PL225290B1 - Multi-stage sealing with magnetic fluid - Google Patents

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie wielostopniowe z cieczą magnetyczną, znajdujące zastosowanie do uszczelniania wałów obrotowych maszyn i urządzeń, pracujących pod ciśnieniem w środowisku gazowym lub w warunkach wysokiej próżni.The subject of the invention is a multi-stage seal with a magnetic liquid, applicable to the sealing of rotating shafts of machines and devices operating under pressure in a gas environment or in high vacuum conditions.

Znane jest z opisu patentowego US4605233 wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną składa się z szeregu magnesów trwałych spolaryzowanych osiowo oraz umieszczonych pomiędzy nimi wielokrawędziowych nabiegunników, które mają występy uszczelniające usytuowane o d strony wału. W szczelinach promieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi n abiegunników i powierzchnią wału znajduje się ciecz magnetyczna.It is known from US4605233 a multi-stage seal with a magnetic liquid consisting of a series of axially polarized permanent magnets and multi-edge pole pieces arranged between them, which have sealing projections on the side of the shaft. There is a magnetic fluid in the radial gaps formed between the sealing lips on the poles and the shaft surface.

Znane jest z polskiego opisu patentowego PL163174 wielostopniowe uszczelnienie ferromagnetyczne zawierające osadzone przesuwnie w komorze dławnicowej nabiegunniki z wielokrawędziowymi powierzchniami bocznymi, oddzielone spolaryzowanymi osiowo magnesami trwałymi. W kom orach pierścieniowych pomiędzy nabiegunnikami, pod magnesami, są usytuowane kołnierze tulei osadzonych na wale. Powierzchnie czołowe kołnierzy tulei są skojarzone z wielokrawędziowymi powierzchniami nabiegunników. W szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników i czołowymi powierzchniami kołnierzy tulei znajduje się ciecz ferromagnetyczna.A multi-stage ferromagnetic seal is known from the Polish patent description PL163174, containing pole pieces slidably mounted in the stuffing box with multi-edge side surfaces, separated by axially polarized permanent magnets. In the annular chambers between the pole pieces, under the magnets, there are collars of the sleeves mounted on the shaft. The faces of the sleeve flanges are associated with the polygonal faces of the pole shoes. There is a ferromagnetic fluid in the gaps between the sealing lips of the pole shoes and the front faces of the sleeve flanges.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego PL208615 wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną, w którym wielokrawędziowe nabiegunniki w postaci tulejek kołnierzowych o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L”, osadzone zarówno w obudowie, jak i na wale, przedzielone są magnesami trwałymi spolaryzowanymi osiowo usytuowanymi pomiędzy nabiegunnikami w obudowie oraz pomiędzy nabiegunnikami na wale, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pr omieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika osadzonego w obudowie, a walcową powierzchnią nabiegunnika osadzonego na wale oraz pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika osadzonego na wale, a walcową powierzchnią nabiegunnika osadzonego w obudowie.Also known from the Polish patent description PL208615 is a multistage seal with a magnetic liquid, in which multi-edge pole shoes in the form of flanged sleeves with a cross-section in the shape of the letter "L", embedded both in the housing and on the shaft, are separated by axially polarized permanent magnets located between with pole pieces in the housing and between the pole pieces on the shaft, and the magnetic fluid is located in the radius gaps formed between the sealing lips of the pole piece mounted in the housing and the cylindrical surface of the pole piece mounted on the shaft, and between the sealing lips of the pole piece mounted on the shaft and the cylindrical surface of the pole piece mounted in the housing .

