Магніторідинне ущільнення з автоматичною корекцією робочого зазору

Реферат: Магніторідинне ущільнення з автоматичною корекцією робочого зазору містить встановлений в корпусі набірний постійний магніт з полюсними наконечниками, на робочих поверхнях яких виконані кільцеві зубці, магнітну рідину в робочих проміжках між полюсними наконечниками і валом, прокладки. При цьому корпус має симетрично розташовані виступи з наскрізними отворами. Набірний магніт складається з декількох рівномірно розташованих по довжині кола однакових магнітів. Магніторідинне ущільнення виконане розрізним, складається з розрізаних по діаметру кришки корпуса, прокладок, полюсних наконечників, між половинками яких магніти встановлені симетрично і з однаковою кількістю в кожній з його половинок, причому в половинках кришки корпусу по площі розрізу виконані симетричні свердління, в яких встановлені штифти, отвори у виступах корпусу виконані симетричними, а в них встановлені болтові з'єднання. Кільцеві зубці на робочих поверхнях полюсних наконечників виконані в перерізі W-подібної форми, з підвищеною шорсткістю сторін, а в магнітну рідину перед заправкою в ущільнення доданий при інтенсивному перемішуванні феромагнітний мікронний порошок у вигляді феромагнітних часток мікронного розміру. UA 106420 C2 (12) UA 106420 C2 UA 106420 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до герметизуючих пристроїв, ущільнень, може знайти застосування при виготовленні вузлів герметизації для ущільнення підшипникових вузлів обертових валів промислового обладнання всіх галузях машинобудування. На сучасному етапі машинобудування пред'являються усе більш високі вимоги до надійності промислового устаткування, скорочення числа і термінів його ремонту, збільшення міжремонтного періоду і робочих параметрів. Це вимагає застосування ущільнень, що мають майже стовідсоткову герметичність. До таких ущільнень належать магніторідинні ущільнення, для роботи яких потрібний мінімально можливий робочий проміжок (зазор). Для магніторідинних ущільнень, використовуваних при герметизації підшипникових вузлів устаткування, виконання цих вимог багато в чому буде пов'язане з можливістю забезпечення простоти і легкості їх центрування при монтажі і зменшення як нерівномірності, так і величини робочого зазору. Відоме магніторідинне ущільнення з центруючим кільцем по [US №5593164, F1659/00], яке містить встановлений в корпусі постійний магніт з полюсними наконечниками, магнітну рідину в робочих проміжках між полюсними наконечниками і валом. Для центрування магніторідинного ущільнення відносно вала використане центрувальне кільце, яке може кріпитися до корпусу ущільнення, полюсного наконечника, або вставлятися кромкою в зазор між полюсними наконечниками і валом, бути цілісним, розрізним, незнімним або з можливістю виймання після центрування магніторідинного ущільнення. Недоліком цього магніторідинного ущільнення є висока складність, відповідно і більша ціна монтування ущільнення на промислове устаткування, крім того, внаслідок специфічної конструкції підшипникових вузлів промислового устаткування не завжди надається можливість встановити монтажне кільце. Найбільш близьким по технічній суті до заявленого технічного рішення є магніторідинне ущільнення по патент України [№19290 МПК F16515/40], яке вибране як прототип, воно містить встановлений в корпусі постійний магніт з полюсними наконечниками, на робочих поверхнях яких виконані кільцеві зубці, магнітну рідину в робочих проміжках між полюсними наконечниками і валом, прокладки, корпус, який має симетрично розташовані виступи з наскрізними отворами, магніт складається з декількох рівномірно розташованих по довжині кола однакових магнітів, магніторідинне ущільнення виконане розрізним, складається з розрізаних по довжині діаметру кришки, корпусу, прокладок, полюсних наконечників, між половинками яких магніти встановлені симетрично і з однаковою кількістю в кожній з його половинок, в половинках корпусу по площі розрізу виконані симетричні свердління, в яких встановлені штифти, отвори у виступах корпуса виконані симетричними, а в них встановлені болтові з'єднання. Недоліками прототипу є