RU2458271C2 - Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft - Google Patents
Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458271C2 RU2458271C2 RU2010116562/06A RU2010116562A RU2458271C2 RU 2458271 C2 RU2458271 C2 RU 2458271C2 RU 2010116562/06 A RU2010116562/06 A RU 2010116562/06A RU 2010116562 A RU2010116562 A RU 2010116562A RU 2458271 C2 RU2458271 C2 RU 2458271C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- shaft
- pole
- elements
- fluid
- Prior art date
Links
Images
Abstract
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 (Авторское свидетельство СССР №889988, МПК F16J 15/40), содержащее постоянный магнит с полюсными наконечниками, концентрирующими магнитное поле в кольцевом зазоре между ними. На валу установлен немагнитный диск, входящий в зазор с магнитной жидкостью, образованный полюсными наконечниками и диамагнитными втулками.Known magneto-liquid seal of a non-magnetic shaft (USSR Author's Certificate No. 889988, IPC F16J 15/40) containing a permanent magnet with pole pieces concentrating the magnetic field in the annular gap between them. A non-magnetic disk is installed on the shaft, which enters the gap with magnetic fluid, formed by pole tips and diamagnetic bushings.
Недостатками уплотнения являются: невысокий удерживаемый перепад давлений, низкая надежность, сложность конструкции.The disadvantages of the seal are: low held differential pressure, low reliability, design complexity.
Известно магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала (Фертман В.Е. Магнитные жидкости - естественная конвекция и тепломассообмен. Мн.: «Наука и техника», 1978, с.55, рис.21.б), содержащее кольцевой постоянный магнит, магнитные полюсы, которые концентрируют магнитное поле в кольцевом объеме между магнитными полюсами, примыкающими к немагнитному валу.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.b), containing an annular permanent magnet, magnetic poles, which concentrate the magnetic field in the annular volume between the magnetic poles adjacent to the non-magnetic shaft.
Его недостатком является низкий удерживаемый перепад давлений. Это обусловлено тем, что уплотнение позволяет создать одно магнитожидкостное кольцо с низкой удерживающей способностью, т.к. магнитное поле в зазоре между магнитными полюсами недостаточно эффективно сформировано. Максимальная напряженность магнитного поля наблюдается в зазоре между полюсными наконечниками и не определяет удерживающую способность магнитожидкостной пробки. Свойства пробки определяет напряженность поля потоков рассеяния, которая невысока.Its disadvantage is the low held pressure drop. This is due to the fact that the seal allows you to create one magneto-liquid ring with low holding capacity, because the magnetic field in the gap between the magnetic poles is not efficiently formed. The maximum magnetic field strength is observed in the gap between the pole pieces and does not determine the holding capacity of the magneto-liquid plug. The properties of the plug are determined by the field strength of the scattering flux, which is low.
Известно магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала (а.с. СССР №934106, М.кл. 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, M. CL F16J 15/40), containing an annular permanent magnet, pole pieces, between which are installed additional pole spacers, which are made of ferromagnetic material and are isolated from each other by non-magnetic bushings.
Данное уплотнение равноценно по действию и эффективности предыдущему (равноценно последовательной установке нескольких уплотнений предыдущей конструкции), но существенно сложнее в изготовлении.This seal is equivalent in effect and effectiveness to the previous one (equivalent to the sequential installation of several seals of the previous design), but significantly more difficult to manufacture.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении удерживаемого уплотнением перепада давления.The technical result achieved by the invention is to increase the differential pressure held by the seal.
