Магнитная муфта

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Кревсун Эдуард Павлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси(57) Магнитная муфта, содержащая корпус с концентрично расположенными наружной и внутренней полумуфтами с зубцами на взаимообращенных поверхностях, герметизирующий экран, установленный с зазорами относительно последних, отличающаяся тем, что зубцы расположены под углом к оси муфты. Фиг. 1 Полезная модель относится к машиностроению, в частности к магнитным муфтам,предназначенным для бесконтактной передачи механической энергии от одного вала к другому, и может найти применение в герметичных насосах, компрессорах, перемешивающих устройствах, приборах и других роторных агрегатах. 29632006.08.30 Известна радиальная магнитная муфта 1, стр. 19, содержащая коаксиально установленные внутреннюю полумуфту, металлический экран и внешнюю полумуфту. На рабочих поверхностях полумуфт имеются расположенные вдоль оси муфты зубцы, через которые замыкается магнитный поток, генерируемый индуктором или постоянным магнитом. Вращение одной полумуфты за счет магнитных сил передается другой полумуфте. Эта муфта принята в качестве прототипа. Важной особенностью работы магнитной муфты является вероятность режима, когда приложенный крутящий момент превышает допустимый для данной муфты. В этом случае теряется синхронность вращения полумуфт и происходит их проскальзывание. Это явление принято называть срыв муфты. Наиболее опасным режимом, при котором может наступить срыв муфты, является режим пуска агрегата, что характерно в случае привода агрегата от асинхронного электродвигателя. При пуске процесс нарастания крутящего момента осуществляется быстро во времени и за счет момента инерции роторной системы агрегата его величина может легко превысить допустимую величину передаваемого муфтой момента. Чтобы избежать этого, устанавливают частотные преобразователи для плавного разгона электродвигателя или делают магнитную систему с большим запасом по передаваемому максимальному моменту. Чувствительность муфты на динамическую нагрузку и вероятность срыва зависит в значительной мере от рабочего диапазона угла рассогласования полумуфт. Угол рассогласования полумуфт находится в диапазоне от нуля (при отсутствии нагрузки в виде крутящего момента) до угла срыва муфты (когда приложенный крутящий момент превышает допустимую величину). Увеличение рабочего диапазона угла рассогласования, т.е. угла срыва, полезно с точки зрения уменьшения во времени нарастания крутящего момента. Угол срыва зависит только от геометрических параметров муфты. Углу срыва всегда можно поставить в однозначное соответствие определенную величину смещения зубца одной полумуфты относительно сопряженного зубца другой полумуфты. В конструктивной схеме муфты-аналога зубцы выполнены параллельно оси муфты, что соответствует минимальным значениям угла срыва. Поэтому одним из существенных недостатков прототипа является узкий рабочий диапазон угла рассогласования полумуфт, т.е. малый угол срыва. Задачей предлагаемой полезной модели является создание магнитной муфты, в которой обеспечивается возможность увеличения угла срыва муфты. Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемой полезной модели, состоит в увеличении рабочего диапазона угла рассогласования полумуфт, т.е. в увеличении значения угла срыва. Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что в магнитной муфте, содержащей корпус с концентрично расположенными наружной и внутренней полумуфтами с зубцами на взаимообращенных поверхностях, герметизирующий экран, установленный с зазорами относительно последних, зубцы расположены под углом к оси муфты. На фиг. 1 изображен общий вид заявляемой магнитной муфты, на фиг. 2 представлена схема развертки зубцовых зон полумуфт, на фиг. 3 приведен график зависимости угла срыва и угла наклона зубцов от их количества для демонстрационной модели муфты. Предлагаемая магнитная муфта содержит герметизирующий экран 1, корпус 2 из магнитного материала, постоянный магнит 3, концентрично расположенные внутреннюю полумуфту 4 и наружную полумуфту 5 с зубцами на взаимообращенных поверхностях, причем зубцы на обеих полумуфтах расположены не параллельно оси муфты, а под углом ,как показано на фиг. 2. Герметизирующий экран 1 установлен с зазорами относительно обеих полумуфт. Кривая 6 на фиг. 3 характеризует угол срыва муфты, кривая 7 - угол наклона зубцов. На фиг. 3 по оси абсцисс отложено число зубцов, а по оси ординат - углы наклона зубцов и углы срыва муфты (в градусах). Предлагаемая магнитная муфта работает следующим образом. 2 29632006.08.30 Намагничивающая система, представляющая собой индуктор либо постоянный магнит 3, создает магнитный поток вдоль магнитной цепи и, проходя через зубцовые зоны внутренней полумуфты 4 и наружной полумуфты 5, экран 1 и зазоры, создает магнитное сцепление наружной и внутренней полумуфт, благодаря чему вращение ведущей полумуфты синхронно передается ведомой полумуфте. Каждому значению передаваемого крутящего момента соответствует свой угол рассогласования полумуфт, в том числе допустимому по величине крутящему моменту соответствует угол срыва. В предлагаемой муфте за счет углового расположения зубцов расширяется рабочая зона рассогласования полумуфт, т.е. увеличивается значение угла срыва, за счет чего при пуске агрегата крутящий момент нарастает более медленно. При этом вероятность наступления срыва уменьшается. Рассмотрим численный пример. Пусть имеем магнитную муфту, у которой радиус рабочей поверхности внутренней полумуфты равен 100 мм, шаг зубцов равен 31,4 мм, число зубцов при их расположении параллельно оси муфты 20 шт. Сохраняя постоянным шаг зубцов в нормальном сечении к зубцам, будем уменьшать число зубцов и одновременно увеличивать их угол расположения по отношению к оси муфты. Будем также считать, что срыв муфты наступает в том случае, когда смещение зубца ведомой полумуфты относительно сопряженного зубца ведущей полумуфты достигает 0,7 шага зубцов. Изменение угла наклона зубцов и угла срыва муфты в зависимости от числа зубцов приведено на фиг. 3. Видно, что при росте угла наклона растет угол срыва, особенно когда число зубцов становится меньше шести. Этим доказана возможность существенного расширения рабочего диапазона угла рассогласования полумуфт, т.е. угла срыва, за счет изменения угла установки зубцов. Изготовление муфты предполагает использование известных материалов, традиционных технологических процессов и оборудования, что свидетельствует о возможности промышленной реализации полезной модели. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3