RU2531070C1 - Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения - Google Patents

Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения Download PDF

Info

Publication number
RU2531070C1
RU2531070C1 RU2013115605/06A RU2013115605A RU2531070C1 RU 2531070 C1 RU2531070 C1 RU 2531070C1 RU 2013115605/06 A RU2013115605/06 A RU 2013115605/06A RU 2013115605 A RU2013115605 A RU 2013115605A RU 2531070 C1 RU2531070 C1 RU 2531070C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
magnetic
attachments
liquid seal
friction torque
Prior art date
Application number
RU2013115605/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013115605A (ru
Inventor
Сергей Михайлович Перминов
Владимир Алексеевич Полетаев
Анастасия Сергеевна Перминова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ)
Priority to RU2013115605/06A priority Critical patent/RU2531070C1/ru
Publication of RU2013115605A publication Critical patent/RU2013115605A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2531070C1 publication Critical patent/RU2531070C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

Изобретение относится к уплотнительной технике. Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения содержит магнитную систему, состоящую из постоянного магнита и полюсных приставок, охватывающих вал и образующих с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью. Образующие зазор поверхности полюсных приставок и/или вала имеют концентраторы магнитного потока, выполненные в виде зубцов или выступов с закругленными кромками. Поверхности полюсных приставок, концентраторов и вала, контактирующие с магнитной жидкостью, подвергнуты пластическому поверхностному деформированию твердосплавным, керамическим или алмазным выглаживателем. Технический результат: уменьшение момента трения, момента страгивания, разогрева и увеличение ресурса работы магнитожидкостного уплотнения. 5 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к уплотнительной технике и может применяться в машиностроении для уплотнения вращающихся валов.
Широко известны магнитожидкостные уплотнения валов, например, «Вакуумное уплотнение» (авторское свидетельство СССР №420836, МПК F16J 15/40, 1974 г.), «Магнитожидкостное уплотнение» (авторское свидетельство СССР №631726, МПК F16J 15/40, 1978 г.), «Магнитно-жидкостное уплотнение» (авторское свидетельство СССР №881441, МПК F16J 15/40, 1981 г.), в которых магнитная система, состоящая из кольцевого магнита с полюсными приставками, образует с валом кольцевую полость под магнитную жидкость, причем на поверхностях полюсных приставок и/или вала выполнены различные элементы (канавки, зубцы, выступы и т.д.), перераспределяющие магнитный поток в рабочем зазоре.
Недостатками данных уплотнений являются повышенный момент трения, что обусловлено шероховатостью поверхностей полюсных приставок, вала и их элементов.
Известно также магнитожидкостное уплотнение вала (патент РФ №2353840, МПК F16J 15/43, 2009 г.), принятое за прототип, в котором магнитная система уплотнения состоит из постоянного магнита и полюсных приставок, охватывающих вал и образующих с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, при этом образующие зазор поверхности полюсных приставок и/или вала имеют концентраторы магнитного потока, выполненные в виде зубцов, выступов, а кромки полюсных приставок и вала, контактирующие с магнитной жидкостью, закруглены.
Данное уплотнение имеет тот же недостаток - повышенный момент трения. При изготовлении деталей магнитожидкостных уплотнений на их поверхностях образуется множество микроскопических выступов и впадин, величина и количество которых определяют шероховатость поверхностей (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т.1. - М.: Машиностроение, 1992 г., 816 с.). Неровная форма поверхностей приводит к тому, что около магнитопроводящей поверхности происходит перераспределение напряженности магнитного поля (Исследование магнитного поля в рабочем зазоре с шероховатой магнитопроводящей поверхностью трения электромеханического устройства. Вестник ИГЭУ, №2, 2012, с.36-39). Выступы концентрируют магнитный поток, около выступов образуются зоны с повышенной напряженностью магнитного поля (фиг.1). Напряженность поля около выступов может в несколько раз превышать среднюю напряженность поля в зазоре. Во впадинах напряженность поля ослаблена. При удалении от поверхностей неоднородность магнитного поля, обусловленная шероховатостью поверхности, постепенно ослабевает и исчезает. Толщина слоя, в котором существует неоднородность напряженности магнитного поля, определяется шероховатостью поверхности. По сравнению с размерами частиц жидкости, области неоднородного поля имеют значительные размеры. Так неровности шероховатой поверхности высотой порядка 1,25÷2,5 мкм в 100÷250 раз превышают размеры частиц магнитной жидкости. В магнитном поле частицы выстраиваются в цепочки. Цепочки ориентируются по линиям магнитного поля. Сила взаимодействия частиц в цепочке друг с другом и с магнитопроводящей поверхностью пропорциональна напряженности магнитного поля, в котором они находятся. Цепочки из частиц замыкаются на выступы шероховатой поверхности и прочно с ними сцепляются. Прочные цепочки из частиц, сцепленные с выступами поверхности, обуславливают повышенные момент страгивания и момент трения магнитожидкостного уплотнения.