RU64725U1

RU64725U1 - MAGNET FLUID SEAL

Info

Publication number: RU64725U1
Application number: RU2007108369/22U
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Сайкин
Original assignee: Михаил Сергеевич Сайкин
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2007-07-10

Abstract

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации вращающихся валов в химическом и биологическом машиностроении, электротехнологическом и вакуумном оборудовании. Техническим результатом предлагаемого устройства является возможность плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения. Это достигается за счет того, что подвижная часть составного полюса собрана из двух скрепленных между собой магнитопроводного и немагнитопроводного колец, а на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижной части составного полюса и немагнитопроводного кольца подвижной части составного полюса выполнена резьба. Магнитожидкостное уплотнение работает следующим образом. Рабочий магнитный поток замыкается по пути: постоянный магнит, неподвижная часть составного полюса, рабочий зазор, вал, рабочий зазор, полюс, постоянный магнит и образует замкнутую магнитную цепь. Магнитная жидкость взаимодействует с полем постоянного магнита и удерживается в рабочем зазоре пондеромоторной силой, образуя препятствие для прохождения герметизируемой среды. Особенность данного МЖУ состоит в том, что в нем предусмотрена регулировка магнитного потока в рабочем зазоре, за счет изменения положения подвижной части составного полюса.The utility model relates to sealing technology and can be used to seal rotating shafts in chemical and biological engineering, electrical and vacuum equipment. The technical result of the proposed device is the possibility of smooth regulation of magnetic induction in the working clearance of the seal. This is achieved due to the fact that the movable part of the composite pole is assembled from two magnetically conductive and non-magnetic conductive rings fastened together, and a thread is made on the cylindrical surfaces of the stationary part of the composite pole and the non-magnetic conductive ring of the movable part of the composite pole facing each other. Magneto-liquid seal operates as follows. The working magnetic flux closes along the path: a permanent magnet, a fixed part of the composite pole, a working gap, a shaft, a working gap, a pole, a permanent magnet and forms a closed magnetic circuit. The magnetic fluid interacts with the permanent magnet field and is held in the working gap by ponderomotive force, forming an obstacle to the passage of the sealed medium. The peculiarity of this MFU is that it provides for the adjustment of the magnetic flux in the working gap by changing the position of the movable part of the composite pole.

Description

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации вращающихся валов в химическом и биологическом машиностроении, электротехнологическом и вакуумном оборудовании.The invention relates to a sealing technique and can be used to seal rotating shafts in chemical and biological engineering, electrotechnological and vacuum equipment.

Известно магнитожидкостное уплотнение (МЖУ), принятое за прототип, которое состоит из неподвижного и подвижного полюсных наконечников. На наружной поверхности неподвижного полюсного наконечника расположен постоянный магнит, концентрически охватывающий уплотняемый вал. При этом подвижный полюсный наконечник, связанный упругим элементом с корпусом, выполнен из двух частей разделенных немагнитным кольцом и образует зазоры с магнитопроводной втулкой, установленной в корпусе и с уплотняемым валом. Зазоры заполнены магнитной жидкостью (А.С. СССР N 1343157, Кл. F16J 5/40).Known magneto-liquid seal (MF), adopted for the prototype, which consists of a fixed and movable pole pieces. On the outer surface of the fixed pole piece there is a permanent magnet concentrically surrounding the shaft being sealed. In this case, the movable pole piece, connected by an elastic element to the housing, is made of two parts separated by a non-magnetic ring and forms gaps with a magnetic bush installed in the housing and with a sealed shaft. The gaps are filled with magnetic fluid (AS USSR N 1343157, CL. F16J 5/40).

Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения, без пульсаций перепада давлений.The disadvantage of this design is the lack of the possibility of smooth regulation of magnetic induction in the working seal gap, without pulsations of the differential pressure.

