнитные тела. Если немагнитный вал зафиксирован, допустим, в подшипниках качения, а магнитная система не закреплена на корпусе уплотняемого устройства, и имеет возможность перемещаться в радиальном направлении, то магнитожидкостные пробки будут центрировать магнитную систему относительно вала, т.е. магнитная система будет находиться в левитирующем состоянии. Герметичный упругий сильфон 8 позволяет совершать магнитожидкостному уплотнению радиальные и аксиальные перемещения, обеспечивая герметичность соединения с корпусом уплотняемого устройства 7. Это обстоятельство позволяет существенно снизить величину рабочего зазора, так как исключаются технологические факторы, влияющие на точность выполнения рабочего зазора - точность выполнения посадочных поверхностей деталей магнитной системы, класс точности применяемых подшипников и посадочных мест под них, изменения зазора за счет износа подшипников во время работы. Допустимую величину рабочего зазора уплотнения можно снизить в несколько раз. В то же время, удерживающая способность уплотнения немагнитного вала существенно зависит от величины рабочего зазора (фиг.2). Так, уменьшение величины рабочего зазора от 0.1 до 0.01 мм увеличивает удерживающую способность уплотнения в 3,5 раза.
Таким образом, использование герметичного упругого сильфона в уплотнении немагнитного вала и способности магнитной системы самостоятельно центрироваться на валу с помощью магнитной жидкости позволяет существенно снизить величину рабочего зазора и повысить удерживаемый перепад давлений или при заданном перепаде снизить габариты уплотнения.