Ущільнюючий пристрій

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации вращающи хся валов, пар возвратно-поступательного движения, фланцевых разъемов и т.п. Известно уплотнительное устройство, выбранное в качестве прототипа, содержащее установленные в корпусе источник магнитного поля с полюсными наконечниками с выступами, торцевые поверхности которых выполнены наклонными к охватываемой поверхности, и упругие герметизирующие кольцевые элементы из магнитной проволоки с антифрикционным покрытием, расположенные в рабочих зазорах [1]. От большинства уплотнительных устройств, также как и от выбранного в качестве прототипа, требуется обеспечение удерживания максимально возможного перепада давления. Кроме того, необходимо обеспечение их долговечности, простоты в эксплуатации, взаимозаменяемости элементов уплотнения. Все эти факторы и обеспечивают надежную работу уплотнительного устройства. Однако устройство по прототипу не обладает достаточной надежностью. Это вызвано, во-первых, тем что в соответствии с уравнением dFi = m 0 кHgradHdvi, где dFi - сила, действующая на элементарный объем dVi герметизирующего элемента; m 0 - магнитная постоянная; Н - напряженность магнитного поля; к - магнитная восприимчивость материала, герметизирующего элемента - проволоки, достичь максимальной силы dFi, обеспечивающей удержание максимального перепада давления DPmax , можно, если между выступом полюсного наконечника, уплотняемой поверхностью и расположенным между ними n герметизирующим элементом ( å dvi ) будет обеспечен максимальный gradH по всей максимальной поверхности i=1 их сопряжения (при прочих равных условиях). А это условие будет реализовано, если расстояние между ними будет минимальным (но не нулевым), т.е. в случае, когда профиль герметизирующего элемента будет повторять профиль уплотняемого зазора. Кроме того, в случае многоступенчатого магнитного уплотнения (с несколькими выступами и элементами) каждый выступ будет оказывать влияние на герметизирующий элемент, прилегающий к соседнему выступ у, притягивая этот элемент к себе и тем самым уменьшая удерживаемый перепад давления. Поэтому очень важно обеспечить правильный выбор размеров герметизирующего элемента, формы выступов и их взаимное размещение. Во-вторых, в известном уплотнении при износе немагнитного антифрикционного покрытия, контактирующего с сопрягаемыми поверхностями, необходимо полностью заменять герметизирующий элемент. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования уплотнительного устройства, путем выбора форм герметизирующего элемента и выступов и их взаимного расположения, чем обеспечивается максимальный градиент магнитного поля по всей поверхности их сопряжения и, как следствие, максимальная сила прижатия герметизирующего элемента к поверхности выступа, за счет че го повышается надежность уплотнительного устройства при высоких перепадах давления. Эта задача решается за счет того, что в уплотнительном устройстве, содержащем установленные в корпусе и охватывающие цилиндрическую уплотняемую поверхность источник магнитного поля и полюсные наконечники с выступами, торцевые поверхности которых выполнены коническими, и упругие герметизирующие кольцевые элементы из магнитомягкого материала с антифрикционным покрытием, расположенные в рабочих зазорах, согласно изобретению, герметизирующие элементы выполнены с сечением, соответствующим поверхностям, образующим рабочий зазор между выступами полюсных наконечников и уплотняемой поверхностью, при этом длина сечения и герметизирующего элемента вдоль уплотняемой поверхности выполнена не более длины проекции образующей конической поверхности выступа полюсного наконечника на образующую уплотняемой поверхности. Кроме того, герметизирующий элемент выполнен V-образного сечения, при этом толщина его стенок, прилегающих к уплотняемой поверхности и поверхности выступа полюсного наконечника, выполнена уменьшающейся с увеличением рабочего зазора. Анти фрикционное покрытие выполнено в виде прокладки V-образного сечения, охватывающей герметизирующий элемент со стороны уплотняемой поверхности и поверхности выступа полюсного наконечника. В связи с тем, что герметизирующий элемент имеет сечение, повторяющее форму рабочего зазора, образованного выступом полюсного наконечника и уплотняемой поверхностью, он обеспечивает прохождение максимального потока через него и, как следствие, максимальную силу прижатия герметизирующего элемента к поверхности выступа, то есть максимальный перепад давления. Чтобы исключить влияние магнитных потоков от соседнего