Z dokumentacji zgłoszenia patentowego P.387316 znane jest wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że magnesy umieszczone są pomiędzy wielokrawędziowymi nabiegunnikami osadzonymi przemiennie w obudowie i na wale, a również tulejki kołnierzowe osadzone są przemiennie na wale i w obudowie, przy czym kołnierze tulejek osadzonych na wale usytuowane są w komorach utworzonych przez magnesy i nabiegunniki osadzone w obudowie, a kołnierze tulejek osadzonych w obudowie usytuowane są w komorach utworzonych przez magnesy i nabiegunniki osadzone na wale, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a cylindrycznymi powierzchniami tulejek.From the documentation of patent application P.387316, a multi-stage seal with a magnetic liquid is known, which is characterized by the fact that the magnets are placed between multi-edge pole pieces mounted alternately in the housing and on the shaft, and the flange sleeves are mounted alternately on the shaft and the housing, with the flanges shaft-mounted sleeves are located in chambers formed by magnets and pole shoes embedded in the housing, and the collars of sleeves mounted in the housing are located in chambers formed by magnets and pole shoes mounted on the shaft, and the magnetic fluid is in the annular gaps between the sealing lips of the pole pieces, and cylindrical surfaces of the sleeves.

Z dokumentacji zgłoszeniowej P.389525 znane jest także wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że tulejki kołnierzowe o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L” osadzone są na wale, a wielokrawędziowe nabiegunniki o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L” umocowane są w obudowie. Pomiędzy kołnierzami tulejek, a walcowymi powierzchniami nabiegunników w kształcie litery „L” i bocznymi powierzchniami nabiegunników występuje luz. Ponadto w komorach utworzonych pomiędzy tulejkami kołnierzowymi, a nabiegunnikami o przekroju w kształcie litery „L” umieszczone są magnesy trwałe i nabiegunniki o przekroju prostokątnym, które osadzone są na walcowych powierzchniach nabiegunników o przekroju w kształcie litery „L”. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi tulejek kołnierzowych.From the application document P.389525, a multi-stage seal with a magnetic liquid is also known, which is characterized by the fact that the flange sleeves with the L-shaped cross-section are mounted on the shaft, and the multi-edge pole pieces with the L-shaped cross-section are attached are in the housing. There is play between the sleeve collars, the L-shaped cylindrical surfaces of the pole shoes and the side surfaces of the pole shoes. Moreover, in the chambers formed between the collar sleeves and the L-shaped pole pieces, permanent magnets and rectangular pole pieces are placed on the cylindrical surfaces of the L-shaped pole pieces. The magnetic fluid is contained in the annular gaps between the sealing lips of the pole shoes and the corresponding cylindrical surfaces of the flange bushings.

Także znane jest ze zgłoszenia patentowego P.396245 wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, które charakteryzuje się tym, że tulejki kołnierzowe symetryczne osadzone są w obudowie lub na wale i mają walcowe magnesy trwałe umieszczone w otworach ro zmieszczonych obwodowo w kołnierzach, a w wytoczeniach tych tulejek umocowane są wielokrawędziowe nabiegunniki. Ponadto w komorach utworzonych pomiędzy dwoma sąsiednimi tulejkami kołnierzowymi symetrycznymi znajdują się kołnierze tulejek kołnierzowych niesymetrycznych osadzonych na wale lub w obudowie. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na wewnętrznych powierzchniach walcowych wielokrawędziowych nabiegunników, a zewnętrznymi powierzchniami walcowymi tulejek kołnierzowych niesymetrycznych, osadzonych na wale lub w szczelinach pierścieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznych walcowych powierzchniachAlso known from the patent application P.396245 is a multi-stage seal with a magnetic liquid for a rotating shaft, which is characterized in that symmetrical flange sleeves are mounted in the housing or on the shaft and have cylindrical permanent magnets placed in holes r circumferentially in the flanges, and in the grooves these sleeves are fitted with multi-edged pole pieces. Moreover, in the chambers formed between two adjacent symmetrical flange bushes there are collars of asymmetrical flange bushes mounted on the shaft or in the housing. The magnetic fluid is contained in the annular gaps formed between the sealing projections located on the internal cylindrical surfaces of multi-edge pole pieces and the external cylindrical surfaces of asymmetrical flange bushings mounted on the shaft or in the annular gaps formed between the sealing lips located on the outer cylindrical surfaces

PL 225 290 B1 nabiegunników, a wewnętrznymi walcowymi powierzchniami tulejek kołnierzowych niesymetrycznych osadzonych w obudowie.Of the pole pieces, and the internal cylindrical surfaces of asymmetrical flange sleeves mounted in the housing.

