МАГНИТНАЯ МУФТА

Полезная модель относится к области машиностроения и может применяться в нефтяной и газовой промышленности в системах передачи и преобразования энергии, в том числе, в тепловых генераторах.
Известна магнитная муфта для привода вертикального герметизированного вала, содержащая концентрично расположенные наружную полумуфту, неподвижный экран и внутреннюю полумуфту, выполненную в сборе с валом и установленную в опорах с возможностью аксиального смещения. Причем с целью повышения нагрузочной способности и увеличения надежности внутренняя полумуфта снабжена шайбой из магнитомягкого материала, закрепленной на ее торце с противоположной стороны вала против внутреннего торца экрана, на наружном торце которого размещена дополнительная магнитная система (SU 1193756, 1985).
Недостаток известного устройства заключается в том, что у известной магнитной муфты снижается передаваемый крутящий момент при эксплуатации в условиях высоких температур, что обусловлено изменением свойств постоянного магнита при повышении температуры.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по конструктивному исполнению является магнитная муфта, содержащая концентрично расположенные наружную полумуфту, выполненную в сборе с валом и установленную в опорах, неподвижный экран и внутреннюю полумуфту, выполненную в сборе с дополнительным валом и установленную в дополнительных опорах. Во внутренней полумуфте размещен, по крайней мере, один подвижный ролик, контактирующий с внутренней поверхностью неподвижного экрана и с выполненной во внутренней полумуфте упорной поверхностью (RU 160267, 2016).
Недостаток известного устройства заключается в том, что у известной магнитной муфты снижается передаваемый крутящий момент при эксплуатации в условиях высоких температур, поскольку нагрев внутренней полумуфты и нагрев неподвижного экрана приводят к рассеиванию тепловой энергии и к перегреву постоянных магнитов на наружной полумуфте.
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является стабилизация крутящего момента на валу при изменении температурных условий работы муфты.
Техническим результатом является исключение потерь тепловой энергии и снижение перегрева постоянных магнитов на наружной полумуфте.
Указанный технический результат достигается тем, что магнитная муфта содержит концентрично расположенные наружную полумуфту с постоянными магнитами, выполненную в сборе с валом и установленную в опорах, внутреннюю полумуфту, выполненную в сборе с дополнительным валом и установленную в дополнительных опорах, в боковых выемках которой размещен, по меньшей мере, один подвижный ролик, контактирующий с внутренней поверхностью неподвижного экрана, размещенного между полумуфтами, и с выполненной во внутренней полумуфте упорной поверхностью, причем неподвижный экран выполнен в виде установленных концентрично наружного и внутреннего экрана, в зазоре между которыми размещен теплоизолирующий материал с образованием теплоизолирующего экрана.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена магнитная муфта, на фиг.2 показан разрез А-А по фиг. 1, на фиг. 3 изображен неподвижный экран.
Магнитная муфта содержит концентрично расположенные наружную полумуфту 1 с постоянными магнитами 2, выполненную в сборе с валом 3 и установленную в опорах 4, и внутреннюю полумуфту 5, выполненную в сборе с дополнительным валом 6 и установленную в дополнительных опорах 7. В боковых выемках внутренней полумуфты 5 размещен, по меньшей мере, один подвижный ролик 8, контактирующий с выполненной во внутренней полумуфте 5 упорной поверхностью 9 и с внутренней поверхностью неподвижного экрана 10. Неподвижный экран 10 размещен между полумуфтами 1 и 5 и выполнен в виде установленных концентрично наружного экрана 11 и внутреннего экрана 12, в зазоре между которыми размещен теплоизолирующий материал, образующий теплоизолирующий экран 13. Наружный экран 11, внутренний экран 12 и теплоизолирующий экран 13 имеют осесимметричные формы относительно оси 14 (фиг. 3).
Магнитная муфта работает следующим образом.