выступа (который может привести к уменьшению силы прижатия элемента к выступу), необходимо, чтобы длина герметизирующего элемента вдоль уплотняемой поверхности была не более длины проекции образующей конической поверхности выступа полюсного наконечника на образующую уплотняемую поверхность. В этом случае влияние соседнего выступа будет минимальным. Если герметизирующий элемент выполнен с V-образным сечением, то будет иметь место дополнительный эффект за счет лучшего поджатия стенок V-образного элемента к уплотняемой поверхности (благодаря упругости стенок). В предлагаемом уплотнительном устройстве антифрикционное покрытие может быть выполнено в виде прокладки V-образного сечения, что позволит использовать герметизирующие элементы без антифрикционного покрытия, а при износе прокладок легко их заменять. Сущность изобретения иллюстрируется чертежом. На фиг. 1 изображено уплотнительное устройство - продольный разрез; на фиг. 2 и 3 - фрагменты с герметизирующими элементами различного профиля. Уплотнительное устройство содержит установленные в корпусе 1 источник постоянного магнитного поля постоянный магнит 2 с полюсными наконечниками 3. Торцевые поверхности выступов наконечников 3 выполнены наклонными к уплотняемой поверхности 4. В уплотняемых зазорах размещены герметизирующие кольцевые элементы 5 из магнитопроводного материала. Элементы 5 повторяют форму рабочего зазора и могут быть треугольного профиля (фиг. 2) или Vобразного профиля (фиг. 3). При этом длина герметизирующего элемента 5 вдоль уплотняемой поверхности 4 не должна превышать длины проекции образующей наклонной поверхности выступа на образующую уплотняемой поверхности 4. Герметизирующие элементы 5 имеют немагнитное антифрикционное покрытие 6, которое может быть выполнено в виде прокладки, имеющей в сечении V-образный профиль и размещаться между элементами 5, выступами наконечников 3 и уплотняемой поверхностью 4. Для обеспечения заполнения микропор и шероховатостей на сопрягаемых поверхностях, а также уменьшения коэффициента трения целесообразно дополнительно в рабочие зазоры помещать высокодисперсную и смазывающую композицию 7. Устройство работает следующим образом. Профиль герметизирующих элементов 5 из магнитопроводного материала повторяет профиль рабочих зазоров, образованных выступами наконечников 3 и уплотнительной поверхностью 4, а прокладки 6 обеспечивают наличие между элементами 5, выступами наконечников 3 и уплотняемой поверхностью 4 пространства с магнитной проницаемостью равной m 0 . Толщина покрытий элементов 5 или стенок прокладок 6 определяет величину этого пространства, а также в конечном счете максимально возможный gradH. Благодаря тому, что максимальный gradH обеспечен по всей поверхности сопряжения элементов 5 с выступами наконечников 3 и уплотняемой поверхностью 4, достигается максимально возможная сила F, действующая на объемы V элементов 5, а, следовательно, и максимально возможный перепад давления DP . Сила F магнитного воздействия направлена в сторону максимального зазора и поджимает элементы 5 с прокладкой 6 к сопрягаемым поверхностям 3 и 4, обеспечивая при этом герметизацию всего узла. Весьма важным является то, что длина сечения герметизирующего элемента вдоль уплотняемой поверхности 4 не должна превышать длины проекции образующей конической поверхности выступа полюсного наконечника 3 на образующую уплотняемой поверхности 4. Это обусловлено тем, что. если длина элемента будет больше, то в случае многоступенчатого уплотнения на элемент будет воздействовать градиент магнитного поля, создаваемый последующим или предыдущим выступами. При этом сила воздействия, обусловленная этим градиентом, будет уменьшать удерживаемый элементом перепад давления DP . Наличие прокладки V-образного сечения позволяет применять в качестве элемента 5 магнитопроводные кольца без покрытия, а при предельном износе прокладок 6 просто их заменять. Если герметизирующие элементы 5 выполнять V-образного сечения (фиг. 3), причем так, чтобы толщина стенок элемента, прилегающих к уплотняемым поверхностям (наконечнику 5 и валу 4) уменьшалась в сторону увеличения рабочего зазора, то можно получить дополнительный эффект за счет поджатия стенок элемента 5 к полюсному наконечнику 3 и уплотняемой поверхности 4. Это достигается за счет того, что в данном случае более полно используется магнитный поток. Поскольку с увеличением зазора уменьшается магнитный поток, то при обеспечении переменной упругости стенок элементов 5 по их длине обеспечивается наиболее эффективное поджатие сопрягаемых поверхностей.