способ заправки магнитожидкостного уплотнения вала

Формула изобретения

Способ заправки многозубцового магнитожидкостного уплотнения вала, заключающийся во введении магнитной жидкости под зубец через заправочные отверстия в валу, отличающийся тем, что магнитную жидкость вводят под четные или нечетные зубцы, перемещают вал или уплотнение в осевом направлении так, чтобы выходы заправочных отверстий в валу оказались на противоположной стороне от линии симметрии магнитного поля между зубцами, затем вводят магнитную жидкость под нечетные или четные зубцы, после чего вал или уплотнение может быть возвращен в исходное положение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для заправки магнитожидкостных уплотнений.

Известен способ заправки зазоров магнитожидкостных уплотнений магнитной жидкостью, реализованный в /1/ путем ее выдавливания из эластичных камер, расположенных в канавках полюсных наконечников, через каналы в зазор во время сборки уплотнения.

Недостатком способа является сложность и невозможность заправки многозубцовых полюсных приставок.

Известен способ заправки магнитожидкостных уплотнений магнитной жидкостью, реализованный в /2/, где магнитная жидкость подается в промежуточные полости под магнитами с помощью распределительного устройства, находящегося в полости вала, через канал и отверстия.

Недостатками данного способа являются: сложность, ненадежность, невозможность осуществления заправки при многозубцовых полюсах. Сложность заключается в необходимости последовательного точного совмещения каждого заправочного отверстия с заправочным каналом распределительного устройства в процессе заправки. Ненадежность обусловлена тем, что все заправочные отверстия выходят в полость вала, и недостаточная герметичность распределительного устройства приведет к шунтированию всех ступеней уплотнения, а следовательно, разгерметизации уплотнения. Невозможность заправки многозубцовых полюсов объясняется тем, что вводимая в полости под магнитами жидкость из-за образования замкнутых полостей в межзубцовом пространстве дальше второго зубца не проникает.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в качественной заправке уплотнения с многозубцовыми полюсами, где под качеством заправки понимается заправка каждого зубца требуемым объемом магнитной жидкости без разборки уплотнения в любой востребованный момент времени, в упрощении технологии его заправки.

Результат достигается тем, что магнитную жидкость через заправочные отверстия в валу вводят под четные или нечетные зубцы, перемещают вал или уплотнение в осевом направлении так, чтобы выходы заправочных отверстий в валу оказались на противоположной стороне от линии симметрии магнитного поля между зубцами, затем вводят магнитную жидкость под нечетные или четные зубцы, после чего вал или уплотнение может быть возвращен в исходное положение.

На фиг.1 изображен общий вид уплотнения, реализующий данный способ, на фиг.2 - графическое представление о распределении напряженности магнитного поля в зазоре на поверхности вала и расположение выходов заправочных отверстий по отношению к распределению напряженности.

В корпусе 1 установлен постоянный магнит 2 с примыкающими к нему полюсными приставками 3, с обращенными к валу 4 зубцами 5. Каждый зазор между зубцом и валом заполнен магнитной жидкостью 6. В валу выполнены заправочные каналы 7. На каждую пару рядом расположенных зубцов приходится один заправочный канал. Каналы равномерно разнесены по окружности вала. Выходы каналов расположены под зубцами и смещены от линий симметрии магнитного поля между зубцами в одну сторону - сторону четных или нечетных зубцов. Каждый канал снабжен герметичной заглушкой 8.

Уплотнение работает следующим образом. Постоянный магнит 2 в уплотнении служит источником магнитного поля. Создаваемый им магнитный поток полюсными приставками 3 подводится к зазору с валом 4. Зубцы полюсных приставок 5 перераспределяют магнитный поток в зазоре, и магнитное поле становится резко неоднородным. Магнитная жидкость 6 втягивается в области с максимальной напряженностью и образует герметичные пробки с повышенным внутренним давлением. Магнитная жидкость под зубцы вводится через заправочные каналы 7. Первоначально заправляются, допустим, все четные зубцы, затем вал перемещаются вдоль своей оси так, чтобы выходы заправочных отверстий оказались на противоположной стороне от линии симметрии магнитного поля между зубцами и через те же каналы заправляются нечетные зубцы. После заправки каждый канал герметично закрывается технологической заглушкой 8. В зависимости от конструкции магнитожидкостного уплотнения вал может оставаться в последнем положении или возвращаться в исходную точку. В предлагаемом способе допускается перемещение магнитожидкостного уплотнения относительно вала, важно только, чтобы при перемещении уплотнения выходы заправочных отверстий оказались на противоположной стороне от линии симметрии магнитного поля между зубцами.

Каждая магнитожидкостная пробка способна воспринимать перепад давлений, который определяется по формуле:

где ₀ - магнитная постоянная,

М - намагниченность магнитной жидкости,

Н - напряженность магнитного поля в зазоре на поверхности вала,

Н_max и H_min - максимальная и минимальная напряженности магнитного поля на границах магнитожидкостной пробки в момент удержания ею максимального перепада давлений.

Перепад давлений, удерживаемый уплотнением, определяется суммой перепадов всех магнитожидкостных пробок под зубцами.

Под многозубцовым полюсом существует волнообразное распределение магнитного поля, чередование максимумов и минимумов напряженности. Линии АВ - линии максимальной напряженности магнитного поля под зубцами. Линии CD - линии минимальной напряженности магнитного поля под зубцами, их можно условно назвать линиями симметрии магнитного поля, разделяющими магнитные поля двух соседних зубцов. При смещении от каждой линии CD хоть вправо, хоть влево напряженность поля будет возрастать.

Поместим каплю магнитной жидкости в зазор между первым и вторым зубцом (Фиг.2). Если капля окажется справа от линии симметрии CD, то силы магнитного поля будут втягивать ее в зазор под второй зубец, если капля окажется слева от линии симметрии CD, то силы магнитного поля будут втягивать ее в зазор под первый зубец. Если выходное отверстие заправочного канала выходит на линию CD, то заправляемая магнитная жидкость может попадать как под первый, так и второй зубец. Какая часть объема вводимой магнитной жидкости окажется под первым, а какая под вторым зубцом зависит от случайностей, допустим, от скорости подачи жидкости.

В предлагаемом же уплотнении каждая пара зубцов снабжена одним заправочным каналом. Выход каждого заправочного канала расположен в межзубцовой зоне и смещен от линии минимальной напряженности магнитного поля на поверхности вала в сторону четных зубцов. Такое расположение выходов каналов обеспечивает при заправке втягивание всей вводимой через канал магнитной жидкости под один четный зубец. Последовательно обходя каналы, заправляют четные зубцы. Затем вал перемещают вдоль свой оси относительно магнитожидкостного уплотнения. При этом, если первоначально выход каждого заправочного канала был смещен от линии минимальной напряженности магнитного поля на поверхности вала в сторону четных зубцов, то после перемещения вала сместился от линии минимальной напряженности магнитного поля в сторону нечетных зубцов. Снова, последовательно обходя каналы, заправляют уже нечетные зубцы.

Эти особенности позволяют производить контролируемую заправку каждого зубца уплотнения с многозубцовыми полюсными приставками.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет под каждый зубец полюса последовательно ввести требуемый объем магнитной жидкости, обеспечить повышенную надежность уплотнения, создать возможность заправки и дозаправки уплотнения в любой требуемый момент времени, упрощает технологию эксплуатации уплотнения.

Источники информации

1. Авт. св. СССР № 779697, МКИ 2 F 16 J 15/40.

2. Авт. св. СССР № 723281, МКИ 2 F 16 J 15/40.