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

Изобретение относится к уплотнительной технике и может применяться в машиностроении для уплотнения немагнитных валов.
Известно «Магнитожидкостное уплотнение вала» (Авторское свидетельство СССР №889988, МПК F16J 15/40, 1981), содержащее кольцевой постоянный магнит, полюсные наконечники, немагнитные диски, установленные на немагнитном валу, образующие с полюсными наконечниками уплотняемые зазоры.
Недостатком уплотнения являются невозможность аксиального перемещения вала, что обуславливает низкую надежность уплотнения.
Известно магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала (Фертман В.Е. Магнитные жидкости - естественная конвекция и тепломассообмен. Мн., «Наука и техника», 1978, с.55, рис.21.б), принятое за прототип, содержащее кольцевой постоянный магнит, полюсные наконечники, которые концентрируют магнитное поле в кольцевом объеме около поверхности немагнитного вала.
Недостатком указанного уплотнения является большой объем заправляемой магнитной жидкости. На одну магнитожидкостную пробку используется, примерно, в 10 раз больше жидкости, чем на магнитожидкостную пробку в уплотнении с магнитным валом (С.М. Перминов, А.С. Перминова. Исследование магнитожидкостного уплотнения немагнитного вала классического типа. // Сборник научных трудов международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии", Иванове, ИГЭУ, 2011, 4 том, с.171-173).
Это обусловлено тем, что магнитное поле между полюсными наконечниками сформировано так, что магнитная жидкость в первую очередь заполняет пространство между полюсными наконечниками и только затем заполняет зазор между магнитной системой и немагнитным валом. Магнитная жидкость, расположенная между полюсными наконечниками, не участвует в работе уплотнения и является балластом магнитной жидкости, без которого можно обойтись.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в уменьшении расхода магнитной жидкости при сохранении технических характеристик уплотнения.
Технический результат достигается тем, что магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала, содержащее магнитную систему, включающую постоянный магнит с полюсными наконечниками, и магнитную жидкость, снабжено ограничителем свободной поверхности магнитной жидкости, установленным между полюсными наконечниками, выполненным из немагнитного материала в виде кольцеобразного элемента, торцевые поверхности которого повторяют форму примыкающих поверхностей полюсных наконечников.
На чертеже показана конструкция магнитожидкостного уплотнения немагнитного вала.
1
2
2
К кольцевому постоянному магниту 1 примыкают полюсные наконечники 2 и 3, которые образуют друг с другом зазор δ и зазор δ с немагнитным валом 4. Зазор δ заполнен магнитной жидкостью 5, она образует под воздействием магнитного поля герметичное кольцо. Между полюсными наконечниками размещен ограничитель свободной поверхности магнитной жидкости 6, который выполнен виде кольцеобразного элемента из немагнитного материала. Торцевые поверхности ограничителя свободной поверхности магнитной жидкости примыкают к поверхностям полюсных наконечников и повторяют их форму.
1
2
2
Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 1 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток выходит из северного полюса, проходит через полюсный наконечник 2, проходит через зазор δ и через противоположный полюсный наконечник 3 замыкается на южный полюс постоянного магнита. Часть магнитного потока, замыкающегося между полюсными наконечниками 2 и 3, проходит через зазор δ и немагнитный вал 4, удерживая в уплотняемом зазоре между неподвижной магнитной системой и валом магнитную жидкость 5. Из магнитной жидкости формируется магнитожидкостное кольцо, герметично перекрывающее зазор δ и препятствующие прохождению через него уплотняемой среды. Ограничитель свободной поверхности магнитной жидкости 6 не позволяет магнитной жидкости проникать в зазор между полюсными наконечниками, сокращая, примерно, в 10 раз объем магнитной жидкости, требуемой для нормальной работы уплотнения немагнитного вала.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет существенным образом уменьшить расход магнитной жидкости.