Терморегульований магніторідинний герметизатор

1 Терморегульований магніторідинний герметизатор, який містить кільцевий постійний магніт з полюсними наконечниками, магнітну рідину в робочому зазорі між полюсними наконечниками й охопленим ними валом, і систему охолодження, що складається з охолодної камери, яку заповнено охолодною рідиною, а також каналів, що підводять і відводять охолодну рідину, який відрізняється тим, що один з полюсних наконеч Винахід відноситься до ущільнювальної техніки і може бути використаний для герметизації швидкісних обертових валів у вакуумних, пневматичних і гідравлічних системах машин і устаткування Відомо про магніторідинні герметизатори (ас СРСР №616188, МПК В63Н23/36, F16J15/54, 1976, ас СРСР №839858, МПК В63Н23/36, F16J15/54, 1979), що обладнані системою охолодження, у яких магнітна рідина одночасно виконує функції герметика і теплоносія, причому циркуляція магнітної рідини забезпечується за рахунок циклічною переходу температури магнітної рідини через точку Кюрі Проте у даних герметизаторах систему охолодження виконано розімкненою, що різко знижує ефективність теплопереносу внаслідок перемішування намагнічених і розмагнічених шарів магнітної рідини і її витоків за межі системи охолодження Крім того, найбільш розповсюджені, добре вивчені й освоєні на цей час ВИСОКОСТІЙКІ магнітні рідини містять як дисперсну фазу магнетит, що має високу температуру Кюрі (Тс = 858К), яка знаходиться поза областю існування більшості рідин При використанні магнітних рідин з іншими дисперсними фазами ефективність теплопереносу також буде недостатня внаслідок «розмитості» точці ників виконано у вигляді обичайки з внутрішнім кільцевим виступом, на внутрішній торцевій поверхні якого із зазором щодо внутрішньої поверхні обичайки встановлені постійний магніт і кільцевий полюсний наконечник, а як охолодну камеру використано порожнину між внутрішньою поверхнею обичайки і ЗОВНІШНІМИ бічними поверхнями постійного магніту і кільцевого полюсного наконечника, яку з боку зовнішньої торцевої поверхні кільцевого полюсного наконечника герметично закрито немагнітною кришкою 2 Герметизатор за п 1, який відрізняється тим, що охолодну камеру відокремлено немагнітною кільцевою вставкою від постійного магніту або від кільцевого полюсного наконечника з постійним магнітом Кюрі та шеріційності процесу переходу через точку Кюрі Ще одним чинником, що обмежує ефективність теплопереносу, є обмеженість величини перепаду шагів між нагрітими (розмагніченими) і охолодженими (намагніченими) шарами магнітної рідини - не більш, як 0,1 0.2МП існуючих магнітних рідин Відомо про магніторідинний герметизатор (ас СРСР №905561, МПК F16J15/40, 1982), що обладнаний системою охолодження, у яшму герметизуючі функції виконує робоча магнітна рідина, що заповнює робочий зазор, а тепловідвід здійснюється у замкненій теплообмінній системі, яку заповнено охолодною магнітною рідиною При цьому циркуляція охолодної магнітної рідани також забезпечується за рахунок циклічного переходу температури охолодної магнітної рідини через точку Кюрі Властивості магнітних рідин підібрані таким чином, що точка Кюрі охолодної магнітної рідини знаходиться в інтервалі температур статичного і динамічного режимів герметизатора, а точка Кюрі робочої магнітної рідини вище температури динамічного режиму герметизатора Проте ефективність теплопереносу у даному герметизаторі також буде недостатня внаслідок складності підбору охолодної магнітної рідини, «розмитості» точки 00 00 ю 54881 Кюрі охолодної магнітної рідини та шерційності процесу переходу через точку Кюрі Чинником, що обмежує ефективність теплопереносу, є також обмеженість величини перепаду тисків між нагрітими (розмагніченими) і охолодженими (намагніченими) шарами магнітної рідини - не більш, як 0,1 0,2МПа для існуючих магнітних рідин Як прототип обрано магніторідинний герметизатор (ас СРСР №1820114, MnKF16J15/40, 1989), у якому система охолодження містить охолодну камеру, яку заповнено охолодною рідиною, а також канали, що підводять та відводять охолодну