Технический результат достигается тем, что в магнитожидкостном уплотнении немагнитного вала, содержащем магнит и примыкающие к нему полюсные приставки на поверхностях полюсных приставок, обращенных к немагнитному валу, выполнены кольцевые элементы - канавки, зубцы, выступы, концентраторы, имеющие острые кромки, обращенные к поверхности вала, а магнитная жидкость введена в зазор между валом и полюсными приставками. В частном случае исполнения магнитожидкостного уплотнения немагнитного вала элементы полюсных приставок выполнены в виде зубцов или канавок прямоугольной, треугольной, трапецеидальной формы либо в сочетании.The technical result is achieved by the fact that in the magneto-liquid seal of the non-magnetic shaft containing the magnet and adjacent pole attachments on the surfaces of the pole extensions facing the non-magnetic shaft, ring elements are made - grooves, teeth, protrusions, hubs having sharp edges facing the shaft surface and magnetic fluid is introduced into the gap between the shaft and the pole attachments. In the particular case of the execution of the magneto-liquid seal of the non-magnetic shaft, the elements of the pole attachments are made in the form of teeth or grooves of a rectangular, triangular, trapezoidal shape or in combination.
На фиг.1 показана конструкция уплотнения.Figure 1 shows the design of the seal.
На фиг.2 - зубец на полюсной приставке прямоугольной формы, положение магнитожидкостных пробок в зазоре и графическое представление распределения напряженности магнитного поля в рабочем зазоре уплотнения.In Fig.2 - a tooth on a pole attachment of a rectangular shape, the position of the magneto-liquid plugs in the gap and a graphical representation of the distribution of magnetic field strength in the working clearance of the seal.
На фиг.3 - зубец треугольной формы, положение магнитожидкостных пробок в зазоре и графическое представление распределения напряженности магнитного поля в рабочем зазоре уплотнения.Figure 3 - the tooth of a triangular shape, the position of the magnetic fluid plugs in the gap and a graphical representation of the distribution of magnetic field strength in the working clearance of the seal.
На фиг.4 - зубец трапецеидальной формы и положение магнитожидкостных пробок в зазоре.In Fig.4 - a trapezoidal tooth and the position of the magneto-liquid plugs in the gap.
На фиг.5 - элемент в виде канавки на полюсной приставке.Figure 5 - element in the form of grooves on a pole attachment.
Уплотнение устроено следующим образом. К торцевым поверхностям постоянного магнита 1 примыкают полюсные приставки 2, охватывающие немагнитный вал 3. На поверхностях полюсных приставок 2, обращенных к немагнитному валу 3, выполнены кольцевые элементы 4 - канавки, зубцы, выступы, концентраторы, имеющие острые кромки, обращенные к поверхности вала. На фиг.2 показан частный случай исполнения кольцевых элементов на полюсной приставке в виде прямоугольных зубцов. Могут применяться кольцевые элементы и других видов, как на фиг.3 - в виде треугольных зубцов, как на фиг.4 - в виде трапецеидальных зубцов, как на фиг.5 - в виде канавок, но должно соблюдаться условие, что их острые кромки располагаются как можно ближе к уплотняемому валу. Кольцевые элементы 4 могут располагаться только на полюсных приставках 2. Магнитная жидкость введена в зазор 5 между валом и полюсными приставками и образует отдельные магнитожидкостные кольца 6, расположенные в области кромок кольцевых элементов 4.The seal is arranged as follows. The end faces of the
Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 1 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток проходит через полюсные приставки 2 и замыкается через пространство между ними. Т.к. вал 3 немагнитный, он не участвует в формировании пути магнитного потока. Полюсные приставки в сечении имеют треугольную форму, чтобы обеспечить прохождение большей части магнитного потока системы через вал, следовательно, через зазоры между полюсными приставками и валом. Элементы полюсных приставок (зубцы, выступы, канавки, концентраторы), выполненные на поверхностях полюсов, обращенных к валу, практически не влияют на величину общего магнитного потока, но перераспределяет его около поверхности полюсов. При удалении от поверхности полюсов напряженность поля выравнивается. Элементы на поверхностях полюсов - зубцы, выступы, канавки, концентраторы имеют острые кромки, около которых существует локальный всплеск напряженности магнитного поля. Напряженность магнитного поля быстро убывает при удалении от кромки в любом направлении. Магнитная жидкость втягивается магнитным полем в зоны, где поле имеет максимальную напряженность и образует кольца с повышенным внутренним давлением. Уплотнение устроено таким образом, что кромки элементов расположены около поверхности вала, поэтому магнитожидкостное кольцо перекрывает зазор и препятствует прохождению через него уплотняемой среды.Sealing works as follows. The
Каждое магнитожидкостное кольцо способно воспринимать перепад давлений, который определяется по формуле:Each magneto-liquid ring is capable of perceiving a pressure drop, which is determined by the formula:
где µ0 - магнитная постоянная,where µ 0 is the magnetic constant,
М - намагниченность магнитной жидкости,M is the magnetization of the magnetic fluid,
Н - напряженность магнитного поля в зазоре,N is the magnetic field strength in the gap,
Hmax и Hmin - максимальная и минимальная напряженности магнитного поля на границах магнитожидкостного кольца в момент удержания ею максимального перепада давлений.H max and H min - the maximum and minimum magnetic field strengths at the boundaries of the magneto-liquid ring at the moment it holds the maximum pressure drop.
Перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов давлений всех магнитожидкостных колец в зазоре.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 кромочного всплеска напряженности магнитного поля является быстрое убывание напряженности поля при удалении от кромки, поэтому отсюда вытекают два вывода. Первый - необходимо стремиться к уменьшению минимального зазора между полюсной приставкой и валом. Второй - размеры элементов на поверхностях полюсов - зубцов, выступов, канавок, концентраторов должны быть минимальных размеров. В зазоре уплотнения немагнитного вала вместо одного магнитожидкостного кольца с ограниченной удерживающей способностью (прототип) создается множество магнитожидкостных колец, которые обеспечивают суммарный удерживающий уплотнением перепад давления, который в несколько раз превышает перепад давления, удерживаемый прототипом таких же габаритов.A feature of the edge surge of the magnetic field strength is a rapid decrease in the field strength with distance from the edge; therefore, two conclusions follow from this. First, it is necessary to strive to reduce the minimum clearance between the pole attachment and the shaft. The second - the dimensions of the elements on the surfaces of the poles - teeth, protrusions, grooves, concentrators should be of a minimum size. Instead of one magneto-liquid ring with limited holding capacity (prototype), a plurality of magneto-liquid rings are created in the seal clearance of a non-magnetic shaft instead of one magneto-liquid ring, which provide a total differential pressure-retaining seal, which is several times higher than the differential pressure held by the prototype of the same dimensions.
Элементы полюсных приставок (зубцы, выступы, канавки, концентраторы) могут выполняться практически любой формы. Наиболее оптимальной следует признать прямоугольную, показанную на фиг.2, т.к. она обеспечивает сохранность рабочих кромок от повреждения при изготовлении и эксплуатации уплотнения (разборка, сборка узла).Elements of pole attachments (teeth, protrusions, grooves, hubs) can be performed in almost any form. The most optimal should be recognized as rectangular, shown in figure 2, because it ensures the safety of the working edges from damage during the manufacture and operation of the seal (disassembly, assembly node).