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в уменьшении момента трения, момента страгивания, разогрева и в увеличении ресурса работы магнитожидкостного уплотнения.
Технический результат достигается тем, что в магнитожидкостном уплотнении вала с пониженным моментом трения, содержащем магнитную систему, состоящую из постоянного магнита и полюсных приставок, охватывающих вал и образующих с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, при этом образующие зазор поверхности полюсных приставок и/или вала имеют концентраторы магнитного потока, выполненные в виде зубцов или выступов с закругленными кромками, поверхности полюсных приставок, концентраторов и вала, контактирующие с магнитной жидкостью, подвергнуты пластическому поверхностному деформированию твердосплавным, керамическим или алмазным выглаживателем.
На фиг.1 показан фрагмент шероховатой магнитопроводящей поверхности вала.
На фиг.2 показан фрагмент магнитопроводящей поверхности вала, подвергнутый пластическому поверхностному деформированию алмазным выглаживателем.
На фиг.3-5 показаны варианты выполнения уплотнения.
Уплотнение устроено следующим образом. В корпусе 1 установлен постоянный магнит 2 с примыкающими к нему полюсными приставками 3 (фиг.3). На поверхностях полюсных приставок 3, обращенных к валу 4, расположены зубцы 5 с закругленными кромками. Каждый зазор между зубцом и валом заполнен магнитной жидкостью 6. Поверхности зубцов 5 и вала 4, контактирующие с магнитной жидкостью 6, подвергнуты пластическому поверхностному деформированию металлотвердым, керамическим или алмазным выглаживателем, при этом выступы шероховатой поверхности деформированы и поверхность имеет выровненный вид (фиг.2). Зубцы могут располагаться на поверхности полюсных приставок (фиг.3), на поверхности вала (фиг.4), на поверхностях полюсных приставок и вала (фиг.5).
Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 2 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток полюсными приставками 3 подводится к зазору между полюсными приставками и вращающимся валом. Зубцы 5 полюсов перераспределяют рабочий магнитный поток в зазоре, и поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость 6 втягивается под зубцы 5, где поле имеет максимальную напряженность и образует герметичные пробки с повышенным внутренним давлением. Каждая магнитожидкостная пробка способна воспринимать перепад давлений, который определяется по формуле:
Δ p = μ 0 H min H max M d H , ( 1 )
Figure 00000001
где µ0 - магнитная постоянная,
М - намагниченность магнитной жидкости,
Н - напряженность магнитного поля в зазоре,
Нmах и Hmin - максимальная и минимальная напряженности магнитного поля на границах магнитожидкостной пробки в момент удержания ею максимального перепада давлений.
Перепад давлении, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов всех магнитожидкостных пробок под зубцами.
В предлагаемом изобретении поверхности полюсных приставок, концентраторов и вала, контактирующие с магнитной жидкостью, подвергнуты пластическому поверхностному деформированию твердосплавным, керамическим или алмазным выглаживателем.
При выглаживании поверхности выступы шероховатости - концентраторы магнитного поля сминаются и заполняют впадины, поверхность приобретает ровный вид с редкими впадинами. Впадины не концентрируют, а частично ослабляют магнитное поле около поверхности.
Силы взаимодействия частиц в цепочках ослабевают, уменьшаются силы взаимодействия цепочек с поверхностями вала и концентраторов на полюсных приставках, что снижает момент трения и момент страгивания уплотнения. Это снимает разогрев уплотнения при высоких скоростях вращения вала, магнитная жидкость сохраняет свою работоспособность длительное время, что увеличивает срок службы уплотнения.
Таким образом, в рабочем зазоре предлагаемого уплотнения, около магнитопроводящих поверхностей, контактирующих с магнитной жидкостью, отсутствуют зоны с чрезмерно высокой напряженностью поля, это снижает силы взаимодействия цепочек из частиц жидкости с поверхностями вала и концентраторов поля. Такое уплотнение обладает пониженным моментом трения, моментом страгивания, в уплотнении исключается перегрев магнитной жидкости, что повышает его надежность и ресурс.

