PL198987B1 - Shaft centrifugal seal employing ferromagnetic fluid - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy uszczelniania wałów wysokoobrotowych w urządzeniach próżniowych oraz niskociśnieniowych. Uszczelnienie odśrodkowe wału z cieczą ferromagnetyczną, zawierające wał z kołnierzem, magnes trwały oraz ciecz ferromagnetyczną, charakteryzuje się tym, że magnes trwały (1), spolaryzowany osiowo, umieszczony jest we wgłębieniu kołnierza (2) a wielokrawędziowy nabiegunnik (4) w postaci tulei z występami na jej zewnętrznej cylindrycznej powierzchni osadzony jest na walcowej powierzchni kołnierza (2), zaś ciecz ferromagnetyczna (7) znajduje się w promieniowych szczelinach pomiędzy występami nabiegunnika (4) a wewnętrzną, cylindryczną powierzchnią wytoczenia obudowy (6).The invention relates to shaft sealing high-speed devices in vacuum devices and low pressure. Sealing centrifugal shaft with ferromagnetic liquid, including shaft with flange, permanent magnet and a ferromagnetic liquid, characterizes permanent magnet (1), polarized axially, it is located in the recess of the collar (2) a multi-edge pole piece (4) in the form of a sleeve with projections on its outer cylindrical surface is seated on cylindrical face of the flange (2), and the liquid ferromagnetic (7) located in the radial the gaps between the protrusions of the pole piece (4) and an inner cylindrical surface housing extensions (6).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie odśrodkowe wału z cieczą ferromagnetyczną stosowane przy uszczelnianiu wałów wysokoobrotowych w urządzeniach próżniowych oraz niskociśnieniowych.The subject of the invention is a centrifugal shaft seal with a ferromagnetic liquid used for sealing high-speed shafts in vacuum and low-pressure devices.

Znane z polskiego opisu patentowego nr 174460 ferromagnetyczne uszczelnienie odśrodkowe wałów, zawierające ciecz ferromagnetyczną oraz osadzone w komorze dławnicowej dwa pierścieniowe nabiegunniki wielokrawędziowe, oddzielone osiowo spolaryzowanym magnesem trwałym, polega na tym, że wielokrawędziowe pobocznice nabiegunników są powierzchniami stożkowymi, o kącie pochylenia takim samym jak powierzchnie boczne kołnierza usytuowanego na wale, zaś nabiegunniki od strony wewnętrznej magnesu mają gniazda, w których są osadzone pierścienie uszczelniające.The ferromagnetic centrifugal shaft seal known from the Polish patent specification No. 174,460, containing a ferromagnetic liquid and two multi-edge ring pole pieces embedded in a stuffing box, separated by a polarized permanent magnet axially, consists in the fact that the multi-edge sides of the pole pieces are conical surfaces with the same inclination angle as the surfaces side of the flange located on the shaft, and the pole pieces on the inside of the magnet have seats in which sealing rings are mounted.

Z polskiego opisu patentowego nr 174 451 znane jest odśrodkowe uszczelnienie ferromagnetyczne wałów zawierające dwie pary magnesów trwałych oraz osadzony w komorze dławnicowej wielokrawędziowy nabiegunnik i ciecz ferromagnetyczną, zaś na wale wykonany jest kołnierz z wielokrawędziowymi występami usytuowany w komorze obudowy. Dwie pary magnesów trwałych umieszczone są tak w obudowie, że po jednej stronie kołnierza pierwszy magnes usytuowany jest względem czoła kołnierza biegunem N, a drugi magnes biegunem S, tworząc zamknięty obwód magnetyczny.Polish patent specification No. 174 451 discloses a ferromagnetic centrifugal shaft seal containing two pairs of permanent magnets and a multi-edge pole piece and a ferromagnetic liquid embedded in the stuffing box, and a flange with multi-edge projections located in the housing chamber is made on the shaft. Two pairs of permanent magnets are placed in the housing in such a way that on one side of the flange the first magnet is positioned with the N pole relative to the flange face and the second magnet with the S pole, forming a closed magnetic circuit.