Техническим результатом предлагаемого устройства является возможность плавного регулирования магнитной индукции в рабочем зазоре уплотнения. Это достигается за счет того, что подвижная часть составного полюса собрана из двух скрепленных между собой магнитопроводного и немагнитопроводного колец, а на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижной части The technical result of the proposed device is the possibility of smooth regulation of magnetic induction in the working clearance of the seal. This is achieved due to the fact that the movable part of the composite pole is assembled from two magnetically conductive and non-magnetic conductive rings fastened together, and on the cylindrical surfaces of the fixed part facing each other

составного полюса и немагнитопроводного кольца подвижной части составного полюса выполнена резьба.of the composite pole and the non-magnetic ring of the movable part of the composite pole, a thread is made.

На рисунке 1 представлено устройство МЖУ. МЖУ состоит из магнитного узла, включающего в себя постоянный магнит 1, намагниченный в радиальном направлении, к внутренней поверхности которого примыкает полюс 2. К наружной поверхности постоянного магнита 1 примыкает неподвижная часть составного полюса 3. Подвижная часть составного полюса выполнена из двух скрепленных между собой колец, одно из которых 4 изготовлено из магнитопроводного материала, а другое 5 из немагнитопроводного материала. На обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях неподвижной части составного полюса 3 и кольца 5 выполнена резьба. Полюс 2 и неподвижная часть составного полюса 3 крепятся друг к другу с помощью кольца 6, изготовленного из немагнитопроводного материала. Магнитный узел устанавливается в корпус 7. Статическое уплотнение 8 служит для герметизации соединения между магнитным узлом и корпусом. Рабочий зазор δ, образованный между валом 9 и внутренними цилиндрическими поверхностями полюсов 2 и 3, заполнен магнитной жидкостью. Вал 9 изготовлен из магнитопроводного материала.Figure 1 shows the MFU device. The MJU consists of a magnetic assembly that includes a permanent magnet 1 magnetized in the radial direction, the pole 2 adjoins the inner surface of which 2. The fixed part of the composite pole 3 adjoins the outer surface of the permanent magnet 1. The movable part of the composite pole is made of two rings connected together , one of which 4 is made of a magnetic material, and the other 5 is a non-magnetic material. A thread is made on the cylindrical surfaces facing each other of the fixed part of the composite pole 3 and ring 5. The pole 2 and the fixed part of the composite pole 3 are attached to each other using a ring 6 made of non-magnetic material. The magnetic assembly is installed in the housing 7. The static seal 8 serves to seal the connection between the magnetic assembly and the housing. The working gap δ, formed between the shaft 9 and the inner cylindrical surfaces of the poles 2 and 3, is filled with magnetic fluid. The shaft 9 is made of a magnetic material.

В МЖУ могут применяться постоянные магниты в форме колец, намагниченные в радиальном направлении, или наборные магниты, например в форме пластин, как это показано на рис.1 (сечение «А-А»). В этом случае наружная поверхность полюса 2 и внутренняя поверхность неподвижной части составного полюса 3 обрабатываются (например, на фрезерном станке) для установки постоянных магнитов.Permanent magnets in the form of rings magnetized in the radial direction or type magnets, for example, in the form of plates, as shown in Fig. 1 (section “A-A”), can be used in the MF. In this case, the outer surface of the pole 2 and the inner surface of the fixed part of the composite pole 3 are processed (for example, on a milling machine) to install permanent magnets.

Магнитожидкостное уплотнение работает следующим образом.Magneto-liquid seal operates as follows.

Рабочий магнитный поток Ф_δ замыкается по пути: постоянный магнит 1, неподвижная часть составного полюса 3, рабочий зазор δ, вал The working magnetic flux Φ _δ closes along the path: a permanent magnet 1, the fixed part of the composite pole 3, the working gap δ, the shaft

9, рабочий зазор δ, полюс 2, постоянный магнит 1 и образует замкнутую магнитную цепь. Магнитная жидкость взаимодействует с полем постоянного магнита и удерживается в рабочем зазоре пондеромоторной силой, образуя препятствие для прохождения герметизируемой среды.9, the working gap δ, pole 2, permanent magnet 1 and forms a closed magnetic circuit. The magnetic fluid interacts with the permanent magnet field and is held in the working gap by ponderomotive force, forming an obstacle to the passage of the sealed medium.