рідину, які виконані у верхній та нижній частинах корпусу герметизатора Охолодну камеру виконано у вигляді запресованої усередині корпусу немагнітної гільзи циліндричної форми з профільними прорізами по периметру циліндричної поверхні Усередині гільзи встановлені пакети елементарних магніторідинних герметизаторів, що складаються з постійних магнітів і полюсних приставок Пакети відділені один від іншого немагнітними антифрикційними розділовими елементами Проте наявність у прототипі запресованої усередині корпуса немагнітної гільзи з профільними прорізами по периметру циліндричної поверхні ускладнює конструкцію пристрою та технологію його виготовлення В основу винаходу поставлено задачу удосконалення терморегул ьованого магніторідинного герметизатора, зміна конструкції якого забезпечує спрощення конструкції і технології виготовлення пристрою Поставлена задача вирішується тим, що у терморегульованому магніторідинному герметизаторі, який містить кільцевий постійний магніт з полюсними наконечниками, магнітну рідину в робочому зазорі між полюсними наконечниками й охопленим ними ватом, і систему охолодження, що складається з охолодної камери, яку заповнено охолодною рідиною, а також каналів, що підводять і відводять охолодну рідину, ВІДПОВІДНО до винаходу один з полюсних наконечників виконано у вигляді обичайки з внутрішнім кільцевим виступом, на внутрішній торцевій поверхні якого з зазором щодо внутрішньої поверхні обичайки встановлені постійний магніт і кільцевий полюсний наконечник, а як охолодну камеру використано порожнину між внутрішньою поверхнею обичайки і ЗОВНІШНІМИ бічними поверхнями постійного магніту і кільцевого полюсного наконечника, яку з боку зовнішньої торцевої поверхні кільцевого полюсного наконечника герметично закрито немагнітною кришкою Охолодну камеру відокремлено немагнітною кільцевою вставкою від постійного магніту або від кільцевого полюсного наконечника з постійним магнітом Порівняльний аналіз рішення, яке заявляється, з прототипом показує, що запропонований пристрій відрізняється від відомого тим, що один з полюсних наконечників виконано у вигляді обичайки з внутрішнім кільцевим виступом, на внутрішній торцевій поверхні якого з зазором щодо внутрішньої поверхні обичайки встановлені постійний магніт і кільцевий полюсний наконечник, як охолодну камеру використано порожнину між внутрішньою поверхнею обичайки і ЗОВНІШНІМИ бічними поверхнями постійного магніту і кільцевого полюсного наконечника, охолодну камеру з боку зовнішньої торцевої поверхні кільцевого полюсного наконечника герметично закрито немагнітною кришкою, охолодну камеру відокремлено немагнітною кільцевою вставкою від постійного магніту або від кільцевого полюсного наконечника з постійним магнітом Виконання одного з полюсних наконечників у вигляді обичайки з внутрішнім кільцевим виступом, на внутрішній торцевій поверхні якого з зазором щодо внутрішньої поверхні обичайки встановляй постійний магніт і кільцевий полюсний наконечник, забезпечує можливість використання порожнини між внутрішньою поверхнею обичайки і ЗОВНІШНІМИ бічними поверхнями постійного магніту і кільцевого полюсного наконечника як охолодну камеру При цьому теплозйом здійснюється безпосередньо з обох полюсних наконечників і з постійного магніту Використання порожнини між внутрішньою поверхнею обичайки і ЗОВНІШНІМИ бічними поверхнями постійного магніту і кільцевого полюсного наконечника як охолодної камери забезпечує спрощення конструкції герметизатора і технології його виготовлення, тому що відпадає необхідність у виготовленні спеціальної охолодної камери складної форми (у прототипі - пустотілої гільзи циліндричної форми з нештатного матеріалу та з профільними прорізами по периметру циліндричної поверхні) та у и встановленні (у прототипі запресовуванні) усередині герметизатора Для повної герметизації охолодну камеру герметично закрито немагнітною кришкою з боку зовнішньої торцевої поверхні кільцевого полюсного наконечника Кришку виконано з немагнітного матеріалу для запобігання шунтування магнітного ланцюга герметизатора