RU166069U1

RU166069U1 - MAGNETIC COUPLING

Info

Publication number: RU166069U1
Application number: RU2016121710/11U
Authority: RU
Inventors: Юрий Апполоньевич Сазонов; Михаил Альбертович Мохов
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Магнитная муфта, содержащая концентрично расположенные наружную полумуфту с постоянными магнитами, выполненную в сборе с валом и установленную в опорах, внутреннюю полумуфту, выполненную в сборе с дополнительным валом и установленную в дополнительных опорах, в боковых выемках которой размещен, по меньшей мере, один подвижный ролик, контактирующий с внутренней поверхностью неподвижного экрана, размещенного между полумуфтами, и с выполненной во внутренней полумуфте упорной поверхностью, отличающаяся тем, что неподвижный экран выполнен в виде установленных концентрично наружного и внутреннего экрана, в зазоре между которыми размещен теплоизолирующий материал с образованием теплоизолирующего экрана.A magnetic coupling comprising a concentrically arranged outer coupling half with permanent magnets assembled with a shaft and installed in supports, an internal coupling half assembled with an additional shaft and mounted in additional bearings, at least one movable roller is located in its side recesses in contact with the inner surface of the fixed screen located between the coupling halves, and with a thrust surface made in the inner coupling half, characterized in that the fixed screen is made in the form of a concentrically mounted outer and inner screen, in the gap between which a heat-insulating material is placed with the formation of a heat-insulating screen.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может применяться в нефтяной и газовой промышленности в системах передачи и преобразования энергии, в том числе, в тепловых генераторах.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in the oil and gas industry in energy transmission and conversion systems, including heat generators.

Известна магнитная муфта для привода вертикального герметизированного вала, содержащая концентрично расположенные наружную полумуфту, неподвижный экран и внутреннюю полумуфту, выполненную в сборе с валом и установленную в опорах с возможностью аксиального смещения. Причем с целью повышения нагрузочной способности и увеличения надежности внутренняя полумуфта снабжена шайбой из магнитомягкого материала, закрепленной на ее торце с противоположной стороны вала против внутреннего торца экрана, на наружном торце которого размещена дополнительная магнитная система (SU 1193756, 1985).Known magnetic coupling for the drive of a vertical sealed shaft, containing concentrically arranged outer coupling half, a fixed screen and an inner coupling half, assembled with the shaft and mounted in supports with axial displacement. Moreover, in order to increase the load capacity and increase reliability, the inner coupling half is equipped with a washer of soft magnetic material, mounted on its end from the opposite side of the shaft against the inner end of the screen, on the outer end of which an additional magnetic system is placed (SU 1193756, 1985).

Недостаток известного устройства заключается в том, что у известной магнитной муфты снижается передаваемый крутящий момент при эксплуатации в условиях высоких температур, что обусловлено изменением свойств постоянного магнита при повышении температуры.A disadvantage of the known device is that the known magnetic coupling reduces the transmitted torque during operation at high temperatures, due to a change in the properties of the permanent magnet with increasing temperature.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по конструктивному исполнению является магнитная муфта, содержащая концентрично расположенные наружную полумуфту, выполненную в сборе с валом и установленную в опорах, неподвижный экран и внутреннюю полумуфту, выполненную в сборе с дополнительным валом и установленную в дополнительных опорах. Во внутренней полумуфте размещен, по крайней мере, один подвижный ролик, контактирующий с внутренней поверхностью неподвижного экрана и с выполненной во внутренней полумуфте упорной поверхностью (RU 160267, 2016).Closest to the claimed technical solution for the design is a magnetic coupling containing concentrically arranged outer coupling half, assembled with a shaft and installed in the bearings, a fixed screen and an inner coupling half, assembled with an additional shaft and installed in additional bearings. At least one movable roller is placed in the inner coupling half, which is in contact with the inner surface of the fixed screen and with the contact surface made in the inner coupling half (RU 160267, 2016).

Недостаток известного устройства заключается в том, что у известной магнитной муфты снижается передаваемый крутящий момент при эксплуатации в условиях высоких температур, поскольку нагрев внутренней полумуфты и нагрев неподвижного экрана приводят к рассеиванию тепловой энергии и к перегреву постоянных магнитов на наружной полумуфте.A disadvantage of the known device is that the known magnetic coupling reduces the transmitted torque when operating at high temperatures, since heating the inner coupling half and heating the stationary screen leads to dissipation of thermal energy and overheating of the permanent magnets on the outer coupling half.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является стабилизация крутящего момента на валу при изменении температурных условий работы муфты.The technical problem, the solution of which the present technical solution is directed, is the stabilization of the torque on the shaft when changing the temperature conditions of the coupling.

Техническим результатом является исключение потерь тепловой энергии и снижение перегрева постоянных магнитов на наружной полумуфте.The technical result is to eliminate the loss of thermal energy and reduce overheating of permanent magnets on the outer coupling half.

Указанный технический результат достигается тем, что магнитная муфта содержит концентрично расположенные наружную полумуфту с постоянными магнитами, выполненную в сборе с валом и установленную в опорах, внутреннюю полумуфту, выполненную в сборе с дополнительным валом и установленную в дополнительных опорах, в боковых выемках которой размещен, по меньшей мере, один подвижный ролик, контактирующий с внутренней поверхностью неподвижного экрана, размещенного между полумуфтами, и с выполненной во внутренней полумуфте упорной поверхностью, причем неподвижный экран выполнен в виде установленных концентрично наружного и внутреннего экрана, в зазоре между которыми размещен теплоизолирующий материал с образованием теплоизолирующего экрана.The specified technical result is achieved in that the magnetic coupling contains a concentrically arranged external coupling half with permanent magnets, assembled with a shaft and installed in the supports, an internal coupling coupling, assembled with an additional shaft and installed in additional bearings, in the side recesses of which is located at least one movable roller in contact with the inner surface of the stationary screen located between the coupling halves, and with a thrust surface made in the inner coupling half , The fixed shield is in the form of concentrically mounted outer and inner shield, the gap between which a thermally insulating material to form a heat-insulating screen.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена магнитная муфта, на фиг.2 показан разрез А-А по фиг. 1, на фиг. 3 изображен неподвижный экран.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a magnetic coupling, FIG. 2 shows a section AA in FIG. 1, in FIG. 3 shows a fixed screen.

Магнитная муфта содержит концентрично расположенные наружную полумуфту 1 с постоянными магнитами 2, выполненную в сборе с валом 3 и установленную в опорах 4, и внутреннюю полумуфту 5, выполненную в сборе с дополнительным валом 6 и установленную в дополнительных опорах 7. В боковых выемках внутренней полумуфты 5 размещен, по меньшей мере, один подвижный ролик 8, контактирующий с выполненной во внутренней полумуфте 5 упорной поверхностью 9 и с внутренней поверхностью неподвижного экрана 10. Неподвижный экран 10 размещен между полумуфтами 1 и 5 и выполнен в виде установленных концентрично наружного экрана 11 и внутреннего экрана 12, в зазоре между которыми размещен теплоизолирующий материал, образующий теплоизолирующий экран 13. Наружный экран 11, внутренний экран 12 и теплоизолирующий экран 13 имеют осесимметричные формы относительно оси 14 (фиг. 3).The magnetic coupling contains a concentrically arranged outer coupling half 1 with permanent magnets 2, assembled with a shaft 3 and installed in the bearings 4, and an inner coupling half 5, assembled with an additional shaft 6 and installed in the additional bearings 7. In the side recesses of the inner coupling 5 at least one movable roller 8 is placed in contact with the thrust surface 9 made in the inner coupling half 5 and with the inner surface of the stationary screen 10. A fixed screen 10 is placed between the coupling halves 1 and 5 and it is filled in the form of a concentric mounted outer screen 11 and the inner screen 12, in the gap between which is placed a heat-insulating material forming a heat-insulating screen 13. The outer screen 11, the inner screen 12 and the heat-insulating screen 13 have axisymmetric shapes with respect to axis 14 (Fig. 3).

Магнитная муфта работает следующим образом.Magnetic coupling works as follows.

С использованием какого-либо приводного устройства (которое не показано на фигурах) приводится во вращение наружная полумуфта 1, выполненная в сборе с валом 3 и установленная в опоре 4. Наружная полумуфта 1 оснащена постоянными магнитами 2, и при вращении постоянные магниты 2 формируют вращающееся магнитное поле. Неподвижный экран 10 выполнен из немагнитного материала, что позволяет замкнуть магнитный поток магнитов 2 через подвижные ролики 8, при этом за счет сил магнитного взаимодействия ролики 8 вовлекаются во вращательное движение вслед за магнитами 2. Ролики 8 могут быть выполнены из углеродистой стали или другого железосодержащего материала. Ролики 8 могут иметь цилиндрическую рабочую поверхность, коническую рабочую поверхность. Также подвижные ролики 8 могут иметь несколько цилиндрических рабочих поверхностей разного диаметра или несколько конических поверхностей в соответствии с кинематикой движения подвижного ролика по опорной поверхности соответствующей формы. Ролики 8 движутся по внутренней поверхности неподвижного экрана 10. Количество подвижных роликов 8 может увеличиваться в зависимости от требуемого крутящего момента. Каждый подвижный ролик 8 контактирует с упорной поверхностью 9, выполненной во внутренней полумуфте 5. При таком контактном взаимодействии крутящий момент передается на внутреннюю полумуфту 5, выполненную в сборе с дополнительным валом 6 и установленную в дополнительной опоре 7. Внутренняя полумуфта 5 и дополнительный вал 6 за счет передаваемого крутящего момента приводятся во вращение. Энергия с дополнительного вала 6 передается другим исполнительным механизмам, которые на фигурах не показаны (это, к примеру, может быть рабочее колесо насоса в составе теплового генератора с контуром циркуляции теплоносителя). Внутренняя полумуфта 5 может быть выполнена из немагнитного материала.Using any drive device (which is not shown in the figures), the outer coupling half 1 is assembled, assembled with the shaft 3 and mounted in the support 4. The outer coupling half 1 is equipped with permanent magnets 2, and during rotation the permanent magnets 2 form a rotating magnetic field. The fixed screen 10 is made of non-magnetic material, which allows you to close the magnetic flux of magnets 2 through the movable rollers 8, while due to the forces of magnetic interaction, the rollers 8 are involved in the rotational movement after the magnets 2. The rollers 8 can be made of carbon steel or other iron-containing material . The rollers 8 may have a cylindrical working surface, a conical working surface. Also, the movable rollers 8 may have several cylindrical working surfaces of different diameters or several conical surfaces in accordance with the kinematics of the movement of the moving roller along the supporting surface of the corresponding shape. The rollers 8 move along the inner surface of the stationary screen 10. The number of movable rollers 8 can increase depending on the required torque. Each movable roller 8 is in contact with a thrust surface 9 made in the inner coupling half 5. With this contact interaction, the torque is transmitted to the inner coupling half 5, assembled with an additional shaft 6 and installed in the additional support 7. The inner coupling half 5 and the additional shaft 6 the transmitted torque is driven into rotation. The energy from the additional shaft 6 is transmitted to other actuators, which are not shown in the figures (this, for example, may be the impeller of the pump as part of a heat generator with a coolant circulation circuit). The inner coupling half 5 may be made of non-magnetic material.

Неподвижный экран 10 содержит установленные с зазором наружный экран 11 и внутренний экран 12, а в зазоре между наружным экраном 11 и внутренним экраном 12 размещен теплоизолирующий экран 13. Теплоизолирующий экран 13 выполнен из теплоизоляционного конструкционного материала, который препятствует передаче тепловой энергии через неподвижный экран 10. При этом исключается перегрев постоянных магнитов 2, и соответственно исключается потеря магнитных свойств у постоянных магнитов 2.The fixed screen 10 comprises an outer screen 11 and an inner screen 12 installed with a gap, and a heat-insulating screen 13 is placed in the gap between the outer screen 11 and the inner screen 12. The heat-insulating screen 13 is made of a heat-insulating structural material that prevents the transfer of thermal energy through the fixed screen 10. This eliminates the overheating of the permanent magnets 2, and accordingly eliminates the loss of magnetic properties of the permanent magnets 2.

Наружный экран 11, внутренний экран 12 и теплоизолирующий экран 13 расположены концентрично и имеют осесимметричные формы относительно оси 14. Опора 4, дополнительная опора 7 обеспечивают условия для вращения вала 3 и дополнительного вала 6 вокруг оси 14. Концентричное расположение экранов 11, 12, 13 обеспечивает условия для передачи механической энергии с обеспечением вращательного движения наружной полумуфты 1 и внутренней полумуфты 5. Внутренняя полумуфта 5 может быть заполнена жидким теплоносителем (в составе теплового генератора) и способна работать при высоких температурах, поскольку не содержит постоянных магнитов, подверженных негативному влиянию процесса (температурного) нагрева. Теплоизолирующий экран 13 останавливает тепловой поток через неподвижный экран 10, исключая нагрев постоянных магнитов 2 на наружной полумуфте 1 и исключая потери тепловой энергии. А постоянство температуры магнитов обеспечивает постоянство характеристик муфты по передаваемому крутящему моменту. Исключение потерь тепловой энергии обеспечивает постоянство характеристик технической системы по передаваемой мощности (например, в тепловом генераторе, где механическая энергия передается через магнитную муфту к рабочему колесу насоса, заполненного жидким теплоносителем).The outer screen 11, the inner screen 12 and the heat-insulating screen 13 are arranged concentrically and have axisymmetric shapes relative to the axis 14. The support 4, the additional support 7 provide conditions for the rotation of the shaft 3 and the additional shaft 6 around the axis 14. The concentric arrangement of the screens 11, 12, 13 provides conditions for the transfer of mechanical energy with the provision of rotational motion of the outer coupling half 1 and the inner coupling half 5. The inner coupling half 5 may be filled with a heat transfer fluid (as part of a heat generator) and is capable of operate at high temperatures, since it does not contain permanent magnets that are susceptible to the negative influence of the (temperature) heating process. The heat-insulating screen 13 stops the heat flow through the stationary screen 10, excluding the heating of permanent magnets 2 on the outer coupling half 1 and eliminating the loss of thermal energy. And the constancy of the temperature of the magnets ensures the constancy of the coupling characteristics in terms of transmitted torque. The exclusion of heat energy losses ensures the constant characteristics of the technical system in terms of transmitted power (for example, in a heat generator, where mechanical energy is transmitted through a magnetic coupling to the impeller of a pump filled with a liquid coolant).

Таким образом, решается техническая проблема по стабилизации крутящего момента на валу при изменении температурных условий работы. Заявляемое техническое решение обеспечивает постоянство характеристик муфты по передаваемому крутящему моменту и по передаваемой мощности, при эксплуатации в условиях высоких температур.Thus, the technical problem of stabilizing the torque on the shaft when changing the temperature conditions of work is solved. The claimed technical solution ensures the constancy of the coupling characteristics in terms of transmitted torque and transmitted power, when operating at high temperatures.

Claims

A magnetic coupling comprising a concentrically arranged outer coupling half with permanent magnets assembled with a shaft and installed in supports, an internal coupling half assembled with an additional shaft and installed in additional bearings, at least one movable roller is located in the side recesses thereof in contact with the inner surface of the fixed screen located between the coupling halves, and with a thrust surface made in the inner coupling half, characterized in that the fixed screen is made in the form of a concentrically mounted outer and inner screen, in the gap between which a heat-insulating material is placed with the formation of a heat-insulating screen.