RU2546377C1 - Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40 - Google Patents

Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40 Download PDF

Info

Publication number
RU2546377C1
RU2546377C1 RU2013147343/06A RU2013147343A RU2546377C1 RU 2546377 C1 RU2546377 C1 RU 2546377C1 RU 2013147343/06 A RU2013147343/06 A RU 2013147343/06A RU 2013147343 A RU2013147343 A RU 2013147343A RU 2546377 C1 RU2546377 C1 RU 2546377C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
sleeve
shaft
seal
grooves
Prior art date
Application number
RU2013147343/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013147343A (en
Inventor
Сергей Михайлович Перминов
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 RU2013147343/06A priority Critical patent/RU2546377C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2546377C1 publication Critical patent/RU2546377C1/en
Publication of RU2013147343A publication Critical patent/RU2013147343A/en

Links

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention is referred to sealing equipment and can be used in machine building industry for sealing of non-magnetic shafts. A magnetic fluid seal of a non-magnetic shaft comprises magnetic fluid and a magnetic system made from a permanent magnet and a magnetically conductive bush fitted with annular grooves and embracing the shaft with a gap, the bush ends are provided with projections adjoining the opposite magnet poles, the annular grooves are made on the outer cylindrical surface of the magnetically conductive bush and are of triangular cross-section, a non-magnetic spacer is set between the bush and the permanent magnet, and the groove are filled by diamagnetic material.
EFFECT: improved manufacturability and increased retaining ability of the seal.
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.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 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 (патент на изобретение РФ №2407936 C2, МПК F16J 15/53, 2010 г.), принятое за прототип, содержащее магнитную систему уплотнения, выполненную в виде втулки из магнитопроводящего материала, охватывающей 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.Known magnetic fluid seal of a non-magnetic shaft (RF patent No. 2407936 C2, IPC F16J 15/53, 2010), adopted as a prototype containing a magnetic sealing system made in the form of a sleeve of magnetically conductive material covering the shaft with a gap on the surface of the sleeve facing the shaft, annular grooves are made, which are filled with diamagnetic material, and protrusions adjacent to the opposite poles of the magnet are located on the edges of the outer surface of the sleeve.

Недостатками уплотнения являются сложность изготовления втулки с кольцевыми канавками в виде ласточкина хвоста на внутренней поверхности, обращенной к валу, и невысокая удерживающая способность уплотнения. Сложность изготовления обусловлена трудностью выполнения канавок в виде ласточкина хвоста на внутренней поверхности втулки, в то время как зазор между остриями концентраторов должен быть меньше 1 мм. Невысокая удерживающая способность является следствием не очень удачного формирования магнитного поля в зоне расположения магнитожидкостной пробки.The disadvantages of the seal are the complexity of manufacturing a sleeve with annular grooves in the form of a dovetail on the inner surface facing the shaft, and the low holding capacity of the seal. The complexity of the manufacture is due to the difficulty of making the dovetail grooves on the inner surface of the sleeve, while the gap between the tips of the hubs should be less than 1 mm. The low holding capacity is the result of a not very successful formation of a magnetic field in the zone of location of the magneto-liquid plug.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении технологичности изготовления и в повышении удерживающей способности уплотнения.The technical result achieved by the invention is to increase the manufacturability of manufacturing and to increase the holding capacity of the seal.

Технический результат достигается тем, что в магнитожидкостном уплотнении немагнитного вала, содержащем магнитную жидкость и магнитную систему, выполненную из постоянного магнита и втулки из магнитопроводящего материала с кольцевыми канавками, охватывающей вал с зазором, по торцам втулки расположены выступы, примыкающие к противоположным полюсам магнита, кольцевые канавки расположены на внешней цилиндрической поверхности магнитопроводящей втулки и имеют треугольное поперечное сечение, при этом между втулкой и постоянным магнитом размещена немагнитная проставка, а канавки заполнены диамагнитным материалом.The technical result is achieved by the fact that in the magneto-liquid seal of a non-magnetic shaft containing magnetic fluid and a magnetic system made of a permanent magnet and a sleeve of magnetically conductive material with annular grooves covering the shaft with a gap, protrusions are located at the ends of the sleeve adjacent to opposite magnet poles, ring the grooves are located on the outer cylindrical surface of the magnetically conducting sleeve and have a triangular cross section, while between the sleeve and the permanent magnet azmeschena nonmagnetic spacer, and the grooves are filled with diamagnetic material.