У випадку використання постійного магніту, що набраний з окремих призматичних постійних магнітів, або у випадку небажаності прямого контакту охолодної рідини з постійним магнітом охолодна камера відокремлюється немагнітною кільцевою вставкою від постійного магніту або від кільцевого полюсного наконечника з постійним магнітом Таким чином, зміна конструкції терморегульованого магніторідинного герметизатора забезпечує спрощення його конструкції і технології виготовлення замість спеціальної охолодної камери як охолодну камеру використано зазор між полюсними наконечниками, що є невід'ємною конструктивною частиною магніторідинних герметизаторів з утопленим полюсним наконечником, і який звичайно зайнятий немагнітною втулкою або немагнітним заповнювачем, замість матеріаломісткої, складної за формою і технологією виготовлення охолодної камери для герметизації охолодної порожнини використовується ТОНКОСТІННІ, прості за формою і технологією виготовлення деталі (немагнітна кільцева кришка, немагнітна кільцева вставка), відпадає необхідність у розміщенні, встановленні і фіксації охолодної камери На фіг 1 схематично зображено терморегу 54881 льований магніторідинний герметизатор без немагнітної вставки, що відокремлює охолодну камеру від постійного магніту, поздовжній розріз, на фіг 2 терморегульований магніторідинний герметизатор з немагнітною вставкою, що відокремлює охолодну камеру від постійного магніту, поздовжній розріз, на фіг 3 - терморегульований магніторідинний герметизатор з немагнітною вставкою, що відокремлює охолодну камеру від кільцевого полюсного наконечника з постійним магнітом, поздовжній розріз Терморегульований магніторідинний герметизатор містить кільцевий постійний магніт 1, кільцевий полюсний наконечник 2, полюсний наконечник 3 - 4 у вигляді обичайки 3 із внутрішнім кільцевим виступом 4, і магнітну рідину 5 у робочому зазорі 5 між полюсними наконечниками 2, 4 й охопленим ними вадам 6 Постійний магніт 1 і кільцевий полюсний наконечник 2 встановлені на внутрішній торцевій поверхні внутрішнього кільцевого виступу 4 із зазором щодо внутрішньої поверхні обичайки З Як охолодну камеру використано порожнину 7 між внутрішньою поверхнею обичайки 3 і ЗОВНІШНІМИ бічними поверхнями постійного магніту 1 і кільцевого полюсного наконечника 2, яку з боку зовнішньої торцевої поверхні кільцевого полюсного наконечника 2 герметично закрито немагнітною кришкою 8 Охолодну камеру 7 відокремлено немагнітною кільцевою вставкою 9 від постійного магніту 1 (дав фіг 2) або від кільцевого полюсного наконечника 2 з постійним магнітом 1 (див фігЗ) Для подачі і відводу охолодної рідини в немагніт ній кришці 8 (фиг 1) або в обичайці 3 (фіг 2) або в кільцевому виступі 4 (фігЗ) виконані канали 10 Між ПОЛЮСНИМИ наконечниками 2 і 4 встановлено немагнітне кільце 1 1 , яке охоплено постійним магнітом 1 Пристрій працює так Магнітний потік створюється постійним магнітом 1 і замикається через полюсні наконечники 2, 4 і вал 6, утримуючи магнітну рідину 5 у робочому зазорі 5 і забезпечуючи герметизацію вала 6 як у динамічному, так і в зупиночному режимах роботи При обертанні вала 6 тепло, що виділяється в магнітній рідині 5, поширюється по полюсних наконечниках 2 і 4, нагріваючи охолодну рідину в охолодній камері 7 Подача і ВІДВІД охолодної рідини здійснюються через канали 10, які виконані в немагнітній кришці 8 (фиг 1) або в обичайці 3 (фіг 2) або в кільцевому виступі 4 (фіг 3) Немагнітна кільцева вставка 9 захищає постійний магніт 1 (фіг 2) або полюсний наконечник 2 з постійним магнітом 1 (фіг 3) від впливу охолодної рідини Немагнітне кільце 1 1 , яке охоплено постійним магнітом 1, захищає постійний магніт 1 від впливу магнітної рідини 5 Використання винаходу дозволяє опростити конструкцію і технологію виготовлення терморегульованого магніторідинного герметизатора в порівнянні з прототипом і іншими відомими пристроями за рахунок використання як охолодної камери порожнини між внутрішньою поверхнею обичайки і ЗОВНІШНІМИ бічними поверхнями постійного магніту і кільцевого полюсного наконечника