Uszczelnienie wielostopniowe z cieczą magnetyczną, zawierające tulejki kołnierzowe, wielokrawędziowe nabiegunniki, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo i ciecz magnetyczną charakteryzuje się według wynalazku tym, że wielokrawędziowe nabiegunniki w kształcie tulejek kołnierzowych o przekroju poprzecznym teowym mają występy uszczelniające wykonane na powierzchniach walcowych kołnierzy, a na tulejkach kołnierzowych, również o przekroju poprzecznym teowym, umieszczone są magnesy trwałe, przylegające do bocznych powierzchni kołnierzy oraz wielokrawędziowe nabiegunniki o przekroju poprzecznym prostokątnym, przylegające do tych magnesów trwałych. Ciecz m agnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników o przekroju teowym, a walcowymi powierzchniami kołnierzy tulejek o przekroju teowym oraz w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników o przekroju prostokątnym, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi nabiegunników o przekroju teowym.According to the invention, the multi-edge seal with a magnetic liquid, containing flange sleeves, multi-edge pole pieces, axially polarized permanent magnets and a magnetic liquid, is characterized in that the multi-edge pole shoes in the shape of flange sleeves with a T-cross section have sealing protrusions made on the cylindrical surfaces of the flanges, and on the collar sleeves , also with a T-cross-section, permanent magnets are placed adjacent to the side surfaces of the flanges and multi-edge pole pieces with a rectangular cross-section adjacent to these permanent magnets. The liquid is contained in the annular gaps formed between the sealing lips of the T-section pole pieces and the cylindrical surfaces of the flanges of the T-sleeves, and in the annular gaps between the sealing lips of the rectangular pole pieces and the corresponding cylindrical surfaces of the T-section pole pieces.

Korzystnie wielokrawędziowe nabiegunniki w kształcie tulejek kołnierzowych o przekroju poprzecznym teowym osadzone są w obudowie i mają występy uszczelniające wykonane na zewnętrznych powierzchniach walcowych kołnierzy, a tulejki kołnierzowe o przekroju teowym osadzone są na wale.Preferably, multi-edge pole shoes in the shape of T-section flange sleeves are mounted in the housing and have sealing projections made on the outer cylindrical surfaces of the flanges, and the T-section collar bushes are mounted on the shaft.

Korzystnie wielokrawędziowe nabiegunniki w kształcie tulejek kołnierzowych o przekroju poprzecznym teowym osadzone są na wale i mają występy uszczelniające wykonane na wewnętr znych powierzchniach walcowych kołnierzy, a tulejki kołnierzowe o przekroju teowym osadzone są w obudowie.Preferably, multi-edge pole shoes in the shape of T-section flange sleeves are mounted on the shaft and have sealing projections on the internal cylindrical surfaces of the flanges, and the T-section flange sleeves are seated in the housing.

Uszczelnienie według wynalazku jest uwidocznione w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju osiowym, przy czym w rozwiązaniu pokazanym na fig. 1 tulejki kołnierzowe wraz z magnesami i nabiegunnikami o przekroju prostokątnym umocowane są w obudowie, a nabiegunniki o przekroju teowym osadzone są na wale, natomiast w rozwiązaniu pokazanym na fig. 2 nabiegunniki o przekroju teowym umocowane są w obudowie, a tulejki kołnierzowe wraz z magnesami i nabiegunnikami o przekroju prostokątnym osadzone są na wale.The seal according to the invention is shown in the embodiment in the drawing in an axial half-section, where in the solution shown in Fig. 1, the flanged sleeves with magnets and pole pieces with a rectangular cross-section are mounted in the housing, and pole pieces with a T-section are mounted on the shaft, while in the solution shown in Fig. In the solution shown in Fig. 2, the T-section pole shoes are mounted in the housing, and the collar sleeves with magnets and rectangular pole pieces are mounted on the shaft.