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 внешней цилиндрической поверхности втулки 1, выполнены кольцевые канавки 4. Толщина втулки между дном кольцевой канавки и внутренней поверхностью втулки незначительная и может составлять десятые доли миллиметра. Канавки 4 заполнены диамагнитным материалом. По торцам втулки расположены выступы 5, которые примыкают к разноименным полюсам постоянного магнита 6. Между постоянным магнитом 6 и втулкой расположена немагнитная проставка 7. В зазор между втулкой 1 и валом 2 введена магнитная жидкость 8, которая образует под воздействием магнитного поля герметичные кольца.The drawing shows the design of the magnetic fluid seal of a non-magnetic shaft. The sleeve 1, made of a magnetically conductive material (St.3 ÷ St.10), covers a non-magnetic shaft 2 with a gap 3. On the outer cylindrical surface of the sleeve 1, annular grooves are made 4. The thickness of the sleeve between the bottom of the annular groove and the inner surface of the sleeve is small and may make up tenths of a millimeter. The grooves 4 are filled with diamagnetic material. At the ends of the sleeve there are protrusions 5, which are adjacent to the opposite poles of the permanent magnet 6. Between the permanent magnet 6 and the sleeve there is a non-magnetic spacer 7. A magnetic fluid 8 is introduced into the gap between the sleeve 1 and the shaft 2, which forms hermetic rings under the influence of the 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 5 втулки 1, проходит по втулке 1 и через противоположный выступ 5 замыкается на южный полюс магнита. Поперечное сечение втулки 1 в области канавок 4 мало, поэтому материал втулки 1 здесь входит в состояние насыщения, что вытесняет магнитный поток в рабочий зазор 2. За счет этого в рабочем зазоре напротив канавок 4 создается повышенная напряженность магнитного поля. Канавки 4 с поперечным сечением треугольной формы обеспечивают наибольшую максимальную напряженность магнитного поля в рабочем зазоре. В эти зоны с максимальной напряженностью магнитного поля втягивается магнитная жидкость 8 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 protrusion 5 of the sleeve 1 adjacent to it, passes through the sleeve 1, and closes to the south pole of the magnet through the opposite protrusion 5. The cross section of the sleeve 1 in the region of the grooves 4 is small, so the material of the sleeve 1 here enters a saturation state, which displaces the magnetic flux into the working gap 2. Due to this, an increased magnetic field is created in the working gap opposite the grooves 4. Grooves 4 with a triangular cross-section provide the greatest maximum magnetic field strength in the working gap. Magnetic fluid 8 is drawn into these zones with maximum magnetic field strength and forms hermetic rings that overlap the gap 3 and prevent the passage of the medium to be sealed through it. 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.

Конструкция данного уплотнения отличается простотой и технологичностью изготовления. Выполнение канавок 4 с треугольной формой поперечного сечения на внешней цилиндрической поверхности втулки 1 проще и технологичнее, чем выполнение канавок на внутренней поверхности втулки в форме ласточкиного хвоста. 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. Проставка 7 из немагнитного материала обеспечивает дополнительную жесткость втулке 1, повышая технологичность сборки и переборки уплотнения, а также надежность уплотнения.The design of this seal is simple and manufacturable. The implementation of the grooves 4 with a triangular cross-sectional shape on the outer cylindrical surface of the sleeve 1 is simpler and more technologically advanced than the implementation of the grooves on the inner surface of the sleeve in the form of a dovetail. 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 gap being sealed, 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. A spacer 7 of non-magnetic material provides additional rigidity to the sleeve 1, increasing the manufacturability of the assembly and bulkhead seals, as well as the reliability of the seal.

Выполнение втулки 1 с кольцевыми канавками на внешней цилиндрической поверхности позволяет более эффективно сформировать магнитное поле в рабочем зазоре уплотнения и повысить его максимальную удерживающую способность. Численное моделирование магнитного поля магнитной системы предлагаемого уплотнения показало, что она позволяет повысить максимальный удерживаемый перепад давлений в 1,8÷2.1 раза по сравнению с прототипом при использовании одного и того же магнита.The implementation of the sleeve 1 with annular grooves on the outer cylindrical surface allows you to more effectively generate a magnetic field in the working clearance of the seal and increase its maximum holding capacity. Numerical simulation of the magnetic field of the magnetic system of the proposed seal showed that it allows to increase the maximum retained differential pressure by 1.8 ÷ 2.1 times compared with the prototype when using the same magnet.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить технологичность изготовления уплотнения и его максимально удерживаемый перепад давлений.Thus, the present invention improves the manufacturability of the manufacture of the seal and its maximum retentive differential pressure.

Claims (2)

1. Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала, содержащее магнитную жидкость и магнитную систему, выполненную из постоянного магнита и втулки из магнитопроводящего материала с кольцевыми канавками, охватывающей вал с зазором, а по торцам втулки расположены выступы, примыкающие к противоположным полюсам магнита, отличающееся тем, что кольцевые канавки расположены на внешней цилиндрической поверхности магнитопроводящей втулки и имеют треугольное поперечное сечение, а между втулкой и постоянным магнитом размещена немагнитная проставка.1. Magneto-liquid seal of a non-magnetic shaft containing a magnetic fluid and a magnetic system made of a permanent magnet and a sleeve of magnetically conductive material with annular grooves covering the shaft with a gap, and protrusions adjacent to opposite poles of the magnet are located at the ends of the sleeve, characterized in that the ring the grooves are located on the outer cylindrical surface of the magnetically conductive sleeve and have a triangular cross section, and a nonmagnetic gap is placed between the sleeve and the permanent magnet avka. 2. Магнитожидкостное уплотнение немагнитного вала по п.1, отличающееся тем, что канавки заполнены диамагнитным материалом. 2. The magneto-liquid seal of the non-magnetic shaft according to claim 1, characterized in that the grooves are filled with diamagnetic material.
RU2013147343/06A 2013-10-23 2013-10-23 Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40 RU2546377C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147343/06A RU2546377C1 (en) 2013-10-23 2013-10-23 Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147343/06A RU2546377C1 (en) 2013-10-23 2013-10-23 Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2546377C1 true RU2546377C1 (en) 2015-04-10
RU2013147343A RU2013147343A (en) 2015-04-27

Family

ID=53283105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013147343/06A RU2546377C1 (en) 2013-10-23 2013-10-23 Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2546377C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3620584A (en) * 1970-05-25 1971-11-16 Ferrofluidics Corp Magnetic fluid seals
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
RU2407936C2 (en) * 2009-02-09 2010-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ГОУ ВПО) "ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Magnetic-liquid packing of non-magnetic shaft
RU2458271C2 (en) * 2010-04-26 2012-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3620584A (en) * 1970-05-25 1971-11-16 Ferrofluidics Corp Magnetic fluid seals
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
RU2407936C2 (en) * 2009-02-09 2010-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ГОУ ВПО) "ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Magnetic-liquid packing of non-magnetic shaft
RU2458271C2 (en) * 2010-04-26 2012-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013147343A (en) 2015-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108087561B (en) Mixed type magnetic source magnetic fluid sealing device
CN107196434B (en) Rotor assembly and permanent magnet motor
PL221563B1 (en) Multistage sealing using a magnetic fluid
CN108980360B (en) Magnetic source parallel type magnetic fluid sealing structure
CN108869754B (en) Magnetic leakage prevention type magnetic fluid sealing structure
RU2458271C2 (en) Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft
RU2013138181A (en) MAGNETIC CLUTCH IMPROVEMENTS
RU2015147866A (en) METHOD FOR PRODUCING A ROTOR FOR A REACTIVE ELECTRIC MOTOR
RU2546377C1 (en) Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps-40
PH12018050005B1 (en) Rotary electric-machine rotor
US20170093231A1 (en) Stator-rotor device for an electrical machine
RU2407936C2 (en) Magnetic-liquid packing of non-magnetic shaft
CN108266533A (en) A kind of staggered magnetic fluid sealing structure
RU2296903C2 (en) Magnetic fluid shaft seal
CN208386397U (en) A kind of modulation permanent-magnet gear
RU2531482C1 (en) Magnetic fluid shaft seal ps36
RU2315218C1 (en) Magnetic-liquid sealing of shaft
RU159063U1 (en) MAGNET FLUID SEAL
CN105370892A (en) Magneto-rheological torque controller
RU2531007C1 (en) Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft
RU2532456C1 (en) Magnetic fluid seal of non-magnetic shaft ps37
RU197088U1 (en) MAGNET-LIQUID SHAFT SEAL
RU148871U1 (en) COMBINED MAGNET-FLUID SEAL
RU2659305C2 (en) Magnetic fluid seal
CN108843791B (en) Tandem type magnetic fluid sealing structure

Legal Events

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

Effective date: 20161024