PL222903B1 - Hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222903 (13) B1 (51) Int.Cl.

^{(21) Numer zgłoszenia: 401644} _{F16J 15/43 (2006.01)}

F16J 15/54 (2006.01) F04D 29/10 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 16.11.2012 (54)

Hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 22.07.2013 BUP 15/13	(73) Uprawniony z patentu: AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.2016 WUP 09/16	(72) Twórca(y) wynalazku: WŁODZIMIERZ OCHOŃSKI, Kraków, PL
	(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jolanta Woźniak

PL 222 903 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym, przeznaczone dla urządzeń o ruchu obrotowym, pracujących w środowisku gazowym lub w warunkach wysokiej próżni.

Znane jest z opisu patentowego nr SU 1 173 121 uszczelnienie z cieczą magnetyczną wału w układzie pionowym, które składa się z magnesu trwałego i nabiegunników umieszczonych w obudowie oraz z tulei kołnierzowej, osadzonej na wale. Jeden z nabiegunników i kołnierz tulei mają stożkowe powierzchnie boczne o tym samym nachyleniu. