RU2407936C2

RU2407936C2 - Magnetic-liquid packing of non-magnetic shaft

Info

Publication number: RU2407936C2
Application number: RU2009104184/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Перминов (RU); Сергей Михайлович Перминов; Анастасия Сергеевна Перминова (RU); Анастасия Сергеевна Перминова; Юрий Борисович Казаков (RU); Юрий Борисович Казаков
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-12-27
Also published as: RU2009104184A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: in magnetic-liquid packing of non-magnetic shaft magnetic system of sealing is made in form of bushing out of magnetic conducting material enveloping shaft with gap. On surface of the bushing facing the shaft there are made grooves. On ends of external surface of the bushing there are made lugs adjoining opposite poles of the magnet. Efficiency of packing is raised due to grooves on surface of the shaft facing bushing; the grooves are made in form of a dovetail and filled with a diamagnetic material.

EFFECT: simplified design of packing and its maintenance, increased processability and reliability.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике и может применяться в машиностроении для уплотнения немагнитных валов.The invention relates to a sealing technique and can be used in mechanical engineering for sealing non-magnetic shafts.

Известно магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала (Фертман В.Е. Магнитные жидкости - естественная конвекция и тепломассообмен. Мн., «Наука и техника», 1978, с.55, рис.21.6), содержащее кольцевой постоянный магнит, магнитные полюсы, которые концентрируют магнитное поле в кольцевом объеме между магнитными полюсами, примыкающими к немагнитному валу (аналог).Known magneto-fluid sealing of a non-magnetic shaft (Fertman VE Magnetic fluids - natural convection and heat and mass transfer. Mn., "Science and Technology", 1978, p.55, Fig.21.6), containing a ring permanent magnet, magnetic poles that concentrate magnetic field in the annular volume between the magnetic poles adjacent to the non-magnetic shaft (analog).

Его недостатком является низкая удерживающая способность. Это обусловлено тем, что уплотнение позволяет создать одно магнитожидкостное кольцо с невысокой удерживающей способностью.Its disadvantage is the low holding capacity. This is due to the fact that the seal allows you to create one magneto-liquid ring with a low holding capacity.

Известно магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала (А.с. СССР №934106, МПК F16J 15/40), содержащее кольцевой постоянный магнит, полюсные наконечники, между которыми установлены дополнительные полюсные проставки, которые выполнены из ферромагнитного материала и изолированы друг от друга немагнитными втулками.Known magneto-liquid seal of a non-magnetic shaft (AS USSR No. 934106, IPC F16J 15/40), containing an annular permanent magnet, pole pieces, between which are installed additional pole spacers, which are made of ferromagnetic material and isolated from each other by non-magnetic bushings.

Недостатками уплотнения являются сложность конструкции и низкая надежность.The disadvantages of the seal are the design complexity and low reliability.

Конструкция сложна тем, что состоит из множества деталей, которые должны быть точно установлены относительно друг друга, изолированы в магнитном плане, а соединительные поверхности загерметизированы. Низкая надежность - следствие сложной конструкции.The design is complex in that it consists of many parts that must be precisely installed relative to each other, insulated in the magnetic plane, and the connecting surfaces are sealed. Low reliability is a consequence of a complex design.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в упрощении конструкции уплотнения, в повышении технологичности изготовления и обслуживания, в повышении надежности.The technical result achieved by the invention is to simplify the design of the seal, to increase the manufacturability of manufacture and maintenance, to increase reliability.

Технический результат достигается тем, что в магнитожидкостном уплотнении немагнитного вала, содержащем магнитную систему с постоянным магнитом и магнитной жидкостью, магнитная система уплотнения выполнена в виде втулки из магнитопроводящего материала, которая охватывает вал с зазором, на поверхности втулки, обращенной к валу, выполнены кольцевые канавки, которые заполнены диамагнитным материалом, а по краям наружной поверхности втулки расположены выступы, примыкающие к противоположным полюсам магнита. Выполнение канавок на поверхности втулки, обращенной к валу, в форме ласточкиного хвоста повышает эффективность уплотнения.The technical result is achieved by the fact that in the magneto-liquid seal of a non-magnetic shaft containing a magnetic system with a permanent magnet and magnetic fluid, the magnetic sealing system is made in the form of a sleeve of magnetically conductive material that covers the shaft with a gap, annular grooves are made on the surface of the sleeve facing the shaft which are filled with diamagnetic material, and along the edges of the outer surface of the sleeve there are protrusions adjacent to the opposite poles of the magnet. The implementation of the grooves on the surface of the sleeve facing the shaft in the form of a dovetail increases the efficiency of the seal.

На чертеже показана конструкция магнитожидкостного уплотнения немагнитного вала. Втулка 1, выполненная из магнитопроводящего материала (Ст.3÷Ст.10), охватывает немагнитный вал 2 с зазором 3. На поверхности втулки 1, обращенной к валу, выполнены кольцевые канавки 4. Канавки 4 в глубину практически полностью пересекают втулку 1. Толщина втулки между дном кольцевой канавки и наружной поверхностью втулки незначительная и может составлять десятые доли миллиметра. Канавки 4 заполнены диамагнитным материалом. По краям наружной поверхности втулки расположены выступы 5, которые примыкают к разноименным полюсам постоянного магнита 6. В зазор между втулкой 1 и валом 2 введена магнитная жидкость 7, которая образует под воздействием магнитного поля герметичные кольца.The drawing shows the design of the magnetic fluid seal of a non-magnetic shaft. A sleeve 1 made of a magnetically conductive material (St.3 ÷ St.10) covers a non-magnetic shaft 2 with a gap 3. On the surface of the sleeve 1 facing the shaft, annular grooves are made 4. Grooves 4 in depth almost completely intersect the sleeve 1. Thickness the sleeve between the bottom of the annular groove and the outer surface of the sleeve is negligible and may amount to tenths of a millimeter. The grooves 4 are filled with diamagnetic material. On the edges of the outer surface of the sleeve there are protrusions 5 that are adjacent to the opposite poles of the permanent magnet 6. Magnetic liquid 7 is introduced into the gap between the sleeve 1 and the shaft 2, which forms airtight rings under the influence of a magnetic field.

Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 6 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток выходит из северного полюса, проходит через примыкающий к нему выступ втулки 5, проходит по втулке 1, пересекая канавки 4, и через противоположный выступ 5 замыкается на южный полюс магнита. Поперечное сечение втулки в области канавок мало, поэтому материал втулки 4 здесь входит в состояние насыщения, обеспечивая существенное падение магнитного потенциала. За счет этого в канавках создается повышенная напряженность магнитного поля. Если канавки выполнить с сечением в форме ласточкиного хвоста, то магнитное поле в канавках перераспределится и максимальная напряженность магнитного поля будет расположена у зазора 3 между втулкой 1 и валом 2. В эти зоны с максимальной напряженностью магнитного поля втягивается магнитная жидкость 7 и образует герметичные кольца, перекрывающие зазор 3 и препятствующие прохождению через него уплотняемой среды. Каждое магнитожидкостное кольцо способно воспринимать перепад давлений, зависящий от напряженности поля в зазоре и магнитных свойств магнитной жидкости. Перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов давлений всех магнитожидкостных колец в зазоре.Sealing works as follows. The permanent magnet 6 in the seal serves as a source of magnetic field. The magnetic flux created by him leaves the north pole, passes through the adjacent protrusion of the sleeve 5, passes through the sleeve 1, intersecting the grooves 4, and through the opposite protrusion 5 closes to the south pole of the magnet. The cross section of the sleeve in the region of the grooves is small, therefore, the material of the sleeve 4 here enters a saturation state, providing a significant decrease in the magnetic potential. Due to this, increased magnetic field strength is created in the grooves. If the grooves are made with a dovetail section, the magnetic field in the grooves will be redistributed and the maximum magnetic field strength will be located at the gap 3 between the sleeve 1 and the shaft 2. Magnetic fluid 7 is drawn into these zones with a maximum magnetic field strength and forms tight rings, overlapping the gap 3 and preventing the passage through it of a sealed medium. Each magneto-liquid ring is capable of perceiving a pressure differential, depending on the field strength in the gap and the magnetic properties of the magnetic fluid. The pressure differential held by the seal is determined by the sum of the pressure drops of all the magneto-liquid rings in the gap.

Особенностью конструкции данного уплотнения является его простота. Канавки 4 на внутренней поверхности втулки 1 могут иметь различную форму, но наиболее эффективна форма в форме ласточкиного хвоста, так как обеспечивает более рациональное распределение магнитного поля в канавке. Канавки 4 можно не заполнять диамагнитным материалом. Но заполнение канавок диамагнитным материалом снижает магнитный поток, замыкающийся между стенками канавки, повышая напряженность поля в уплотняемом зазоре, а следовательно, удерживающую способность уплотнения. Использование диамагнитного материала с упругими механическими свойствами увеличивает механическую жесткость и прочность втулки 1, что повышает технологичность сборки и упрощает обслуживание уплотнения.A design feature of this seal is its simplicity. The grooves 4 on the inner surface of the sleeve 1 may have a different shape, but the shape of the dovetail is most effective, as it provides a more rational distribution of the magnetic field in the groove. Grooves 4 may not be filled with diamagnetic material. But filling the grooves with diamagnetic material reduces the magnetic flux that closes between the walls of the groove, increasing the field strength in the sealing gap, and therefore the holding capacity of the seal. The use of a diamagnetic material with elastic mechanical properties increases the mechanical rigidity and strength of the sleeve 1, which increases the manufacturability of the assembly and simplifies the maintenance of the seal.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию уплотнения и его обслуживание, повысить технологичность изготовления уплотнения и его надежность.Thus, the present invention allows to simplify the design of the seal and its maintenance, to increase the manufacturability of the seal and its reliability.

Claims

1. Magnetic-liquid seal of a non-magnetic shaft containing a permanent magnet magnetic system and magnetic fluid, characterized in that the magnetic sealing system is made in the form of a sleeve of magnetically conductive material, covering the shaft with a gap, annular grooves are made on the surface of the sleeve facing the shaft, which filled with diamagnetic material, and along the edges of the outer surface of the sleeve there are protrusions adjacent to the opposite poles of the magnet.

2. The magneto-liquid seal of the non-magnetic shaft according to claim 1, characterized in that the grooves on the surface of the sleeve facing the shaft are made in the form of a dovetail.