висока складність і низька надійність забезпечення і дотримання рівномірності робочого зазору, що пов'язане з особливістю конструкції роз'ємного ущільнення і веде до зниження утримування перепаду тиску, а від цього і надійності роботи ущільнення в цілому. Крім того, неточність обробки отворів під штифти може вести до зміщення половинок ущільнення, утворення "сходинки"в зазорі і зменшення робочого зазору, а неточність обробки площини роз'єму - до нещільності прилягання половинок полюсних наконечників, послаблення магнітного поля в робочому зазорі поблизу роз'єму, до можливості перекосу половинок ущільнення, до нерівномірності всього зазору по колу. Менша, в порівнянні з цілісним, жорсткість розрізного корпуса може вести до його деформації при обробці на верстатному устаткуванні, до овальності нарізаних на полюсних наконечниках кільцевих зубців і, відповідно, нерівномірності робочого зазору по колу. В основу винаходу поставлена задача удосконалення магніторідинного ущільнення, покращення роботоздатності і підвищення надійності конструкції магніторідинного ущільнюючого пристрою, шляхом виготовлення кільцевих зубців W-подібної форми в перерізі, зі збільшеною шорсткістю поверхні, додаванням перед заправкою в магнітну рідину при інтенсивному перемішуванні феромагнітного мікронного порошку(феромагнітних часток мікронного розміру). Поставлена задача вирішується тим, що в магніторідинному ущільненні з автоматичною корекцією робочого зазору, яке містить встановлений в корпусі набірний постійний магніт з полюсними наконечниками, на робочих поверхнях яких виконані кільцеві зубці, магнітну рідину в робочих проміжках між полюсними наконечниками і валом, прокладення, корпус, який має симетрично розташовані виступи з наскрізними отворами, набірний магніт складається з декількох рівномірно розташованих по довжині кола однакових магнітів, магніторідинне ущільнення виконане розрізним, складається з розрізаних по діаметру кришки, корпусу, прокладок полюсних наконечників, між половинками яких магніти встановлені симетрично і з однаковою кількістю в кожній з його половинок, в половинках корпусу по площі розрізу виконані симетричні свердління, в яких встановлені штифти, отвори у виступах корпусу виконані 1 UA 106420 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 симетричними, в них встановлені болтові з'єднання, що кільцеві зубці на робочих поверхнях полюсних наконечників виконані в перерізі W-подібної форми, з підвищеною шорсткістю сторін, а в магнітну рідину перед заправкою в ущільнення доданий при інтенсивному перемішуванні феромагнітний мікронний порошок у вигляді феромагнітних часток мікронного розміру. Спільними основними суттєвими ознаками є: наявність в магніторідинному ущільненні з автоматичною корекцією робочого зазору встановленого в корпусі набірного постійного магніту з полюсними наконечниками, на робочих поверхнях яких виконані кільцеві зубці, магнітної рідини в робочих проміжках між полюсними наконечниками і валом, прокладок, при цьому корпус має симетрично розташовані виступи з наскрізними отворами, набірний магніт складається з декількох рівномірно розташованих по довжині кола однакових магнітів, магніторідинне ущільнення виконане розрізним, складається з розрізаних по діаметру кришки корпуса прокладок, полюсних наконечників, між половинками яких магніти встановлені симетрично і з однаковою кількістю в кожній з його половинок, причому в половинках кришки корпусу по площі розрізу виконані симетричні свердління, в яких встановлені штифти, отвори у виступах корпусу виконані симетричними, а в них встановлені болтові з'єднання. Відмінними від прототипу основними суттєвими ознаками заявленого технічного рішення, які забезпечують отримання технічного результату, є: - кільцеві зубці на робочих поверхнях полюсних наконечників виконані в перерізі W-подібної форми; - кільцеві зубці на робочих поверхнях полюсних наконечників виконані з підвищеною шорсткістю сторін; - в магнітну рідину перед заправкою в ущільнення доданий при інтенсивному перемішуванні феромагнітний мікронний порошок; - феромагнітний мікронний порошок виконаний у вигляді феромагнітних часток мікронного