МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации вращающихся валов, работающих в условиях перепада давления с воздушной (вакуумной) уплотняемой средой.
Известно магнитожидкостное уплотнение (МЖУ) (Патент на полезную модель РФ №17961, MIIKF 16J 15/40, 2001 г.), содержащее неподвижный магнитопровод, установленный в корпусе, и магнитный узел, состоящий из постоянного магнита и подвижного полюсного наконечника, на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижного магнитопровода, изготовленного из стали, обладающей повышенной коррозионной стойкостью, и магнитного узла выполнена резьба, а толщина цилиндрической поверхности неподвижного магнитопровода, обращенного к магнитному узлу, выбирается из условия насыщения материала стали.
Недостатком указанного устройства является сложность конструкции.
Известно магнитожидкостное уплотнение (Патент на полезную модель №56531, MITKF 16J 15/54, 2006 г.), принятое за прототип, состоящее из постоянного магнита, к торцевым поверхностям которого примыкают два полюса, охватывающие вал, содержащее основной и дополнительный магнитные узлы, при этом на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях корпуса и одного из полюсов основного магнитного узла выполнена резьба, а дополнительный магнитный узел, состоящий из постоянного магнита и полюсных приставок, устанавливается на основной магнитный узел.
Недостатком прототипа является отсутствие возможности плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения, без пульсаций перепада давлений, кроме того, недостаток заключается в необходимости изготовления и хранения целого набора дополнительных магнитных узлов.
Техническим результатом заявляемого магнитожидкостного уплотнения возможность плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения в широком диапазоне, при повышении ресурса работы.
Технический результат достигается тем, что магнитожидкостное уплотнение, содержащее кольцевой постоянный магнит, к торцам которого примыкают две полюсные приставки, охватывающие вал и образующие с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, дополнительно содержит магнитопроводную втулку, установленную на первой полюсной приставке посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения и соединения со второй полюсной приставкой, часть внешней цилиндрической поверхности, которой снабжена резьбой, а вторая часть скошена, при этом торцевая поверхность магнитопроводной втулки, обращенная ко второй полюсной приставке скошена под углом α=45÷60°, а длина скошенной части не превышает длину постоянного магнита, при том скошенные поверхности магнитопроводной втулки и второй полюсной приставки соответствует друг другу.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Магнитожидкостное уплотнение содержит кольцевой постоянный магнит 1, намагниченный в осевом направлении. К торцам кольцевого постоянного магнита 1 примыкают первая полюсная приставка 2 и вторая полюсная приставка 3. Первая 2 и вторая 3 полюсные приставки соединены немагнитной втулкой 4, например, посредством сварки.
Первая 2 и вторая 3 полюсные приставки охватывают вал 5 и образуют с ним рабочий зазор, заполненный магнитной жидкостью 6.
Магнитопроводная втулка 7 установлена на первой полюсной приставке 2 посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения и соединения со второй полюсной приставкой 3. Часть внешней цилиндрической поверхности второй полюсной приставки 3 снабжена резьбой. Вторая часть внешней цилиндрической поверхности второй полюсной приставки 3 скошена. Торцевая поверхность магнитопроводной втулки 7, обращенная ко второй полюсной приставке 3 скошена под углом α=45÷60°, а длина скошенной части не превышает длину постоянного магнита 1. Скошенные поверхности магнитопроводной втулки 7 и второй полюсной приставки 2 соответствует друг другу.
Рабочий магнитный поток Фδ замыкается по пути: постоянный магнит 1, первая полюсная приставка 2, рабочий зазор δ, вал 5, рабочий зазор δ, вторая полюсная приставка 3, постоянный магнит 1 и образует замкнутую магнитную цепь. Магнитная жидкость 6 взаимодействует с полем постоянного магнита 1 и удерживается в рабочем зазоре 5 пондеромоторной силой, образуя препятствие для прохождения герметизируемой среды. За счет перемещения и возможности фиксации положения магнитопроводной втулки 7 обеспечивается регулировка величины магнитного потока в рабочем зазоре δ. При выполнение торцевой поверхности магнитопроводной втулки 7 и второй полюсной приставки 2 скошенными, и соответствующими друг другу, увеличивается площадь соприкасающихся поверхностей, что полностью исключает их насыщение и ведет к линеаризации регулировочной характеристики уплотнения, обеспечивая плавность регулирования. Оптимальная величина угла α=45÷60° установлена экспериментально, обусловлена удобством выполнения механической обработки на токарном станке.
S
Магнитожидкостное уплотнение работает следующим образом. При отсутствии перепада давлений между герметизируемым объемом и внешней средой значение магнитной индукции в рабочем зазоре минимальное. Магнитное поле необходимо лишь для удержания магнитной жидкости 6 в рабочем зазоре. В этом случае магнитопроводная втулка 7 полностью соединена со второй полюсной приставкой 3 (т.е. Δ=0). При этом положении магнитопроводной втулки 7 магнитный поток разветвляется, и большая часть магнитного потока представляет собой поток рассеяния Ф, который замыкается через магнитопроводную втулку 7. В этом случае значение потока Фδ в рабочем зазоре, а значит, магнитная индукция Bδ и ее градиент минимальны, но достаточны для удержание магнитной жидкости 6 в рабочем зазоре δ без перепада давлений. При таком взаимном расположении магнитопроводной втулки 7 и второй полюсной приставки 3 МЖУ может храниться до начала эксплуатации, в этом случае уменьшается действие пондеромоторной силы на магнитную жидкость, что предотвращает изменение ее свойств до начала эксплуатации.
S
При повышении перепада давлений между герметизируемым объемом и внешней средой необходимо увеличить магнитную индукцию Вδ в рабочем зазоре МЖУ, увеличивая магнитный поток Фδ, проходящий через рабочий зазор δ. Для этого посредством резьбового соединения перемещают магнитопроводную втулку 7 в направлении от второй полюсной приставки 3, увеличивая расстояния Δ между магнитопроводной втулкой 7 и второй полюсной приставкой 3, что приводит к снижению потока рассеяния Ф. Изменение величины магнитного потока Фδ в рабочем зазоре МЖУ, за счет изменения положения магнитопроводной втулки 7, позволяет производить настройку МЖУ в зависимости от требуемых условий эксплуатации, а именно подобрать величину магнитной индукции, необходимую для обеспечения рабочего перепада давлений, что важно для повторно-кратковременного и кратковременного режимов работы герметизируемого узла технологического оборудования. Возможность плавного регулирование величины магнитного потока позволяет добиться оптимальных параметров магнитного поля в рабочих зазорах δ уплотнения при различных эксплуатационных режимах, что значительно уменьшает разрушение магнитной жидкости под воздействием магнитного поля, т.е. увеличивает ресурс работы МЖУ.