Uszczelnienie złożone jest z trzech jednakowych podzespołów, z których każdy składa się z wielokrawędziowego nabiegunnika 3 o przekroju teowym, tulejki kołnierzowej 4, dwóch magnesów trwałych 5, 6 spolaryzowanych osiowo, dwóch wielokrawędziowych nabiegunników 7 o przekroju prostokątnym i cieczy magnetycznej 8. W rozwiązaniu pokazanym na fig. 1 tulejki kołnierzowe 4 umocowane są w obudowie 2, a wielokrawędziowe nabiegunniki 3 o przekroju teowym osadzone są na wale 1, natomiast w rozwiązaniu pokazanym na fig. 2 tulejki kołnierzowe 4 osadzone są na wale 1, a wielokrawędziowe nabiegunniki 3 o przekroju teowym zamocowane są w obudowie 2. Nabiegunniki 3 mają występy uszczelniające wykonane na zewnętrznych (fig. 1) lub wewnętrznych (fig. 2) powierzchniach walcowych kołnierzy 3a, a nabiegunniki 7 mają występy uszczelniające wykonane na ich wewnętrznych (fig. 1) lub zewnętrznych (fig. 2) powierzchniach walcowych. Na walcowych powierzchniach tulejek 4 osadzone są magnesy trwałe 5, 6, przylegające do obu bocznych powierzchni kołnierzy 4a oraz nabiegunniki 7 przylegają do tych magnesów. Ciecz magnetyczna 8 znajduje się w pie rścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników 3, a wewnętrznymi (fig. 1) lub zewnętrznymi (fig. 2) powierzchniami walcowymi kołnierzy 4a tulejek 4 oraz w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników 7, a odp owiednimi powierzchniami walcowymi nabiegunników 3. Pierścienie osadcze 9, 10 mocują nabiegunniki 3 i tulejki 4 na wale 1 i w obudowie 2. Zamknięte obwody magnetyczne Φ₁, Φ₂ utworzone są przez nabiegunniki 3, kołnierze 4a, tulejki 4, magnesy trwałe 5, 6, nabiegunniki 7 i ciecz magnetyczną 8.The seal consists of three identical components, each of which consists of a multi-edge pole piece 3 with a T-section, a collar sleeve 4, two permanent magnets 5, 6 axially polarized, two multi-edge pole pieces 7 with a rectangular cross-section and a magnetic liquid 8. In the solution shown in 1, flange sleeves 4 are mounted in the housing 2, and multi-edge pole pieces 3 with T-section are mounted on the shaft 1, while in the solution shown in Fig. 2, collar sleeves 4 are mounted on the shaft 1, and multi-edge pole pieces 3 with T-section are mounted are in the housing 2. The pole pieces 3 have sealing lips made on the outer (fig. 1) or inner (fig. 2) cylindrical surfaces of the flanges 3a, and the pole pieces 7 have sealing protrusions made on their inner (fig. 1) or outer (fig. 2) cylindrical surfaces. Permanent magnets 5, 6 are mounted on the cylindrical surfaces of the sleeves 4, adhering to both side surfaces of the flanges 4a, and the pole pieces 7 adhere to these magnets. The magnetic fluid 8 is contained in the annular gaps formed between the sealing lips of the pole pieces 3 and the inner (Fig. 1) or outer (Fig. 2) cylindrical surfaces of the flanges 4a of the sleeves 4 and in the annular gaps between the sealing lips of the pole pieces 7 and the respective surfaces. cylindrical pole pieces 3. Settling rings 9, 10 fix the pole pieces 3 and sleeves 4 on the shaft 1 and in the housing 2. Closed magnetic circuits Φ ₁ , Φ ₂ are formed by pole pieces 3, flanges 4a, sleeves 4, permanent magnets 5, 6, pole pieces 7 and magnetic fluid 8.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku ciecz magnetyczna utrzymywana jest siłami pola magnetycznego w pierścieniowych szczelinach, tworząc bariery uszczelniające dla uszczelnianego czynnika, które zapewniają szczelność uszczelnienia.In the operating conditions of the seal according to the invention, the magnetic fluid is kept by the forces of the magnetic field in the annular gaps, creating sealing barriers for the sealed medium, which ensure tightness of the seal.

