Модульний магніторідинний герметизатор

Модульний магніторідинний герметизатор, що містить нерухомий щодо корпусу приводу полюсний модуль, що складається з герметично з'єднаних у порядку чергування полюсних наконечників і немагнітного кільцевого елемента, рухомий в осьовому і кутовому напрямках щодо полюсного модуля магнітний модуль, який складається з полюсних наконечників і кільцевого постійного магніту у порядку чергування, і магнітну рідину в робочому зазорі між полюсними наконечниками полюсного модуля й охопленим ними валом, який відрізняється тим, що магнітний модуль встановлено щодо полюсного модуля з утворенням торцевого регульованого Винахід відноситься до ущільнювальної техніки і може бути використаний для герметизації швидкісних обертових валів у вакуумних, пневматичних та 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 містять ПОСТІЙНІ магніти і магнітну рідину в робочому зазорі між постійними магнітами й охопленим ними валом Герметизатори обладнано системою охолодження, у якій магнітна рідина одночасно виконує функції герметика і теплоносія, причому циркуляція магнітної рідини забезпечується за рахунок циклічного переходу температури магнітної рідини через точку Кюрі Проте даним герметизаторам притаманні наступні негативні властивості - відсутність регулювання магнітної індукції в робочому зазорі, зазору між полюсними наконечниками магнітного модуля та полюсними наконечниками полюсного модуля, один з полюсних наконечників полюсного модуля виконано у вигляді обичайки з внутрішнім кільцевим виступом, у внутрішній порожнині якої з зазором щодо внутрішньої поверхні обичайки встановлено кільцевий полюсний наконечник, магнітний модуль виконано у вигляді кільцевого радіально намагніченого постійного магніту, до бічних поверхонь якого примикають внутрішній і ЗОВНІШНІЙ полюсні наконечники, на ЗОВНІШНІЙ торцевій поверхні кільцевого полюсного наконечника полюсного модуля встановлено напрямну немагнітну втулку, на ЗОВНІШНІЙ циліндричній поверхні якої виконано гвинтову різь, а на внутрішній поверхні внутрішнього полюсного наконечника магнітного модуля виконано відповідну гвинтову різь, порожнину між полюсними наконечниками полюсного модуля використано як охолодну камеру, яку заповнено охолодною рідиною, а в обичайці виконано канали для підведення/відводу охолодної рідини недостатня ефективність системи охолодження, яка обумовлена розімкненістю системи охолодження, неможливість застосування магнетитових магнітних рідин через високе значення точки Кюрі для магнетиту (Тс=858К), яке знаходиться поза областю існування більшості рідин, - "розмитість" точи Кюрі та шерційність процесу переходу через точку Кюрі, - обмеженість величини перепаду тиску між нагрітими (розмагніченими) і охолодженими (намагніченими) шарами магнітної рідини - не більш, як 0,1 0,2Мпа для існуючих магнітних рідин, - недостатня надійність, яка обумовлена безпосереднім контактом постійних магнітів з магнітною рідиною, тому що під дією високої температури відбувається розмагнічування постійних магнітів та їхнє теплове розширення ю ю 55174 системами охолодження, принцип дії яких засновано на циклічному переході температури охолодної магнітної рідини через точку Кюрі, тому що при цьому знімаються обмеження, характерні для магніторідинних систем охолодження Проте даному герметизатору також притаманні деякі негативні властивості - відсутність регулювання магнітної індукції в робочому зазорі, недостатня ефективність системи охолодження, обумовлена далекістю охолодної камери від робочого зазору, у якому генерується тепло, недостатня надійність, обумовлена близькістю постійних магнітів до джерела тепла (ПОСТІЙНІ магніти розміщено між джерелом тепла робочим зазором, і охолодною камерою) Відомо про регульовані магніторідинні герметизатори (ас СРСР №773350, МПК F16J15/40 