Способ заправки магнитожидкостного уплотнения вала под давлением

Способ заправки магнитожидкостного уплотнения вала под давлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для заправки магнитожидкостных уплотнений.

Известен способ заправки зазоров магнитожидкостных уплотнений магнитной жидкостью путем ее выдавливания из эластичных камер, расположенных в канавках полюсных наконечников, через каналы в зазор во время сборки уплотнения (Авт.св. СССР 779697, МКИ-2, F 16 J 15/40).

Недостатком способа является сложность и невозможность заправки многозубцовых полюсных приставок.

Известен способ заправки магнитожидкостных уплотнений магнитной жидкостью, где магнитная жидкость подается в промежуточные полости под магнитами с помощью распределительного устройства, находящегося в полости вала, через канал и отверстия (Авт.св. СССР 723281, МКИ-2, F 16 J 15/40).

Недостатками данного способа являются: сложность, ненадежность, невозможность осуществления заправки при многозубцовых полюсах. Сложность заключается в необходимости последовательного точного совмещения каждого заправочного отверстия с заправочным каналом распределительного устройства в процессе заправки. Ненадежность обусловлена тем, что все заправочные отверстия выходят в полость вала, и недостаточная герметичность распределительного устройства приводит к шунтированию всех ступеней уплотнения через данную полость, а, следовательно, разгерметизации уплотнения. Невозможность заправки многозубцовых полюсов объясняется тем, что вводимая в полости под магнитами жидкость из-за образования замкнутых полостей в межзубцовом пространстве дальше второго зубца не проникает.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в качественной заправке собранного уплотнения с многозубцовыми полюсами, где под качеством заправки понимается заправка каждого зубца оптимальным объемом магнитной жидкости без разборки уплотнения в любой востребованный момент времени, в упрощении технологии его заправки.

Результат достигается тем, что магнитную жидкость вводят в зону потоков рассеяния магнитного поля уплотнения, примыкающую к зазору между уплотнением и валом, после чего на уплотнении создают перепад давлений, плавно возрастающий до тех пор, пока в зазоре с противоположной стороны уплотнения не появится магнитная жидкость.

Реализацию предлагаемого способа заправки рассмотрим на примере заправки магнитожидкостного уплотнения, показанного на фиг.1. В магнитожидкостном уплотнении к постоянному магниту 1 примыкают полюсные приставки 2, имеющие зубцы 3, обращенные к валу 4. В заправленном уплотнении каждый зазор между зубцом и валом заполнен магнитной жидкостью 5 (фиг.4).

Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 1 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток полюсными приставками 2 подводится к зазору с валом 4. Зубцы полюсных приставок 3 перераспределяют магнитный поток в зазоре, и магнитное поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость 5 втягивается в области с максимальной напряженностью и образует герметичные пробки с повышенным внутренним давлением. Каждая магнитожидкостная пробка способна воспринимать перепад давлений, который определяется по формуле:

где μ₀ - магнитная постоянная,

М - намагниченность магнитной жидкости,

Н - напряженность магнитного поля в зазоре на поверхности вала,

Н_max и H_min - максимальная и минимальная напряженности магнитного поля на границах магнитожидкостной пробки в момент удержания ею максимального перепада давлений.

Перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов всех магнитожидкостных пробок под зубцами.

В магнитожидкостном уплотнении кроме рабочего магнитного потока, проходящего через рабочий зазор между полюсными приставками и валом, существует магнитный поток рассеяния, который никак не используется и считается паразитным. Напряженность поля потока рассеяния максимальна у рабочего зазора и убывает пропорционально расстоянию удаления от зазора. В предлагаемом способе заправка уплотнения магнитной жидкостью осуществляется следующим образом. Магнитная жидкость вводится в зону потоков рассеяния, примыкающую к рабочему зазору. Количество магнитной жидкости рассчитывается, исходя из картины распределения магнитного поля в зазоре и его геометрии. Здесь магнитная жидкость захватывается полем потока рассеяния и переносится к рабочему зазору между полюсной приставкой и валом. Но в зазор дальше второго зубца жидкость не проникает, из-за образования между первым и вторым зубцом замкнутой полости с повышенным давлением. На торце полюсной приставки вокруг вала образуется кольцо из магнитной жидкости (фиг.2). Далее к уплотнению прикладывается плавно возрастающий перепад давлений, его действие направлено от магнитной жидкости к уплотнению. Под воздействием избыточного давления магнитная жидкость проникает в рабочий зазор и перераспределяется между зубцами уплотнения (фиг.3). Перепад давлений повышается до тех пор, пока с противоположной стороны уплотнения ни появится магнитная жидкость. После чего перепад давлений на уплотнении снижается, и жидкость под зубцами принимает симметричное положение (фиг.4).

Процесс перераспределения жидкости между зубцами происходит более плавно при вращающемся вале.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить качественную заправку уплотнения, то есть под каждый зубец полюса ввести оптимальный объем магнитной жидкости, обеспечить повышенную надежность уплотнения, упростить технологию заправки уплотнения.

1. Способ заправки магнитожидкостного уплотнения вала под давлением, заключающийся во введении магнитной жидкости в зазор между уплотнением и валом, отличающийся тем, что магнитную жидкость вводят в зону потоков рассеяния магнитного поля уплотнения, примыкающую к зазору между уплотнением и валом, после чего на уплотнении создают перепад давлений, плавно возрастающий до тех пор, пока в зазоре с противоположной стороны уплотнения не появится магнитная жидкость.

2. Способ заправки по п.1, отличающийся тем, что ввод магнитной жидкости и повышение перепада давлений на уплотнении осуществляют при вращении вала.