Claims (1)

  1. Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения, содержащее магнитную систему, состоящую из постоянного магнита и полюсных приставок, охватывающих вал и образующих с валом зазор, заполненный магнитной жидкостью, при этом образующие зазор поверхности полюсных приставок и/или вала имеют концентраторы магнитного потока, выполненные в виде зубцов или выступов с закругленными кромками, отличающееся тем, что поверхности полюсных приставок, концентраторов и вала, контактирующие с магнитной жидкостью, подвергнуты пластическому поверхностному деформированию твердосплавным, керамическим или алмазным выглаживателем.
RU2013115605/06A 2013-04-05 2013-04-05 Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения RU2531070C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115605/06A RU2531070C1 (ru) 2013-04-05 2013-04-05 Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115605/06A RU2531070C1 (ru) 2013-04-05 2013-04-05 Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013115605A RU2013115605A (ru) 2014-10-10
RU2531070C1 true RU2531070C1 (ru) 2014-10-20

Family

ID=53379933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013115605/06A RU2531070C1 (ru) 2013-04-05 2013-04-05 Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2531070C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721967C1 (ru) * 2019-05-07 2020-05-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Способ повышения ресурса и надежности магнитожидкостных герметизаторов
RU2725399C1 (ru) * 2019-11-22 2020-07-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2356066A1 (fr) * 1976-06-26 1978-01-20 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Joint d'etancheite hermetique
SU806964A1 (ru) * 1979-05-14 1981-02-23 Институт Тепло- И Массообмена Им.A.B.Лыкова Ah Белорусской Ccp Магнитно-жидкостное уплотнениеВРАщАющЕгОС ВАлА
SU1048217A1 (ru) * 1982-06-15 1983-10-15 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Полюс" При Ивановском Ордена "Знак Почета" Энергетическом Институте Им.В.И.Ленина Магнитожидкостное уплотнение
SU1174649A1 (ru) * 1984-05-30 1985-08-23 Sergej M Perminov "maгhиtoжидkocthoe уплothehиe"
RU2353840C1 (ru) * 2007-10-24 2009-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Магнитожидкостное уплотнение вала

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2356066A1 (fr) * 1976-06-26 1978-01-20 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Joint d'etancheite hermetique
SU806964A1 (ru) * 1979-05-14 1981-02-23 Институт Тепло- И Массообмена Им.A.B.Лыкова Ah Белорусской Ccp Магнитно-жидкостное уплотнениеВРАщАющЕгОС ВАлА
SU1048217A1 (ru) * 1982-06-15 1983-10-15 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Полюс" При Ивановском Ордена "Знак Почета" Энергетическом Институте Им.В.И.Ленина Магнитожидкостное уплотнение
SU1174649A1 (ru) * 1984-05-30 1985-08-23 Sergej M Perminov "maгhиtoжидkocthoe уплothehиe"
RU2353840C1 (ru) * 2007-10-24 2009-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Магнитожидкостное уплотнение вала

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721967C1 (ru) * 2019-05-07 2020-05-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Способ повышения ресурса и надежности магнитожидкостных герметизаторов
RU2725399C1 (ru) * 2019-11-22 2020-07-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013115605A (ru) 2014-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2531070C1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения
US9841107B2 (en) Mechanical seal arrangement having sliding surfaces of different hardness
CN103133700B (zh) 一种磁性液体旋转密封装置
RU2353840C1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала
Qiu et al. Non-contact piezoelectric rotary motor modulated by giant electrorheological fluid
JP5252604B2 (ja) 同期リング組立品および同期リングの摩擦ライニングを形成するための方法
CN101769381B (zh) 一种磁性液体与c型滑环组合式往复轴密封装置
JP2002153000A5 (ru)
RU2302573C2 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала
RU2296903C2 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала
CN202371163U (zh) 混凝土搅拌机新型轴端密封结构
RU2725399C1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала с пониженным моментом трения
RU2403476C1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала
RU197088U1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала
CN205361581U (zh) 一种镶嵌合金的高频器斗齿
RU2413321C2 (ru) Способ повышения ресурса и надежности магнитожидкостных устройств
Hu et al. Loss of torque on magnetic fluid seals with rotating-shafts
RU2558727C2 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала пс 41
JP2010190314A (ja) 密封装置
CN104141796B (zh) 用导磁性纳米线磁性液体提高磁性液体密封耐压能力的方法
RU2351829C1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала
RU88407U1 (ru) Комбинированное торцевое магнитожидкостное уплотнение
JP3970270B2 (ja) 非接触型シールおよび流体機械
RU2340821C1 (ru) Магнитожидкостное уплотнение вала
CN108980357A (zh) 一种混合式磁流体密封结构

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160406