1979, ас СРСР №1168759, МПК F16J15/40 1984, ас СРСР №1278531, МПК F16J15/40, 1985, ас СРСР №1343157, МПК F16J15/40, 1986, ас СРСР №1537941, МПК F16J15/40, 1988, ас СРСР №1622687, МПК F16J15/40, 1990, пат РФ №2027929, МПК F16J15/00 F16J15/40, 1991, пат України №38664 А МПК F16J15/40, 2000), що містять корпус, ПОСТІЙНІ - відсутність регулювання магнітної індукції в магніти з полюсними наконечниками і магнітну робочому зазорі, рідину в робочому зазорі між полюсними - недостатня ефективність магніторідинної наконечниками й охопленим ними валом системи охолодження, яка обумовлена Регулювання магнітної індукції в робочому зазорі неможливістю застосування магнетитових даних герметизаторів здійснюється шляхом магнітних рідин як охолодної рідини, "розмитістю" виконання рухливими щодо корпусу точки Кюрі охолодної магнітної рідини та магнітопроводних елементів магнітної системи інерціиністю процесу переходу через точку Кюрі, полюсних наконечників, шунтуючих елементів, - обмеженість величини перепаду тиску між замикаючих магнітопроводів або їхніх частин нагрітими (розмагніченими) і охолодженими Регулювання магнітної індукції в робочому зазорі (намагніченими) шарами магнітної рідини - не герметизаторів розширює їхні функціональні більш, як 0,1 0,2МПа для існуючих магнітних можливості у порівнянні з розглянутими вище рідин, нерегульованими герметизаторами - недостатня надійність, яка обумовлена близькістю постійного магніту до джерел тепла стає можливою оптимізація значення (циркуляційних канатів з нагрітою магнітною магнітної індукції і, отже, значення критичного рідиною) перепаду тисків, Відомо також про магніторідинний - стає можливим регулювання магнітної герметизатор (ас СРСР №1820114, МПК індукції по заданому закону, наприклад, у F16J15/40, 1989), що містить корпус, ПОСТІЙНІ залежності від перепаду тисків, частоти обертання магніти з полюсними наконечниками , магнітну важ, температури магнітної рідини тощо, рідину в робочому зазорі між полюсними - стає можливою мінімізація магнітної індукції у наконечниками й охопленим ними валом і систему зупиночному режимі охолодження, яка складається з охолодної роботи, що запобігає розвитку процесів камери, яку заповнено охолодною рідиною, а старіння магнітної рідини Проте даним також каналів, що підводять та відводять охолодну герметизаторам притаманні наступні негативні рідину, які виконані у верхній та нижній частинах властивості корпусу герметизатора Охолодну камеру виконано відсутність регулювання температури у вигляді запресованої усередині корпуса гільзи магнітної рідини в робочому зазорі, циліндричної форми з немагнітного матеріалу з недостатня надійність, обумовлена профільними прорізами по периметру близькістю постійних магнітів до джерела тепла циліндричної поверхні Усередині гільзи (робочого зазору), переривчатістю руху, встановлено пакети елементарних перекосом і заклинюванням рухливих магнітопроводних елементів у випадку їхнього магніторідинних герметизаторів, які складаються з осьового переміщення щодо направної або полосних магнітів і полюсних приставок Пакети значними механічними зусиллями у випадку відділені один від іншого немагнітними їхнього радіального переміщення щодо нерухомих антифрикційними розділовими елементами елементів магнітної системи, Застосування проточної системи охолодження забезпечує підвищення ефективності - підвищені масо-габаритні характеристики у тепловідводу у порівнянні з магніторідинними випадку радіального розміщення рухливих Відомо про магніторідинний герметизатор (ас СРСР №905561, MnKF16J15/40, 1982), що містить корпус, постійний магніт з полосними наконечниками, магнітну рідину в робочому зазорі між полюсними наконечниками й охопленим ними валом і систему охолодження № відміну від розглянутих вище пристроїв у даному герметизаторі герметизуючі функції