Особенность данного МЖУ состоит в том, что в нем предусмотрена регулировка магнитного потока в рабочем зазоре δ, за счет изменения положения подвижной части составного полюса.A feature of this MJU is that it provides for the adjustment of the magnetic flux in the working gap δ, due to a change in the position of the movable part of the composite pole.

При уменьшении зазора Δ величина рабочего магнитного потока Ф_δ, проходящего через рабочий зазор δ, уменьшается. Это приводит к снижению величины магнитной индукции в нем, а значит и к уменьшению пондеромоторной силы, действующей на магнитную жидкость. Магнитная жидкость меньше разрушается под воздействием магнитного поля, т.е. увеличивается ресурс работы МЖУ. При Δ=0 (см. рис.2) большая часть магнитного потока, представляет собой поток рассеяния Ф_S, который замыкается через магнитопроводную часть 4 составного подвижного полюса. При этом величина магнитного потока Ф_δ и магнитной индукции в рабочем зазоре δ минимальны, но достаточны для удержание магнитной жидкости в рабочем зазоре δ без перепада давлений. В этом случае уменьшается действие пондеромоторной силы на магнитную жидкость, что предотвращает изменение ее свойств до начала эксплуатации.With a decrease in the gap Δ, the magnitude of the working magnetic flux Φ _δ passing through the working gap δ decreases. This leads to a decrease in the magnitude of the magnetic induction in it, and therefore to a decrease in the ponderomotive force acting on the magnetic fluid. Magnetic fluid is less destroyed under the influence of a magnetic field, i.e. the life of the MFU is increasing. At Δ = 0 (see Fig. 2), the majority of the magnetic flux is the scattering flux Φ _S , which closes through the magnetic portion 4 of the composite movable pole. Moreover, the magnitude of the magnetic flux Φ _δ and magnetic induction in the working gap δ are minimal, but sufficient to hold the magnetic fluid in the working gap δ without pressure drop. In this case, the effect of the ponderomotive force on the magnetic fluid is reduced, which prevents a change in its properties before operation.

При таком положении подвижной части составного полюса МЖУ может храниться до начала эксплуатации. Изменение величины магнитного потока Ф_δ в рабочем зазоре МЖУ, за счет изменения положения подвижной части составного полюса, позволяет производить настройку МЖУ в зависимости от требуемых условий эксплуатации.With this position, the movable part of the composite pole of the MFU can be stored until operation. Changing the magnitude of the magnetic flux Ф _δ in the working gap of the MFU, due to a change in the position of the movable part of the composite pole, allows you to configure the MFU depending on the required operating conditions.

Величина удерживаемого перепада давлений зависит от характеристик материалов постоянных магнитов и магнитопровода, The magnitude of the kept differential pressure depends on the characteristics of the materials of permanent magnets and magnetic circuit,

размеров и формы зубцов, выполненных на полюсе 2 и неподвижной части 3 составного полюса, величины магнитной индукции в рабочих зазорах и свойств магнитной жидкости.the size and shape of the teeth made on the pole 2 and the fixed part 3 of the composite pole, the magnitude of the magnetic induction in the working gaps and the properties of the magnetic fluid.

Такая конструкция позволяет обеспечить плавное регулирование величины магнитного потока, тем самым добиться оптимальных параметров магнитного поля в рабочих зазорах уплотнения при различных эксплуатационных режимах.This design allows for smooth control of the magnitude of the magnetic flux, thereby achieving optimal parameters of the magnetic field in the working gaps of the seal at different operating conditions.

Предлагаемую конструкцию целесообразно использовать для герметизации валов вакуумного и электротехнологического оборудования, химических и биологических реакторов, к которым предъявляются жесткие требования по герметичности.It is advisable to use the proposed design for sealing the shafts of vacuum and electrotechnological equipment, chemical and biological reactors, which are subject to stringent tightness requirements.

Claims

A magneto-liquid seal, consisting of a magnetic assembly comprising a permanent magnet, two poles adjacent to the surfaces of the shaft, covering the shaft, characterized in that one pole is made integral, moreover, its movable part is assembled from two magnetically conductive and non-magnetic conductive rings bonded to each other, and facing each other to another cylindrical surfaces of the fixed part of the composite pole and the non-magnetic ring of the movable part of the composite pole, a thread is made.