Магнитожидкостное уплотнение

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации вращающихся валов в химическом и биологическом машиностроении, электротехнологическом и вакуумном оборудовании. Техническим результатом предлагаемого устройства является возможность плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения. Это достигается за счет того, что подвижная часть составного полюса собрана из двух скрепленных между собой магнитопроводного и немагнитопроводного колец, а на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижной части составного полюса и немагнитопроводного кольца подвижной части составного полюса выполнена резьба. Магнитожидкостное уплотнение работает следующим образом. Рабочий магнитный поток замыкается по пути: постоянный магнит, неподвижная часть составного полюса, рабочий зазор, вал, рабочий зазор, полюс, постоянный магнит и образует замкнутую магнитную цепь. Магнитная жидкость взаимодействует с полем постоянного магнита и удерживается в рабочем зазоре пондеромоторной силой, образуя препятствие для прохождения герметизируемой среды. Особенность данного МЖУ состоит в том, что в нем предусмотрена регулировка магнитного потока в рабочем зазоре, за счет изменения положения подвижной части составного полюса.

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации вращающихся валов в химическом и биологическом машиностроении, электротехнологическом и вакуумном оборудовании.

Известно магнитожидкостное уплотнение (МЖУ), принятое за прототип, которое состоит из неподвижного и подвижного полюсных наконечников. На наружной поверхности неподвижного полюсного наконечника расположен постоянный магнит, концентрически охватывающий уплотняемый вал. При этом подвижный полюсный наконечник, связанный упругим элементом с корпусом, выполнен из двух частей разделенных немагнитным кольцом и образует зазоры с магнитопроводной втулкой, установленной в корпусе и с уплотняемым валом. Зазоры заполнены магнитной жидкостью (А.С. СССР N 1343157, Кл. F16J 5/40).

Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения, без пульсаций перепада давлений.

Техническим результатом предлагаемого устройства является возможность плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения. Это достигается за счет того, что подвижная часть составного полюса собрана из двух скрепленных между собой магнитопроводного и немагнитопроводного колец, а на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижной части

составного полюса и немагнитопроводного кольца подвижной части составного полюса выполнена резьба.

На рисунке 1 представлено устройство МЖУ. МЖУ состоит из магнитного узла, включающего в себя постоянный магнит 1, намагниченный в радиальном направлении, к внутренней поверхности которого примыкает полюс 2. К наружной поверхности постоянного магнита 1 примыкает неподвижная часть составного полюса 3. Подвижная часть составного полюса выполнена из двух скрепленных между собой колец, одно из которых 4 изготовлено из магнитопроводного материала, а другое 5 из немагнитопроводного материала. На обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижной части составного полюса 3 и кольца 5 выполнена резьба. Полюс 2 и неподвижная часть составного полюса 3 крепятся друг к другу с помощью кольца 6, изготовленного из немагнитопроводного материала. Магнитный узел устанавливается в корпус 7. Статическое уплотнение 8 служит для герметизации соединения между магнитным узлом и корпусом. Рабочий зазор , образованный между валом 9 и внутренними цилиндрическими поверхностями полюсов 2 и 3, заполнен магнитной жидкостью. Вал 9 изготовлен из магнитопроводного материала.

В МЖУ могут применяться постоянные магниты в форме колец, намагниченные в радиальном направлении, или наборные магниты, например в форме пластин, как это показано на рис.1 (сечение «А-А»). В этом случае наружная поверхность полюса 2 и внутренняя поверхность неподвижной части составного полюса 3 обрабатываются (например, на фрезерном станке) для установки постоянных магнитов.

Магнитожидкостное уплотнение работает следующим образом.

Рабочий магнитный поток Ф замыкается по пути: постоянный магнит 1, неподвижная часть составного полюса 3, рабочий зазор , вал

9, рабочий зазор , полюс 2, постоянный магнит 1 и образует замкнутую магнитную цепь. Магнитная жидкость взаимодействует с полем постоянного магнита и удерживается в рабочем зазоре пондеромоторной силой, образуя препятствие для прохождения герметизируемой среды.

Особенность данного МЖУ состоит в том, что в нем предусмотрена регулировка магнитного потока в рабочем зазоре , за счет изменения положения подвижной части составного полюса.

При уменьшении зазора величина рабочего магнитного потока Ф, проходящего через рабочий зазор , уменьшается. Это приводит к снижению величины магнитной индукции в нем, а значит и к уменьшению пондеромоторной силы, действующей на магнитную жидкость. Магнитная жидкость меньше разрушается под воздействием магнитного поля, т.е. увеличивается ресурс работы МЖУ. При =0 (см. рис.2) большая часть магнитного потока, представляет собой поток рассеяния Ф_S, который замыкается через магнитопроводную часть 4 составного подвижного полюса. При этом величина магнитного потока Ф и магнитной индукции в рабочем зазоре минимальны, но достаточны для удержание магнитной жидкости в рабочем зазоре без перепада давлений. В этом случае уменьшается действие пондеромоторной силы на магнитную жидкость, что предотвращает изменение ее свойств до начала эксплуатации.

При таком положении подвижной части составного полюса МЖУ может храниться до начала эксплуатации. Изменение величины магнитного потока Ф в рабочем зазоре МЖУ, за счет изменения положения подвижной части составного полюса, позволяет производить настройку МЖУ в зависимости от требуемых условий эксплуатации.

Величина удерживаемого перепада давлений зависит от характеристик материалов постоянных магнитов и магнитопровода,

размеров и формы зубцов, выполненных на полюсе 2 и неподвижной части 3 составного полюса, величины магнитной индукции в рабочих зазорах и свойств магнитной жидкости.

Такая конструкция позволяет обеспечить плавное регулирование величины магнитного потока, тем самым добиться оптимальных параметров магнитного поля в рабочих зазорах уплотнения при различных эксплуатационных режимах.

Предлагаемую конструкцию целесообразно использовать для герметизации валов вакуумного и электротехнологического оборудования, химических и биологических реакторов, к которым предъявляются жесткие требования по герметичности.

Магнитожидкостное уплотнение, состоящее из магнитного узла, включающего постоянный магнит, к поверхностям которого примыкают два полюса, охватывающие вал, отличающееся тем, что один полюс выполнен составным, причем его подвижная часть собрана из двух скрепленных между собой магнитопроводного и немагнитопроводного колец, а на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижной части составного полюса и немагнитопроводного кольца подвижной части составного полюса выполнена резьба.