виконує робоча магнітна рідина, яка заповнює робочий зазор, а тепловідвід здійснюється у замкнутій теплообмінній системі, яку заповнено охолодною магнітною рідиною Циркуляція охолодної магнітної рідини забезпечується шляхом 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 Застосування замкненої теплообмінної системи забезпечує підвищення ефективності тепловідводу у порівнянні з розімкненими теплообмінними системами Проте даному герметизатору також притаманні деякі негативні властивості 55174 магнітопроводних елементів щодо нерухомої магнітної системи, - підвищені вимоги до точності виготовлення рухливого елемента та його направної Як прототип обрано модульний магніторідинний герметизатор (див Кирей П С, Кельина С Ю, Шевченко Н Д «Анализ путей усовершенствования магнитожид костных герметизаторов для вакуумной техники» Сборник докладов 5-й Международной конференции «Вакуумные технологии и оборудование» - Харьков ННЦ ХФТИ, 2002 С 311, рис 9), який містить нерухомий щодо корпуса привода полюсний модуль, що складається з герметично з'єднаних у порядку чергування полюсних наконечників і немагнітних кільцевих елементів, та рухливий в осьовому і кутовому напрямках щодо полюсного модуля магнітний модуль, що складається з кільцевих магнітів і полюсних наконечників у порядку чергування, причому полюсний модуль охоплено магнітним модулем Кільцеві магніти виконано з декількох постійних магнітів, які рівномірно розташовані в отворах немагнітної обойми На внутрішній бічній поверхні магнітного модуля, яка складається з внутрішніх бічних поверхонь його полюсних наконечників і немагнітних обойм, виконано гвинтову різь, а на ЗОВНІШНІЙ бічній поверхні полюсного модуля, яка складається з ЗОВНІШНІХ бічних поверхонь його полюсних наконечників і немагнітних кільцевих елементів, виконано відповідну гвинтову різь Виконання гвинтової різі на внутрішній бічній поверхні магнітного модуля І відповідної гвинтової різі на ЗОВНІШНІЙ бічній поверхні полюсного модуля забезпечує плавність регулювання магнітної індукції та зниження величини необхідного для зсуву механічного зусилля у порівнянні з розглянутими вище регульованими герметазаторами Крім того, відпадають підвищені вимоги до точності виготовлення рухомого елемента та його направної і забезпечується зниження масо-габаритних характеристик за рахунок реалізації безкорпусного варіанта виконання герметизатора Проте прототипові також притаманні деякі негативні властивості відсутність регулювання температури магнітної рідини в робочому зазорі, недостатня надійність, обумовлена близкостю постійних магнітів до джерела тепла (робочого зазору), - підвищені масо-габаритні характеристики внаслідок радіального розміщення рухомого модуля щодо нерухомого В основу винаходу поставлено задачу удосконалення модульного магніторідинного герметизатора, зміна конструкції якого забезпечує одночасне регулювання магнітної індукції та температури магнітної рідини в робочому зазорі, що розширює його функціональні можливості Поставлена задача вирішується тим, що в модульному магніторідинному герметизаторі, який містить нерухомий щодо корпуса привода полюсний модуль, що складається з герметично з'єднаних у порядку чергування полюсних наконечників і немагнітного кільцевого елемента, рухомий в осьовому і кутовому напрямках щодо полюсного модуля магнітний модуль, який складається з полюсних наконечників і кільцевого постійного магніту у порядку чергування і магнітну рідину в робочому зазорі між полюсними наконечниками полюсного модуля й охопленим ними валом, ВІДПОВІДНО до винаходу магнітний модуль встановлено щодо полюсного модуля з утворенням торцевого регульованого зазору між полюсними наконечниками магнітного модуля та полюсними наконечниками полюсного модуля, один з полюсних наконечників полюсного модуля виконано у вигляді