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 охолодну камеру розміщено між валом і постійним магнітом у радіальному напрямку та між полюсними наконечниками в осьовому напрямку 2 Герметизатор за п 1, який відрізняється тим, що кільцевий постійний магніт виконано з декількох постійних магнітів, які рівномірно розташовані в отворах немагнітної обойми, останню виконано у вигляді приєднувального фланця, а як охолодну камеру використано порожнину між полюсними наконечниками, яку обмежено немагнітним кільцем з боку вала і внутрішньою бічною поверхнею немагнітної обойми з боку постійних магнітів 3 Герметизатор за п 2, який відрізняється тим, що обмежуючі поверхні охолодної камери, переважно торцеві поверхні полюсних наконечників і/або бокова поверхня немагнітного кільця, виконані оребреними 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 циклічного 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 ж 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 Кюрі та шерційності процесу переходу через точку Кюрі Ще одним чинником, що обмежує ефективність теплопереносу, є обмеженість величини перепаду тисків між нагрітими (розмагніченими) і охолодженими (намагніченими) шарами магнітної рідини - не більш, як 0,1 0,2МПа для існуючих магнітних рідин Відомо про магніторідинний герметизатор (ас СРСР №905561, МПК F16J15/40, 1982), що обладнаний системою охолодження, у якому 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 рідини 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 ю ю 55111 Кюрі охолодної магнітної рідини та шфційності 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, ява 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 прототипу притаманні наступні негативні властивості ефективність тепловідводу недостатня внаслідок віддаленості охолодної камери від робочого зазору, у якому генерується тепло, складність конструкції і технології виготовлення герметизатора внаслідок наявності запресованої усередині корпусу герметизатора немагнітної гільзи складної форми з профільними прорізами по периметру циліндричної поверхні, неможливість застосування даної системи терморегулювання у безкорпусних герметизаторах В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення терморегул ьованого магніторідинного герметизатора, зміна конструкції якого забезпечує збільшення ефективності тепловідводу і, як наслідок, підвищення припустимої швидкості обертання вала та подовження терміну роботи Поставлена задача вирішується тим, що у терморегульованому магніторідинному герметизаторі, який містить кільцевий постійний магніт з полюсними наконечниками, магніту 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, ВІДПОВІДНО до винаходу охолодну камеру розміщено між валом і постійним магнітом у радіальному напрямку та між полюсними наконечниками в осьовому напрямку Кільцевий постійний магніт виконано з декількох постійних магнітів, які рівномірно розташовані в отворах немагнітної обойми, останню виконано у вигляді приєднувального фланця, а як охолодну камеру використано порожнину між полюсними наконечниками , яку обмежено немагнітним кільцем з боку валу і внутрішньою бічною поверхнею немагнітної обойми з боку постійних магнітів Обмежуючі поверхні охолодної камери, переважно торцеві поверхні полюсних наконечників і/або бокова поверхня немагнітного кільця, виконані оребреними Порівняльний аналіз рішення, яке заявляється, з прототипом показує, що запропонований пристрій відрізняється від відомого тим, що охолодну камеру розміщено між валом і постійним магнітом у радіальному напрямку та між полюсними наконечниками в осьовому напрямку, кільцевий постійний магніт виконано з декількох постійних магнітів, які рівномірно розташовані в отворах немагнітної обойми, останню виконано у вигляді приєднувального фланця, як охолодну камеру використано порожнину між полюсними наконечниками, яку обмежено немагнітним кільцем з боку валу і внутрішньою бічною поверхнею немагнітної обойми з боку постійних магнітів, обмежуючі поверхні охолодної камери, переважно торцеві поверхні полюсних наконечників і/або бокова поверхня немагнітного кільця, виконані оребреними Розміщення охолодної камери між валом і кільцевим постійним магнітом у радіальному напрямку і між полюсними наконечниками в осьовому напрямку забезпечує и максимальне зближення з джерелом тепла При цьому тепловідвід здійснюється з обох полюсних наконечників та з немагнітного кільця, а площа поверхонь, що охолоджуються, збільшується