розміру. Виконання кільцевих зубців на робочих поверхнях полюсних наконечників W-подібної в перерізі форми забезпечує наявність в робочому проміжку навпроти кожного зубця двох ділянок магнітного поля зі збільшеною індукцією, збільшує кількість східців ущільнення і дозволяє збільшити перепад тиску, який утримує магніторідинне ущільнення. Додавання в магнітну рідину перед заправкою в ущільнення при інтенсивному перемішуванні феромагнітного мікронного порошку у вигляді феромагнітних часток мікронного розміру забезпечує їх введення в робочий проміжок магніторідинного ущільнення і їх осадження на поверхні кільцевого зубця в районі наявності підвищеної індукції, тобто на вершинах зубця, западині між ними, а не в западинах між зубцями. При цьому об'єм робочого зазору, що залишився, буде заповнений магнітною рідиною. Це дозволяє збільшити висоту зубця, зменшити робочий проміжок в ущільненні, збільшити індукцію в проміжку і тим самим збільшити перепад тиску, який утримує магніторідинне ущільнення. Виконання кільцевих зубців на робочих поверхнях полюсних наконечників з підвищеною шорсткістю сторін забезпечує турбулізацію потоку магнітної рідини при обертанні вала, тим самим полегшуючи "змивання" тих, що слабкіше утримуються магнітним полем феромагнітних часток мікронного розміру з вершин кільцевих зубців на ділянках робочого проміжку з найменшою висотою робочого проміжку і високою лінійною швидкістю потоку магнітної рідини і їх перенесення на ділянки з більшою висотою робочого проміжку і меншою швидкістю потоку магнітної рідини, що робить робочий проміжок більше рівномірним і дозволяє збільшити перепад тиску, який утримує магніторідинне ущільнення. Тим самим загалом досягнуто удосконалення магніторідинного ущільнення існуючої конструкції відповідно з прототипом, покращення її характеристик працездатності і підвищення надійності конструкції магніторідинного ущільнюючого пристрою, також слід вважати, що така конструкція забезпечить розширення можливості її застосування. Суть винаходу пояснюється кресленням. Де на фіг. 1 зображений загальний вигляд магніторідинного ущільнення з автоматичною корекцією робочого зазору, розріз Г-Г; на фіг. 2 - те ж саме, розріз В-В на фіг. 1; на фіг. 3 - те ж саме, збільшений вид робочого зазору, вид А на фіг. 1; на фіг. 4 - те ж саме, збільшений вид робочого зазору, вид Б на фіг. 2. Магніторідинне ущільнення складається з корпусу магніторідинного ущільнення 1, набірного постійного магніту 2, виконаного складеним з декількох магнітів, полюсних наконечників 3, прокладок 4, які забезпечують герметичність проміжків між полюсними наконечниками 3 і корпусом 1, магнітній рідині 5, яка утримується в робочих зазорах між полюсними наконечниками 3 і валом 6, кришки 7, яка утримує полюсні наконечники 3 в корпусі 1, штифтів 8 і стяжних болтів 9. У магнітну рідину 5 перед заправкою в зазор ущільнення при інтенсивному 2 UA 106420 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 перемішуванні доданий феромагнітний мікронний порошок феромагнітних часток мікронного розміру 10. Корпус 1, полюсні наконечники 3, прокладки 4, виконані розрізними і складаються з двох однакових половинок, в зборі ці деталі утворюють дві половинки ущільнення, які стягуються болтами 9. Половинки ущільнення встановлюються на вал 6 і стягуються болтами 9, при цьому штифти 8 перешкоджають зрушенню половинок ущільнення одна відносно іншої. Після центрування магніторідинного ущільнення відносно вала 6 магніторідинне ущільнення нерухомо закріплюється на корпусі устаткування. На робочих поверхнях полюсних наконечників 3, які утворюють робочий зазор з валом 6, нарізані кільцеві зубці 11 W-подібної в перерізі форми, що є концентраторами магнітного потоку і забезпечують посилення магнітного поля над вершинами зубців. На вершинах кільцевих зубців в області з найбільшою індукцією утримується феромагнітний мікронний порошок у вигляді феромагнітних часток мікронного розміру 10, що осідає з магнітної рідини, спільно з якою вони були введені в робочий зазор і завдяки шорсткості поверхні вони утримуються поблизу поверхонь в зазорах. Магніторідинний ущільнюючий пристрій працює в такий спосіб. Перед