обичайки з внутрішнім кільцевим виступом, у внутрішній порожнині якої з зазором щодо внутрішньої поверхні обичайки встановлено кільцевий полюсний наконечник, магнітний модуль виконано у вигляді кільцевого радіально-намагніченого постійного магніту, до бічних поверхонь якого примикають внутрішній і ЗОВНІШНІЙ полюсні наконечники, на ЗОВНІШНІЙ торцевій поверхні кільцевого полюсного наконечника полюсного модуля встановлено направляючу немагнітну втулку, на ЗОВНІШНІЙ циліндричній поверхні якої виконано гвинтову різь, а на внутрішній поверхні внутрішнього полюсного наконечника магнітного модуля виконано відповідну гвинтову різь, порожнину між полюсними наконечниками полюсного модуля використано як охолодну камеру, яку заповнено охолодною рідиною, а в обичайці виконано канали для підведення/відводу охолодної рідини Встановлення рухомого магнітного модуля щодо нерухомого полюсного модуля з утворенням торцевого регульованого зазору між полюсними наконечниками магнітного модуля та полюсними наконечниками полюсного модуля забезпечує можливість регулювання магнітної індукції за рахунок осьового переміщення рухомого магнітного модуля, а також зниження масогабаритних характеристик герметизатора у порівнянні з радіальним розміщенням, тому що при цьому зменшуються радіальна довжина герметизатора та осьова довжина рухомого модуля Виконання одного з полюсних наконечників полюсного модуля у вигляді обичайки з внутрішнім кільцевим виступом, у внутрішній порожнині якої з зазором щодо внутрішньої поверхні обичайки встановлено кільцевий полюсний наконечник, забезпечує можливість використання порожнини між полюсними наконечниками полюсного модуля як охолодну камеру, яку заповнено охолодною рідиною Виконання рухомого магнітного модуля у вигляді кільцевого радіально-намагніченого постійного магніту, до бічних поверхонь якого примикають внутрішній і ЗОВНІШНІЙ ПОЛЮСНІ наконечники, забезпечує можливість осьового розміщення рухомого магнітного модуля щодо нерухомого полюсного модуля та формування торцевого регульованого зазору між полюсними наконечниками магнітного модуля і полюсними наконечниками полюсного модуля Встановлення направляючої немагнітної втулки на ЗОВНІШНІЙ торцевій поверхні кільцевого полюсного наконечника полюсного модуля забезпечує можливість приєднання магнітного модуля до 55174 8 у внутрішній порожнині якої з зазором щодо внутрішньої поверхні обичайки встановлено кільцевий полюсний наконечник 2, На ЗОВНІШНІЙ торцевій поверхні полюсного наконечника 2 встановлено направляючу немагнітну втулку 9, на ЗОВНІШНІЙ циліндричній поверхні якої виконано гвинтову різь, а на внутрішній поверхні внутрішнього полюсного наконечшпса 6 виконано відповідну гвинтову різь Порожнину 10 між полосними наконечниками 1 і 2 використано як охолодну камеру, яку заповнено охолодною рідиною, а в обичайці полюсного наконечника 1 виконано канали 11 для підведення/відводу охолодної рідини 3 боку регульованого зазору 5і охолодну камеру 10 герметично закрито немагнітною втулкою 12 Пристрій працює так Магнітний потік, створений постійним магнітом 4, замикається по елементах магнітного ланцюга в наступній ПОСЛІДОВНОСТІ 4-5-5і-1-5о-8-5о-2-5і-6-4, утримуючи магнітну рідину 7 у робочому зазорі 5о і забезпечуючи герметизацію вала 8 як у динамічному, так і у зупиночному режимах роботи Регулювання магнітної індукції в робочому зазорі бо здійснюється шляхом осьового зсуву магнітного модуля 4-5-6 щодо полюсного модуля 1-2-3 при нагвинчуванні (вигвинчуванні) магнітного модуля Таким чином, зміна конструкції модульного 4-5-6 на направляючу немагнітну втулку 9 магніторідинного герметизатора забезпечує Нульовому значенню величини торцевого - одночасне регулювання магнітної індукції і регульованого зазору 5і відповідають максимальні температури магнітної рідини в робочому зазорі, значення магнітної