КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА
COMBINED SHAFT SEAL

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в уплотнительной технике для герметизации вращающихся валов различных насосов перекачивающих жидкости, отличающиеся повышенной агрессивностью, а также в водяных насосах.
Известны уплотнения, содержащие в одном корпусе торцовое уплотнение и магнитожидкостное. При этом магнитная жидкость для торцового уплотнения выполняет роль герметизации и смазки пары трения уплотнения.
Известно также комбинированное уплотнение по авт. св. 1093850, содержащее в зоне магнитожидкостного уплотнения установленную на валу подвижную втулку и неподвижную втулку из пористого материала с кольцевыми каналами на внутренней поверхности, образующую с валом бесконтактное уплотнение, а с торцом подвижной втулки - торцовое, при этом между торцом подвижной втулки полюсной приставки и корпусом со стороны высокого давления установлен эластичный элемент, к которому прикреплена неподвижная втулка (авт. св. СССР №1093850, кл. F16J 15/40. Комбинированное уплотнение вала. Авторы: Сизов А.П. и др., опубл. 1984, бюл. №19).
Недостатком уплотнения является уменьшение компенсируемого давления при биениях вала из-за изменения величины и формы торцового зазора между подвижной и неподвижной втулками, неполное использование энергии постоянного магнита для компенсирования перепада давления за счет большего значения потока рассеивания.
Целью изобретения является увеличение компенсируемого перепада давления.
Указанная цель достигается тем, что в комбинированном уплотнении вала, содержащем размещенные в корпусе магнитожидкостное и торцовое уплотнения, причем первое выполнено в виде постоянного магнита с полюсными приставками и ферромагнитной жидкостью в рабочих зазорах, в зоне магнитожидкостного уплотнения установлены закрепленные на валу подвижная втулка и неподвижная втулка из пористого материала с кольцевыми канавками на внутренней поверхности, и подвижная втулка поддерживается соосно относительно неподвижной втулки за счет установки внутри втулок кольца из антифрикционного материала, имеющего кольцевые канавки на поверхности, обращенной к внутренней поверхности втулок, при этом с торцом создается торцовое уплотнение, а со стороны высокого давления установлен подвижный элемент, выполненный в виде сильфона, к одному из торцов которого жестко и герметично прикреплена неподвижная втулка, а другой конец его установлен жестко и герметично относительно корпуса.
На фиг. 1 представлена схема устройства. Вал 1, выполненный из немагнитного материала, имеет подвижную втулку 2, закрепленную на нем жестко и герметично, и неподвижную втулку 3, установленную на валу с зазором. Неподвижная втулка 3 своим торцом прикреплена жестко и герметично к торцу сильфона 4, который установлен герметично и жестко в корпусе 5 между стенкой корпуса и полюсной приставкой 6. Втулки 2 и 3 выполнены из магнитопроводного металлокерамического материала. В зазор между втулками введено кольцо 7, которое образует внутри проточек, в которое это кольцо установлено, неравномерный зазор за счет нарезки на поверхности кольца канавок.
Магнитожидкостное уплотнение содержит, кроме того, полюсную приставку 8 и размещенный между приставками 6 и 8 магнит 9 (фиг. 1). Полость 10 заполнена ферромагнитной жидкостью, которая проникает в зазоры Б1; Б2; Б3 (фиг. 2).за счет действия магнитных сил. Комбинированное уплотнение в корпусе 5 зафиксировано нажимной крышкой 11.
Уплотнение работает следующим образом.
Перепад давления, действующий на уплотнение удерживается торцовым уплотнением, созданным подвижной 2 и неподвижной втулками 3, а также за счет взаимодействия кольца 7, с ферромагнитной жидкостью, находящейся в неравномерном рабочем зазоре Б2; Б3, пронизанном магнитным потоком Φ, созданным постоянным магнитом 9. Вал уплотнения выполнен из немагнитного материала, поэтому большая его часть концентрируется в зазоре между втулками 2 и 3, участвуя в компенсации перепада давления (фиг. 1).
При вращении вала 1 подвижная втулка 2 вращается вместе с ним, соприкасаясь с торцом неподвижной втулки 3 через ферромагнитную жидкость в зазоре Б1, благодаря этому обеспечивается снижение величины момента трения. За счет выполнения неподвижной втулки из пористого материала, например из металлокерамики, ферромагнитная жидкость через микропоры поступает в торцовый зазор, дополнительно смазывая торцовую пару трения и пару кольцо-втулки. Кольцо 7 поддерживает соосность неподвижной втулки и вала, обеспечивая равномерность зазора Б1, и предотвращает его изменения по величине и форме при вращении вала. При выполнении сильфона и вала из антикорозионного материала комбинированное уплотнение возможно использовать для герметизации агрессивных сред.
Экономическая эффективность изобретения заключается в расширении его области применения за счет увеличения герметичности.