Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ
МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: для герметизации вращающихся валов при передаче давления в газовые или жидкостные среды. Сущность изобретения: полюсные наконечники охватывают вращающийся вал. Подшипник скольжения установлен между магнитными узлами. Кольцевой магнитопровод установлен между внутренними полюсными наконечниками осевого намагничивания магнитных узлов, образующих с валом рабочие зазоры, заполненные ферромагнитной жидкостью. Поверхности внутренних наконечников, примыкающие к подшипнику скольжения, выполнены коническими с противоположным направлением вершин конусов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2016310
Класс(ы) патента: F16J15/40
Номер заявки: 4926924/29
Дата подачи заявки: 11.04.1991
Дата публикации: 15.07.1994
Заявитель(и): Центральное специализированное конструкторское бюро
Автор(ы): Засухин Е.Н.; Лекомцев Г.А.
Патентообладатель(и): Центральное специализированное конструкторское бюро
Описание изобретения: Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для герметизации вращающихся валов при передаче движения в газовые или жидкостные среды. Известно магнито-жидкостное уплотнение (МЖУ). В немагнитном корпусе указанного МЖУ установлен охватывающий вал, магнитный узел в виде постоянного магнита с полюсными наконечниками. Для уменьшения вибрации вала в зоне уплотнителя в последний помещен подшипник скольжения, опирающийся наружной поверхностью в выточки, выполненные на торцовых поверхностях полюсных наконечников, и защищенный от влияния внешней среды ферромагнитной жидкостью (ФЖ), являющейся одновременно и смазкой подшипника.
Известно также МЖУ, содержащее два магнитных узла в виде постоянных магнитов осевого намагничивания с полюсными наконечниками, охватывающими вращающийся вал, ФЖ и подшипники скольжения, установленный между магнитными узлами.
В нем для обеспечения смазки подшипника ферромагнитной жидкостью торцовые поверхности полюсных наконечников, примыкающих к подшипнику, выполнены клинообразными или гиперболическими.
Недостатками указанного МЖУ являются низкая несущая способность подшипника, и ненадежная смазка подшипника.
Несущая способность подшипника определяется в соответствии с выражением
p= ·10-5·d3(l/d)2·η·n, (1), где m - коэффициент, значение которого определяется посадкой вала в подшипнике;
d - диаметр вала;
l - длина подшипника;
η - динамическая вязкость масла - ФЖ;
n - частота вращения.
Как видно из (1), Р пропорциональна квадрату отношения l/d. Увеличение l/d возможно за счет увеличения длины подшипника l. Однако, максимальная величина l в МЖУ ограничена магнитными силами, которые втягивают ФЖ как смазку в зону трения. Необходимо учесть, что указанные силы незначительны, так как они создаются только потоками рассеивания в магнитной системе "вал - магнитные узлы" в зоне подшипника. Надежная смазка подшипника возможна только в случае принудительной подачи ФЖ, как смазки, в зону трения за счет неравномерного магнитного поля в осевом направлении. В указанном МЖУ неравномерное (градиентное) магнитное поле в зоне трения предлагается создавать за счет выполнения торцовых поверхностей полюсных наконечников, примыкающих к подшипнику, клинообразными или гиперболическими.
Однако, такое выполнение торцовых поверхностей полюсных наконечников приводит к появлению кольцевой пробки ФЖ между полюсными наконечниками на участке минимального расстояния между ними, которая препятствует поступлению ФЖ в зону трения. В случае, если минимальное расстояние между полюсными наконечниками равно или меньше толщины подшипника, принудительная подача ФЖ в зону трения за счет неравномерного (градиентного) магнитного поля исключена.
Цель изобретения - повышение несущей способности подшипника, а также надежности его смазки.
Поставленная цель достигается тем, что указанное МЖУ снабжено кольцевым магнитопроводом, установленным между внутренними полюсными наконечниками магнитных узлов и неподвижно соединенным с ними, а подшипник скольжения установлен между другими полюсными наконечниками магнитных узлов, образующих с валом рабочие зазоры. В нем поверхности внутренних полюсных наконечников, примыкающие к подшипнику скольжения, выполнены коническими с противоположным направлением вершин конусов.
На чертеже приведена конструкция предлагаемого МЖУ.
МЖУ включает в себя два магнитных узла в виде постоянных магнитов 1 и 2 осевого намагничивания с полюсными наконечниками 3,4 и 5,6, магнитопровод 7, образующий неподвижные соединения с наконечниками 4 и 5, уплотняемый вал 8, подшипник 9 скольжения из антифрикционного материала, который центрируется по наружному диаметру в выточках полюсных наконечников 3 и 6, ФЖ 10 в рабочих зазорах и в зазоре между подшипником 9 и валом, а также кольцевой проточке-емкости 11 в середине подшипника.
