КОМБИНИРОВАННОЕ МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к уплотнительной технике для герметизации жидких сред.
Известно магнитожидкостное уплотнение вала ПС 36 (Патент на изобретение РФ №2531482, МПК F16J 15/43, 2014 г.), 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 на поверхностях вала, напротив магнитов, выполнены канавки, магнитная система выполнена в виде единого блока и закреплена неподвижно через торцевую поверхность на диске, а уплотнение дополнительно снабжено втулкой, которая размещена на валу, охватывает магнитную систему 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.
Недостатком указанного магнитожидкостного уплотнения вала, является большие габаритные показатели изделия из-за необходимости использования постоянных магнитов выступающих в качестве источника магнитного поля.
Известно комбинированное магнитожидкостное уплотнение (Патент на полезную модель №148871, МПК F16J 15/43, 2014 г.), содержащее расположенную в корпусе магнитную систему, охватывающую вал, и магнитную жидкость, содержит втулку из эластомерного материала, установленную в корпусе, на внутренней цилиндрической поверхности которой выполнены кольцевые канавки круглого профиля, во втулке закреплен сепаратор из полимерного материала, форма которого точно соответствует форме внутренней цилиндрической поверхности втулки, магнитная система выполнена в виде колец из магнитоэластомерного материала, установленных в сепараторе в кольцевых канавках.
Недостатком аналога, является сложность изготовления колец из магнитоэластомерного материала, а также наличие сепараторов, которые изнашиваются при высоких частотах вращения и разрушаются при воздействии вибраций.
Известно магнитожидкостное уплотнение (Патент на изобретение №1308803, МПК F16J 15/43, 1987 г.), содержащее немагнитный корпус, ряд постоянных кольцевых магнитов обращенных друг к другу одноименными полюсами, полюсные приставки из магнитомягкого материала и магнитную жидкость в рабочих зазорах.
Недостатком прототипа, является требование к высокой точности изготовления деталей, а также большие габаритные размеры из-за наличия постоянных магнитов, недостаточная надежность герметизации.
Известно магнитожидкостное уплотнение вала (Патент на полезную модель №197088, МПК F16J 15/43, 2020 г.), принятое за прототип, содержащее кольцевые постоянные магниты, магнитную жидкость в рабочем зазоре, корпус из полимерного материала, кольцевые постоянные магниты из эластомерного магнитного материала разделенные кольцевыми немагнитными проставками.
Прототип обладает малыми габаритами, по сравнению с аналогами, однако, недостатком прототипа, является низкая надежность герметизации из-за возможности вымывания магнитной жидкости из рабочего зазора во время пробоя уплотнения при герметизации жидких сред, а также при биении вала.
Технический результат заключается в улучшении надежности герметизации.
Технический результат достигается тем, что в комбинированном магнитожидкостном уплотнении вала,  магнитная система установлена в изготовленном из резины армированном корпусе манжеты, имеющем уплотняющую рабочую кромку, поджимаемую к валу пружиной, снабженном крышкой из полимерного материала в виде стакана, и размещенном в демпфере, выполненном в форме кольца из пористого упруго демпфируемого материала.
На чертеже представлена конструкция предлагаемого комбинированного магнитожидкостного уплотнения.
Комбинированное магнитожидкостное уплотнение вала содержит магнитную систему, охватывающую магнитопроводный вал 1. Магнитная система включает обращенные друг к другу одноименными полюсами кольцевые постоянные магниты 2 выполненные из эластомерного магнитного материала разделенные кольцевыми немагнитными проставками 3. Толщину эластомерных кольцевые постоянных магнитов 2 выбирают равной 0,7-1,2 мм, а толщину кольцевых немагнитных проставок 3 выбирают не менее толщины эластомерных кольцевых постоянных магнитов 2. Внутренние кольцевые кромки эластомерных кольцевых постоянных магнитов 2, обращенные к валу 1, выступают за внутренние кольцевые кромки кольцевых немагнитных проставок 3 на 2-4 мм образуют с валом 1 рабочий зазор. В рабочий зазор введена магнитная жидкость 4. Магнитная система установлена в изготовленном из резины армированном корпусе 5 манжеты, имеющем уплотняющую рабочую кромку 6, поджимаемую к валу пружиной 7, снабженном крышкой 8 из полимерного материала в виде стакана, и размещенном в демпфере 9, выполненном в форме кольца из пористого упруго демпфируемого материала. Корпус 5 резиноармированной манжеты, имеет пыльник 10.
Предлагаемое комбинированное магнитожидкостное уплотнение вала работает следующим образом.
Эластомерные кольцевые постоянные магниты 2 служат источником магнитного поля в уплотнении. Выступающие внутренние кромки эластомерных кольцевых постоянных магнитов 2, обращенные друг к другу одноименными полюсами, образуют зоны, разделенные кольцевыми немагнитными проставками 3, где магнитное поле имеет максимальную напряженность. Магнитная жидкость 4 притягивается в зоны с максимальной напряженностью поля, охватывает выступающие кромки эластомерных кольцевых постоянных магнитов 2, и образует герметичные кольцевые пробки с повышенным внутренним давлением. Рабочая кромка 6 и пыльник 10 резиноармированной манжеты изолируют указанные герметичные кольцевые пробки от внешней среды. Перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов всех магнитожидкостных пробок и резиноармированной манжеты. В случае пробоя уплотнения при герметизации жидкой среды кромка 6 и пыльник 10 резиноармированной манжеты препятствует сквозному перетоку уплотняемой среды и вымыванию ей магнитной жидкости 4. Демпфер 9 из пористого упругого-демпфирующего материала позволяет устранить вибрации в уплотнении, либо уменьшить их амплитуды до допустимых значений.
Результаты использования устройства подтверждены математическим моделированием, а также изготовленный экспериментальный образец комбинированного магнитожидкостного уплотнения вала по результатам исследовательских испытаний показал работоспособность предложенной конструкции. Результаты испытаний заявляемого устройства в целом подтвердили надежность комбинированного магнитожидкостного уплотнения для герметизации жидких сред. Экспериментально подтверждено отсутствие вымывания магнитной жидкости из рабочего зазора во время пробоя уплотнения при герметизации жидких сред. Удерживаемый перепад давлений увеличился в два раза по сравнению с прототипом.