С использованием какого-либо приводного устройства (которое не показано на фигурах) приводится во вращение наружная полумуфта 1, выполненная в сборе с валом 3 и установленная в опоре 4. Наружная полумуфта 1 оснащена постоянными магнитами 2, и при вращении постоянные магниты 2 формируют вращающееся магнитное поле. Неподвижный экран 10 выполнен из немагнитного материала, что позволяет замкнуть магнитный поток магнитов 2 через подвижные ролики 8, при этом за счет сил магнитного взаимодействия ролики 8 вовлекаются во вращательное движение вслед за магнитами 2. Ролики 8 могут быть выполнены из углеродистой стали или другого железосодержащего материала. Ролики 8 могут иметь цилиндрическую рабочую поверхность, коническую рабочую поверхность. Также подвижные ролики 8 могут иметь несколько цилиндрических рабочих поверхностей разного диаметра или несколько конических поверхностей в соответствии с кинематикой движения подвижного ролика по опорной поверхности соответствующей формы. Ролики 8 движутся по внутренней поверхности неподвижного экрана 10. Количество подвижных роликов 8 может увеличиваться в зависимости от требуемого крутящего момента. Каждый подвижный ролик 8 контактирует с упорной поверхностью 9, выполненной во внутренней полумуфте 5. При таком контактном взаимодействии крутящий момент передается на внутреннюю полумуфту 5, выполненную в сборе с дополнительным валом 6 и установленную в дополнительной опоре 7. Внутренняя полумуфта 5 и дополнительный вал 6 за счет передаваемого крутящего момента приводятся во вращение. Энергия с дополнительного вала 6 передается другим исполнительным механизмам, которые на фигурах не показаны (это, к примеру, может быть рабочее колесо насоса в составе теплового генератора с контуром циркуляции теплоносителя). Внутренняя полумуфта 5 может быть выполнена из немагнитного материала.
Неподвижный экран 10 содержит установленные с зазором наружный экран 11 и внутренний экран 12, а в зазоре между наружным экраном 11 и внутренним экраном 12 размещен теплоизолирующий экран 13. Теплоизолирующий экран 13 выполнен из теплоизоляционного конструкционного материала, который препятствует передаче тепловой энергии через неподвижный экран 10. При этом исключается перегрев постоянных магнитов 2, и соответственно исключается потеря магнитных свойств у постоянных магнитов 2.
Наружный экран 11, внутренний экран 12 и теплоизолирующий экран 13 расположены концентрично и имеют осесимметричные формы относительно оси 14. Опора 4, дополнительная опора 7 обеспечивают условия для вращения вала 3 и дополнительного вала 6 вокруг оси 14. Концентричное расположение экранов 11, 12, 13 обеспечивает условия для передачи механической энергии с обеспечением вращательного движения наружной полумуфты 1 и внутренней полумуфты 5. Внутренняя полумуфта 5 может быть заполнена жидким теплоносителем (в составе теплового генератора) и способна работать при высоких температурах, поскольку не содержит постоянных магнитов, подверженных негативному влиянию процесса (температурного) нагрева. Теплоизолирующий экран 13 останавливает тепловой поток через неподвижный экран 10, исключая нагрев постоянных магнитов 2 на наружной полумуфте 1 и исключая потери тепловой энергии. А постоянство температуры магнитов обеспечивает постоянство характеристик муфты по передаваемому крутящему моменту. Исключение потерь тепловой энергии обеспечивает постоянство характеристик технической системы по передаваемой мощности (например, в тепловом генераторе, где механическая энергия передается через магнитную муфту к рабочему колесу насоса, заполненного жидким теплоносителем).
Таким образом, решается техническая проблема по стабилизации крутящего момента на валу при изменении температурных условий работы. Заявляемое техническое решение обеспечивает постоянство характеристик муфты по передаваемому крутящему моменту и по передаваемой мощности, при эксплуатации в условиях высоких температур.