Istota uszczelnienia według wynalazku, zawierającego wał z kołnierzem, magnes trwały oraz ciecz ferromagnetyczną polega na tym, że magnes trwały, spolaryzowany osiowo, umieszczony jest we wgłębieniu kołnierza, a wielokrawędziowy nabiegunnik w postaci tulei z występami na jej zewnętrznej, cylindrycznej powierzchni osadzony jest na walcowej powierzchni kołnierza. Ciecz ferromagnetyczna znajduje się w promieniowych szczelinach pomiędzy występami nabiegunnika, a wewnętrzną, cylindryczną powierzchnią wytoczenia obudowy.The essence of the seal according to the invention, containing a shaft with a flange, a permanent magnet and a ferromagnetic liquid, is that a permanent magnet, axially polarized, is placed in the recess of the flange, and a multi-edge pole piece in the form of a sleeve with projections on its outer, cylindrical surface is mounted on a cylindrical flange surface. The ferromagnetic fluid is contained in the radial gaps between the lugs of the pole piece and the inner, cylindrical surface of the housing groove.

W innej wersji uszczelnienia według wynalazku, zawierającego wał z kołnierzem, magnes trwały oraz ciecz ferromagnetyczną, magnes trwały, spolaryzowany osiowo znajduje się we wgłębieniu tulei osadzonej w obudowie, a wielokrawędziowy nabiegunnik w postaci tulei z występami na jej zewnętrznej, cylindrycznej powierzchni osadzony jest na walcowej powierzchni kołnierza. Ciecz ferromagnetyczna znajduje się w promieniowych szczelinach pomiędzy występami nabiegunnika, a wewnętrzną cylindryczną powierzchnią tulei osadzonej w wytoczeniu obudowy.In another version of the seal according to the invention, comprising a shaft with a flange, a permanent magnet and a ferromagnetic liquid, a permanent magnet, axially polarized, is placed in a recess in a sleeve embedded in the housing, and a multi-edge pole piece in the form of a sleeve with projections on its outer, cylindrical surface is mounted on a cylindrical flange surface. The ferromagnetic fluid is located in the radial gaps between the protrusions of the pole piece and the inner cylindrical surface of the sleeve embedded in the housing groove.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uszczelnienie w wersji pierwszej do stosowania w przypadku obudowy i kołnierza wykonanych z materiału o dobrej przenikalności magnetycznej, a fig. 2 wersję drugą do stosowania dla niemagnetycznej obudowy i kołnierza. Obydwa rozwiązania przedstawione są w półprzekroju osiowym.The subject matter of the invention is shown in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a first version for use with a housing and flange made of a material with good magnetic permeability, and Fig. 2 a second version for use with a non-magnetic housing and flange. Both solutions are shown in an axial half-section.

Uszczelnienie według wynalazku przedstawione na fig. 1 składa się z magnesu trwałego 1, spolaryzowanego osiowo i osadzonego we wgłębieniu kołnierza 2, wykonanego na wale 3. Wielokrawędziowy nabiegunnik 4, wykonany w postaci tulei z występami uszczelniającymi na jej zewnętrznej powierzchni cylindrycznej, osadzony jest na walcowej powierzchni kołnierza 2 i uszczelniony względem niego za pomocą pierścieni uszczelniających 5. W szczelinach promieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika 4, a wewnętrzną cylindryczną powierzchnią wytoczenia w obudowie 6, znajduje się ciecz ferromagnetyczna 7. Zamknięty obwód magnetyczny utworzony jest przez magnes trwały 1, kołnierz 2, nabiegunnik 4, ciecz ferromagnetyczną 7 i obudowę 6. Uszczelnienie zamknięte jest pokrywa 8 przymocowaną do obudowy 6.The seal according to the invention, shown in Fig. 1, consists of a permanent magnet 1, axially polarized and mounted in the recess of the flange 2, made on the shaft 3. The multi-edge pole piece 4, made in the form of a sleeve with sealing lips on its outer cylindrical surface, is mounted on a cylindrical the surface of the flange 2 and sealed against it by sealing rings 5. In the radial gaps between the sealing lips of the pole piece 4 and the inner cylindrical surface of the groove in the housing 6, there is a ferromagnetic liquid 7. A closed magnetic circuit is formed by a permanent magnet 1, flange 2, pole piece 4, ferromagnetic liquid 7 and housing 6. The seal is closed by a cover 8 attached to the housing 6.