індукції і градієнта що розширює функціональні можливості напруженості магнітного поля у робочому зазорі герметизатора, 5о При збільшенні 5і відбувається зменшення - збільшення ефективності тепловідводу за магнітної індукції і градієнта напруженості рахунок максимального наближення охолодної магнітного поля в робочому зазорі 5о Тепло, яке рідини до зони тепловиділення та збільшення виділяється в магнітній рідині 7 при обертанні вала площі поверхонь, що охолоджуються, 8, поширюється по полюсних наконечниках 1, 2 та - підвищення надійності роботи герметизатора по немагнітному кільцевому елементу З, за рахунок віддалення магнітного модуля від зони нагріваючи охолодну рідину в охолодиш камері 10 тепловиділення, Подача і ВІДВІД охолодної рідини здійснюється - зниження масо-габаритних характеристик через канали 11, які виконані в обичайці герметизатора за рахунок осьового розміщення полюсного наконечника 1 Герметизація охолодної рухомого модуля щодо нерухомого камери 10 з боку торцевого регульованого зазору На рисунку схематично зображено модульний 5і забезпечується за допомогою немагнітної магніторідинний герметизатор, поздовжній розріз втулки 12 Використання винаходу дозволяє Модульний магніторідинний герметизатор містить нерухомий щодо корпуса привода - одночасно регулювати магнітну індукцію і полюсний модуль 1-2-3, який складається з температуру магнітної рідини в робочому зазорі, герметично з'єднаних у порядку чергування що забезпечує розширення функціональних полюсних наконечників 1, 2 та немагнітного можливостей герметизатора в порівнянні з кільцевого елемента 3, і рухомий в осьовому і прототипом та іншими відомими пристроями, кутовому напрямках щодо полюсного модуля - збільшити ефективність тепловідводу за магнітний модуль 4-5-6, який складається з рахунок максимального наближення охолодної кільцевого радіально-намагніченого постійного рідини до зони тепловиділення та збільшення магніту 4, до бічних поверхонь якого примикають площі поверхонь, що охолоджуються, ЗОВНІШНІЙ 5 та внутрішній 6 полюсні наконечники - підвищити надійність роботи герметизатора Магнітну рідину 7 розміщено в робочому зазорі 5о за рахунок віддалення магнітного модуля від зони між полюсними наконечниками 1, 2 полюсного тепловиділення, модуля й охопленим ними валом 8 Між полюсним знизити масо-габаритні характеристики модулем 1-2-3 і штатним модулем 4-5-6 створено герметизатора за рахунок осьового розміщення торцевий регульований зазор 5і Полюсний рухомого модуля щодо нерухомого наконечник 1 полюсного модуля виконано у вигляді обичайки з внутрішнім кільцевим виступом, полюсного модуля При цьому магнітний модуль віддаляється від зони тепловиділення, що знижує негативний вплив перепадів температури на його роботу і, таким чином, підвищується надійність роботи герметизатора Виконання гвинтової різі на ЗОВНІШНІЙ циліндричній поверхні направляючої немагнітної втулки і відповідної гвинтової різі на внутрішній поверхні внутрішнього полюсного наконечника магнітного модуля забезпечує плавність переміщення магнітного модуля в осьовому і кутовому напрямках щодо полюсного модуля і, як наслідок, плавність регулювання магнітної індукції в робочому зазорі Використання порожнини між полюсними наконечниками полюсного модуля як охолодної камери, яку заповнено охолодною рідиною, та виконання в обичайці каналів для підведення/відводу охолодної рідини забезпечує регулювання температури магнітної рідини в робочому зазорі При цьому тепловідвід здійснюється з обох полюсних наконечників та з немагнітного кільцевого елемента між ними, охолодну рідину максимально наближено до зони тепловиділення, а площу поверхонь, що охолоджуються, збільшено за рахунок використання торцевих поверхонь полюсних наконечників полюсного модуля 10 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24