заправкою у магнітну рідину 5 при інтенсивному перемішуванні додається феромагнітний мікронний порошок у вигляді феромагнітних часток мікронного розміру 10. Після заправки в зазор ущільнення магнітна рідина 5 заповнює робочі проміжки між полюсними наконечниками 3 і валом 6 і утримується в них магнітним полем постійних магнітів 2. Найбільш сильним магнітне поле буде поблизу вершин концентраторів магнітного потоку, - кільцевих зубців W-подібної в перерізі форми. Феромагнітний мікронний порошок у вигляді феромагнітних часток мікронного розміру 10, що знаходиться в магнітній рідині 5, осідатиме в зоні найбільш сильного магнітного поля, тобто на вершинах кільцевих зубців і западині між ними, займаючи частину робочого проміжку і зменшуючи його висоту. При цьому за рахунок більшої, ніж у магнітної рідини 5, власній магнітній проникності феромагнітного мікронного порошку у вигляді феромагнітних часток мікронного розміру 10 додатково збільшуватиметься індукція в робочому зазорі між вершинами кільцевих зубців і валом. Робочий зазор між полюсними наконечниками 3 і валом 6 у зв'язку з неточністю обробки вала 6, полюсних наконечників 3, штифтів 8, корпусу 1, а також неточністю монтажу не є рівномірним по всій довжині кола, висота зазору буде різною на різних ділянках довжини кола. При обертанні вала 6 магнітна рідина 5 також починає рух в зазорі. Обтікаючи поверхня кільцевих зубців з підвищеною шорсткістю, потік магнітної рідини 6 турбулізується. Швидкість руху потоку по колу буде різною із-за перепаду перерізу робочого зазору. Турбулізований потік магнітної рідини 5 "змиватиме" зовнішні феромагнітні частки мікронного розміру з вершин кільцевих зубців, що виступають, в місцях з мінімальною висотою робочого зазору і максимальною швидкістю магнітної рідини. "Змиті" частки знову наближатимуться до зубців і осідатимуть на тих ділянках вершин кільцевих зубців, над якими швидкість потоку буде меншою, тобто, - в місцях з максимальним значенням висоти робочого проміжку. Таким чином, цим твориться автоматичне коригування, корекція, висоти зазору робочого проміжку за рахунок перенесення феромагнітних часток мікронного розміру і осадження їх по колу робочого проміжку, зменшення висоти самого зазору із-за нарощування висоти кільцевих зубців феромагнітних часток мікронного розміру і осадження їх по колу робочого проміжку, і зменшення висоти самого проміжку із-за нарощування висоти кільцевих зубців феромагнітним матеріалом, збільшення магнітної індукції в проміжку, а також збільшення перепаду тиску, утримуваного магніторідинним ущільненням. Робочий проміжок стає більше рівномірним по колу, сама величина проміжку зменшується, індукції в проміжку зростає, утримуваний перепад тиску збільшується, надійність роботи магніторідинного ущільнення також зростає. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Магніторідинне ущільнення з автоматичною корекцією робочого зазору, яке містить встановлений в корпусі набірний постійний магніт з полюсними наконечниками, на робочих поверхнях яких виконані кільцеві зубці, магнітну рідину в робочих проміжках між полюсними наконечниками і валом, прокладки, при цьому корпус має симетрично розташовані виступи з наскрізними отворами, набірний магніт складається з декількох рівномірно розташованих по довжині кола однакових магнітів, магніторідинне ущільнення виконане розрізним, складається з розрізаних по діаметру кришки корпуса, прокладок, полюсних наконечників, між половинками яких магніти встановлені симетрично і з однаковою кількістю в кожній з його половинок, причому в половинках кришки корпусу по площі розрізу виконані симетричні свердління, в яких 3 UA 106420 C2 5 встановлені штифти, отвори у виступах корпусу виконані симетричними, а в них встановлені болтові з'єднання, яке відрізняється тим, що кільцеві зубці на робочих поверхнях полюсних наконечників виконані в перерізі W-подібної форми, з підвищеною шорсткістю сторін, а в магнітну рідину перед заправкою в ущільнення доданий при інтенсивному перемішуванні феромагнітний мікронний порошок у вигляді феромагнітних часток мікронного розміру. 4 UA 106420 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5