Claims (3)

1. Uszczelnienie wielostopniowe z cieczą magnetyczną, zawierające tulejki kołnierzowe, wielokrawędziowe nabiegunniki, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo i ciecz magnetyczną, znamienne tym, że wielokrawędziowe nabiegunniki (3) w kształcie tulejek kołnierzowych o przekroju poprzecznym1. Multistage seal with magnetic liquid, containing flange sleeves, multi-edge pole shoes, axially polarized permanent magnets and a magnetic liquid, characterized in that the multi-edge pole shoes (3) in the shape of collar sleeves with a cross-section PL 225 290 B1 teowym mają występy uszczelniające wykonane na powierzchniach walcowych kołnierzy (3a), a na tulejkach kołnierzowych (4), również o przekroju poprzecznym teowym, umieszczone są magnesy trwałe (5), (6), przylegające do bocznych powierzchni kołnierzy (4a) oraz wielokrawędziowe nabiegunniki (7) o przekroju poprzecznym prostokątnym, przylegające do magnesów (5), (6), zaś ciecz magn etyczna (8) znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników (3) o przekroju teowym, a walcowymi powierzchniami kołnierzy (4a) tulejek (4) o przekroju teowym oraz w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników (7) o przekroju prostokątnym, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi nabiegunników (3) o przekroju teowym.The T-joints have sealing projections on the cylindrical surfaces of the flanges (3a), and on the flange sleeves (4), also with a T-shaped cross-section, permanent magnets (5), (6) are placed adjacent to the side surfaces of the flanges (4a). ) and multi-edge pole pieces (7) with a rectangular cross-section, adjacent to the magnets (5), (6), and the magnetic fluid (8) is located in the annular gaps formed between the sealing lips of the T-shaped pole pieces (3) and cylindrical the surfaces of the flanges (4a) of the T-section bushings (4) and in the annular gaps between the sealing lips of the rectangular pole pieces (7) and the corresponding cylindrical surfaces of the T-section pole pieces (3). 2. Uszczelnienie według zastrz. 1, znamienne tym, że wielokrawędziowe nabiegunniki (3) w kształcie tulejek kołnierzowych o przekroju poprzecznym teowym osadzone są w obudowie (2) i mają występy uszczelniające wykonane na zewnętrznych powierzchniach walcowych kołnierzy (3a), a tulejki kołnierzowe (4) o przekroju teowym osadzone są na wale (1).2. A seal according to claim 1, characterized in that the multi-edge pole shoes (3) in the shape of flange sleeves with a T-cross-section are embedded in the housing (2) and have sealing projections made on the external cylindrical surfaces of the flanges (3a), and the flanged sleeves (4) with a T-cross-section are embedded are on the shaft (1). 3. Uszczelnienie według zastrz. 1, znamienne tym, że wielokrawędziowe nabiegunniki (3) w kształcie tulejek kołnierzowych o przekroju poprzecznym teowym osadzone są na wale (1) i mają występy uszczelniające wykonane na wewnętrznych powierzchniach walcowych kołnierzy (3a), a tulejki kołnierzowe (4) o przekroju teowym osadzone są w obudowie (2).3. A seal according to claim 1, characterized in that the multi-edge pole shoes (3) in the shape of T-bushings with a T-cross-section are mounted on the shaft (1) and have sealing projections made on the internal surfaces of cylindrical flanges (3a), and T-cross-section flange bushings (4) are mounted are in the housing (2).