Для создания неравномерного магнитного поля в рабочих зазорах б1 и б2 на полюсных наконечниках 3 и 6 выполнены кольцевые канавки. Для создания неравномерного магнитного поля в осевом направлении в зоне подшипника 9 поверхности полюсных наконечников 4 и 5, примыкающие к подшипнику, выполнены коническими и с противоположным направлением вершин конусов. Для обеспечения принудительной подачи ФЖ 10 из проточки-емкости 11 в зону трения под действием неравномерного магнитного поля в зоне подшипника 9 ширина кольцевой проточки-емкости 11 превышает ширину магнитопровода 7. Постоянные магниты 1 и 2 с полюсными наконечниками 3,4 и 5,6, магнитопровод 7, вал 8 и ФЖ 10 в уплотняемых зазорах б1 и б2 образуют замкнутую магнитную цепь, соответствующих потоку Ф на чертеже. Магнитная сила, возникающая в результате взаимодействия ФЖ 10 с полем постоянных магнитов 1 и 2, препятствует вытеканию ФЖ под действием перепада давления из зазоров б1 и б2. Величина этой силы зависит от магнитных характеристик ФЖ, индукции в зазорах б1 и б2 и пропорциональна градиенту магнитного поля в указанных зазорах.
Под действием неравномерного магнитного поля с осевом направлении ФЖ 10 принудительно поступает из проточки-емкости 11 в зону трения, обеспечивая надежную смазку подшипника 9. Это позволяет увеличить ресурс подшипника и уплотнения в целом.
Технико-экономический эффект предложенного технического решения в сравнении с прототипом заключается в повышении несущей способности подшипника, а также надежности его смазки. Несущая способность подшипника скольжения, как видно из (1), пропорциональна квадрату отношения l/d. Увеличение l/d возможно за счет увеличения длины подшипника l. В предлагаемом МЖУ длина подшипника составляет
L= l+2(lп.м.+lп.н), (2) где l - максимальная длина подшипника в прототипе, соответствующая расстоянию между магнитными узлами;
lп.м. - длина постоянная магнита 1 (или 2);
lп.н. - длина полюсного наконечника 4 (или 5).
Так как L>l, то несущая способность подшипника предлагаемого МЖУ значительно превосходит несущую способность подшипника в прототипе.
Надежная смазка подшипника возможна только в случае принудительной подачи ФЖ как смазки в зону трения за счет неравномерного магнитного поля в осевом направлении в зоне подшипника. В прототипе неравномерное магнитное поле предлагается создать за счет выполнения торцовых поверхностей полюсных наконечников, примыкающих к подшипнику, клинообразными или гиперболическими. Клинообразная форма образуется выполнением полюсных наконечников по наружному диаметру коническими. Однако такое выполнение торцовых поверхностей полюсных наконечников приводит к появлению кольцевой пробки ФЖ на участке минимального расстояния между ними, которая препятствует поступлению ФЖ в зону трения. В случае, если минимальное расстояние между полюсными наконечниками равно или меньше толщины подшипника, принудительная подача ФЖ в зону трения за счет неравномерного магнитного поля исключена.
В предлагаемом МЖУ поверхности внутренних полюсных наконечников, примыкающие к подшипнику скольжения, выполнены коническими с противоположным направлением вершин конусов. Это позволяет создать неравномерное магнитное поле в осевом направлении в зоне подшипника. Последнее, в свою очередь, обеспечивает принудительную подачу ФЖ в зону трения из проточки-емкости 11. Таким образом, в предлагаемом МЖУ осуществлена надежная смазка подшипника. Это позволяет увеличить ресурс подшипника и уплотнения в целом.
Формула изобретения: 1. МАГНИТОЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее два магнитных узла в виде постоянных магнитов осевого намагничивания с полюсными наконечниками, охватывающих вращающийся вал, ферромагнитную жидкость и подшипник скольжения, установленный между магнитными узлами, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевым магнитопроводом, установленным между внутренними полюсными наконечниками магнитных узлов и неподвижно соединенным с ними, а подшипник скольжения установлен между другими полюсными наконечниками магнитных узлов, образующих с валом рабочие зазоры.
2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что поверхности внутренних полюсных наконечников, примыкающие к подшипнику скольжения, выполнены коническими с противоположным направлением вершин конусов.