за рахунок використання торцевих поверхонь полюсних наконечників Виконання кільцевого постійного магніту з декількох постійних магнітів, які рівномірно розташовані в отворах немагнітної обойми, а останньої - у вигляді приєднувального фланця забезпечує можливість реалізації безкорпусного варіанта виконання герметизатора і використання як охолодної камери порожнини між полюсними наконечниками, яку обмежено немагнітним кільцем з боку валу і внутрішньою бічною поверхнею немагнітної обойми з боку постійних магнітів Використання як охолодної камери порожнини між полюсними наконечниками, яку обмежено немагнітним кільцем з боку валу і внутрішньою бічною поверхнею немагнітної обойми з боку постійних магнітів, дозволяє спростити конструкцію герметизатора і технологію його виготовлення, тому що відпадає необхідність виготовлення спеціальної охолодної камери складної форми (у прототипі - пустотілої гільзи циліндричної форми з немагнітного матеріалу з профільними прорізами по периметру циліндричної поверхні) і и встановленні (у прототипі - запресовуванні) усередині герметизатора Виконання оребрення на обмежуючих поверхнях охолодної камери, переважно на торцевих поверхнях полюсних наконечників і/або на боковій поверхні немагнітного кільця, забезпечує інтенсифікацію тепловідводу за рахунок збільшення площі поверхонь, що охолоджуються Таким чином, зміна конструкції терморегульованого магніторідинного герметизатора забезпечує збільшення ефективності тепловідводу і, як наслідок, підвищення припустимої швидкості обертання вала та подовження терміну роботи, за рахунок максимального зближення охолодної рідини з зоною тепловиділення і збільшення площі поверхонь, що охолоджуються, 55111 спрощення конструкції і технології виготовлення герметизатора за рахунок використання як охолодної камери порожнини між полюсними наконечниками, яку обмежено немагнітним кільцем з боку валу і внутрішньою бічною поверхнею немагнітної обойми з боку постійних магнітів, замість матеріаломісткої, складної за формою і технологією виготовлення охолодної камери, можливість застосування даної системи терморегулювання у безкорпусних герметизаторах На кресленні (Фіг) схематично зображено терморегульований магніторідинний герметизатор, поздовжній розріз Терморегульований магніторідинний герметизатор містить кільцевий постійний магніт, який складається з декількох постійних магнітів 1, які рівномірно розташовані в отворах немагнітної обойми 2, полюсні наконечники 3 і 4, магнітну рідину 5 у робочому зазорі 6 між полюсними наконечниками 3, 4 і охопленим ними валом 6, а також систему охолодження, що складається з охолодної камери 7, яку заповнено охолодною рідиною, і каналів 8, які підводять / відводять охолодну рідину Охолодну камеру 7 розміщено між вадам 6 і постійними магнітами 1 у радіальному напрямку та між полюсними наконечниками 3 і 4 в осьовому напрямку Як охолодну камеру 7 використано порожнину між полюсними наконечниками 3 і 4, яку обмежено немагнітним кільцем 9 з боку валу б і внутрішньою бічною поверхнею немагнітної обойми 2 з боку постійних магнітів 1 Обмежуючі поверхні охолодної камери 7, переважно торцеві повер хні полюсних наконечників 3, 4 і/або бокова поверхня немагнітного кільця 9, виконані оребреними Пристрій працює так Магнітний потік створюється постійними магнітами 1, які рівномірно розташовані в отворах немагнітної обойми 2, і замикається через полюсні наконечники 3, 4 і вал 6, утримуючи магнітну рідину 5 у робочому зазорі 5 і забезпечуючи герметизацію валу 6 як у динамічному, так і у зупиночному режимах роботи При обертанні вала 6 тепло, яке виділяється у магнітній рідині 5, поширюється по полюсних наконечниках 3, 4 і по немагнітному кільцю 9, нагріваючи охолодну рідину в охолодній камері 7 Подача і ВІДВІД охолодної рідини здійснюються через канали 8, які виконані в полюсному наконечнику З Використання винаходу дозволяє збільшити ефективність тепловідводу і, як наслідок, підвищення припустимої швидкості обертання вала та подовження терміну роботи, за рахунок максимального зближення охолодної рідини з зоною тепловиділення і збільшення площі поверхонь, що охолоджуються, а також спростити конструкцію і технологічність виготовлення герметизатора в порівнянні з прототипом І іншими відомими пристроями за рахунок використання як охолодної камери порожнини між полюсними наконечниками, яку обмежено немагнітним кільцем з боку вала і внутрішньою бічною поверхнею немагнітної обойми з боку постійних магнітів