W uszczelnieniu wg wersji 2, magnes trwały 1 osadzony jest we wgłębieniu tulei 9, osadzonej nieruchomo w wytoczeniu obudowy 6, zaś ciecz ferromagnetyczna 7 znajduje się w szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika 4 a wewnętrzną cylindryczną powierzchnią tulei 9. Zamknięty obwód magnetyczny utworzony jest przez magnes trwały, tuleję, nabiegunnik i ciecz ferromagnetyczną. Siły pola magnetycznego utrzymują ciecz ferromagnetyczną w szczelinach promieniowych i stanowią barierę dla czynnika uszczelnianego, zarówno w stanie spoczynku jak i przy obracającym się wale.In the seal according to version 2, the permanent magnet 1 is embedded in the recess of the sleeve 9, immobile in the recess of the housing 6, and the ferromagnetic liquid 7 is located in the gaps between the sealing lips of the pole piece 4 and the inner cylindrical surface of the sleeve 9. The closed magnetic circuit is formed by the magnet durable, sleeve, pole piece and ferromagnetic liquid. The magnetic field forces keep the ferromagnetic fluid in the radial gaps and constitute a barrier for the sealed medium, both when at rest and when the shaft is rotating.

Claims (2)

1. Uszczelnienie odśrodkowe wału z cieczą ferromagnetyczną zawierające wał z kołnierzem, magnes trwały oraz ciecz ferromagnetyczną, znamienne tym, że magnes trwały (1), spolaryzowany osiowo, umieszczony jest we wgłębieniu kołnierza (2), a wielokrawędziowy nabiegunnik (4) w postaci1. Centrifugal shaft seal with a ferromagnetic liquid containing a shaft with a flange, a permanent magnet and a ferromagnetic liquid, characterized in that the permanent magnet (1), axially polarized, is placed in the recess of the flange (2), and the multi-edge pole piece (4) in the form of PL 198 987 B1 tulei z występami na jej zewnętrznej, cylindrycznej powierzchni osadzony jest na walcowej powierzchni kołnierza (2), zaś ciecz ferromagnetyczna (7) znajduje się w promieniowych szczelinach pomiędzy występami nabiegunnika (4), a wewnętrzną, cylindryczną powierzchnią wytoczenia obudowy (6).The sleeve with projections on its outer, cylindrical surface is seated on the cylindrical surface of the flange (2), and the ferromagnetic fluid (7) is located in the radial gaps between the protrusions of the pole piece (4) and the internal, cylindrical surface of the housing (6). ). 2. Uszczelnienie odśrodkowe wału z cieczą ferromagnetyczną zawierające wał z kołnierzem, magnes trwały oraz ciecz ferromagnetyczną, znamienne tym, że magnes trwały (1), spolaryzowany osiowo, umieszczony jest we wgłębieniu tulei (9) osadzonej w obudowie (6), a wielokrawędziowy nabiegunnik (4) w postaci tulei z występami na jej zewnętrznej, cylindrycznej powierzchni, osadzony jest na walcowej powierzchni kołnierza (2), zaś ciecz ferromagnetyczna (7) znajduje się w promieniowych szczelinach pomiędzy występami nabiegunnika (4), a wewnętrzną, cylindryczną powierzchnią tulei (9) osadzonej w wytoczeniu obudowy (6)2. Centrifugal shaft seal with a ferromagnetic liquid containing a shaft with a flange, a permanent magnet and a ferromagnetic liquid, characterized in that the permanent magnet (1), axially polarized, is placed in a recess in the sleeve (9) embedded in the housing (6), and the multi-edge pole piece (4) in the form of a sleeve with projections on its outer, cylindrical surface, it is seated on the cylindrical surface of the flange (2), and the ferromagnetic fluid (7) is located in the radial gaps between the protrusions of the pole piece (4) and the inner, cylindrical surface of the sleeve ( 9) embedded in the recess of the housing (6)