МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ПС36
MAGNETIC FLUID SHAFT SEAL PS36

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для уплотнения магнитных и немагнитных валов, работающих в условиях перепада давлений.
Известно магнитожидкостное уплотнение (Авторское свидетельство СССР №1283476, МПК F16J 15/40, 1985), содержащее кольцевой постоянный магнит, полюсные приставки с конусными выступами, наборные шайбы с немагнитными прокладками между ними, при этом выступы соседних шайб примыкают к конусным выступам полюсных приставок разноименной полярности.
Недостатками указанного магнитожидкостного 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), 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, при этом на поверхностях полюсных приставок и вала напротив магнитов выполнены кольцевые канавки.
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 вала, содержащее магнитную систему, 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, при этом на поверхностях полюсных приставок, обращенных к валу, и вала напротив магнитов выполнены канавки, магнитная система выполнена в виде единого блока, закреплена неподвижно через торцевую поверхность на промежуточном диске, уплотнение дополнительно снабжено втулкой, которая размещена на валу, охватывает магнитную систему снаружи и образует с ней зазор, заполненный магнитной жидкостью, при этом на поверхностях полюсных приставок, обращенных к втулке, и на поверхности втулки напротив магнитов выполнены кольцевые канавки.
На фиг.1 показано предлагаемое магнитожидкостное уплотнение вала.
Магнитожидкостное уплотнение состоит из магнитной системы, содержащей кольцевые постоянные магниты 1, которые обращены друг к другу одноименными полюсами, и между которыми установлены кольцевые полюсные приставки 2. Наружные и внутренние поверхности полюсных приставок выполнены заподлицо с поверхностями магнитов. Магнитная система охватывает вал 3 и образует с валом зазор 4. Магнитная система выполнена в виде единого блока и закреплена неподвижно через торцевую поверхность на диске 5, снабженном отверстием для установки на вал. Магнитожидкостное уплотнение через диск 5 крепится к корпусу герметизируемого устройства. На валу 3 закреплена втулка 6, которая охватывает магнитную систему, образуя зазор 7. В зазоры 4 и 7 введена магнитная жидкость 8. На поверхностях полюсных приставок 2, обращенных к зазору 4, выполнены кольцевые канавки 9, на поверхностях полюсных приставок 2, обращенных к зазору 7, выполнены кольцевые канавки 10. На валу 3 напротив постоянных магнитов выполнены канавки 11, на втулке 6 напротив постоянных магнитов выполнены канавки 12.
Уплотнение работает следующим образом. Постоянные магниты 1 в уплотнении служат источником магнитного поля. Создаваемый двумя соседними магнитами магнитный поток делится на две части. Одна часть полюсными приставками 2 подводится к зазору 4 между полюсными приставками 2 и валом 3, проходит через зазор 4, разделяется на две части, замыкается на соседние полюсные приставки, примыкающие к противоположным полюсам магнитов. Вторая часть магнитного потока полюсной приставкой подводится к зазору 7 между полюсными приставками 2 и втулкой 6, проходит через зазор 7, разделяется на две части, замыкается на соседние полюсные приставки, примыкающие к противоположным полюсам магнитов. В зазорах 4 и 7 напротив полюсных приставок создается магнитное поле высокой напряженности, куда втягивается магнитная жидкость 8 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 зазорах 4 и 7.
Выполнение полюсных приставок 2 заподлицо с постоянными магнитами способствует уменьшению поверхностей, с которых выходит магнитный поток, и увеличению концентрации магнитного потока в зазорах, т.е. увеличению максимальной напряженности поля. Малая величина ширины полюсных приставок (t≈δ, где t - толщина полюсной приставки, 8 - величина рабочего зазора) позволяет достичь высокой напряженности поля в рабочих зазорах и соответственно высокого удерживаемого уплотнением перепада давлений.
Канавки 9 и 10 на полюсных приставках при использовании малых рабочих зазоров 4 и 7 (2δ<t) создают дополнительную магнитожидкостную пробку в зазоре под каждой полюсной приставкой, что дополнительно повышает удерживаемый перепад давлений.
Выполнение на поверхности вала канавок 11 и на поверхности втулки канавок 12, расположенных напротив постоянных магнитов, позволяет увеличить объем заправляемой жидкости 8, а следовательно, увеличить ресурс уплотнения между заправками. При герметизации магнитных валов канавки снижают потоки рассеяния, следовательно, повышают эффективность использования энергии постоянных магнитов. Уплотнение является универсальным и может использоваться для герметизации как магнитных, так и немагнитных валов.
Данное уплотнение по сравнению с прототипом более чем вдвое увеличивает удерживаемый перепад давлений. Это объясняется тем, что втулка 6 вала 3 позволяет удвоить количество магнитожидкостных пробок уплотнения, задействовав магнитные потоки, которые ранее являлись потоками рассеяния.
Таким образом, предлагаемое уплотнение позволяет существенно повысить удерживаемый перепад давлений или при заданном перепаде снизить габариты уплотнения.