Таким образом, предлагаемое магнитожидкостное уплотнение позволяет увеличить удерживаемый перепад давлений практически и повысить надежность уплотнения.Thus, the proposed magneto-liquid seal allows you to increase the held differential pressure in practice and increase the reliability of the seal.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010116562/06A RU2458271C2 (en) | 2010-04-26 | 2010-04-26 | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010116562/06A RU2458271C2 (en) | 2010-04-26 | 2010-04-26 | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010116562A RU2010116562A (en) | 2011-11-10 |
RU2458271C2 true RU2458271C2 (en) | 2012-08-10 |
Family
ID=44996627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010116562/06A RU2458271C2 (en) | 2010-04-26 | 2010-04-26 | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2458271C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2531007C1 (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft |
RU2531482C1 (en) * | 2013-05-15 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid shaft seal ps36 |
RU2532456C1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps37 |
RU2533610C1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps38 |
RU2534194C1 (en) * | 2013-07-04 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of nonmagnetic shaft with adjustable holding capacity ps39 |
RU2546377C1 (en) * | 2013-10-23 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3620584A (en) * | 1970-05-25 | 1971-11-16 | Ferrofluidics Corp | Magnetic fluid seals |
SU934106A1 (en) * | 1980-11-03 | 1982-06-07 | Ивановский Ордена "Знак Почета" Энергетический Институт Им.В.И.Ленина | Magnetic liquid seal |
RU2011081C1 (en) * | 1990-02-28 | 1994-04-15 | Кравцов Александр Иванович | Method of assembly of magnetic seal |
US6672592B1 (en) * | 1999-07-09 | 2004-01-06 | Nok Corporation | Magnetic fluid seal |
RU2302573C2 (en) * | 2004-12-20 | 2007-07-10 | Ивановский государственный энергетический университет | Magneto-liquid shaft packing |
-
2010
- 2010-04-26 RU RU2010116562/06A patent/RU2458271C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3620584A (en) * | 1970-05-25 | 1971-11-16 | Ferrofluidics Corp | Magnetic fluid seals |
SU934106A1 (en) * | 1980-11-03 | 1982-06-07 | Ивановский Ордена "Знак Почета" Энергетический Институт Им.В.И.Ленина | Magnetic liquid seal |
RU2011081C1 (en) * | 1990-02-28 | 1994-04-15 | Кравцов Александр Иванович | Method of assembly of magnetic seal |
US6672592B1 (en) * | 1999-07-09 | 2004-01-06 | Nok Corporation | Magnetic fluid seal |
RU2302573C2 (en) * | 2004-12-20 | 2007-07-10 | Ивановский государственный энергетический университет | Magneto-liquid shaft packing |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2531007C1 (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft |
RU2531482C1 (en) * | 2013-05-15 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid shaft seal ps36 |
RU2532456C1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps37 |
RU2533610C1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps38 |
RU2534194C1 (en) * | 2013-07-04 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of nonmagnetic shaft with adjustable holding capacity ps39 |
RU2546377C1 (en) * | 2013-10-23 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010116562A (en) | 2011-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2458271C2 (en) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft | |
TWI391578B (en) | Magneto-rheological fluid brake | |
AR083731A1 (en) | SYSTEM AND METHOD FOR SEPARATING FLUIDS AND CREATING MAGNETIC FIELDS | |
CN107956881A (en) | A kind of alternating expression device for sealing magnetic fluid | |
CN108980360B (en) | Magnetic source parallel type magnetic fluid sealing structure | |
CN107906207A (en) | A kind of series parallel type device for sealing magnetic fluid | |
RU2353840C1 (en) | Shaft magnetic fluid seal | |
JPWO2015141415A1 (en) | Rotor structure of rotating electrical machine | |
RU2302573C2 (en) | Magneto-liquid shaft packing | |
RU2015101644A (en) | NEW DEVICE | |
RU2296903C2 (en) | Magnetic fluid shaft seal | |
RU2315218C1 (en) | Magnetic-liquid sealing of shaft | |
CN108266533A (en) | A kind of staggered magnetic fluid sealing structure | |
JP6599875B2 (en) | Synchronous motor | |
RU2407936C2 (en) | Magnetic-liquid packing of non-magnetic shaft | |
RU2532456C1 (en) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps37 | |
RU159063U1 (en) | MAGNET FLUID SEAL | |
RU2531482C1 (en) | Magnetic fluid shaft seal ps36 | |
CN207584029U (en) | A kind of alternating expression device for sealing magnetic fluid | |
RU2546377C1 (en) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40 | |
RU2531007C1 (en) | Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft | |
CN108980357B (en) | Hybrid magnetic fluid sealing structure | |
SU934106A1 (en) | Magnetic liquid seal | |
SU987242A1 (en) | Magnetic liquid sealing | |
RU2659305C2 (en) | Magnetic fluid seal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120427 |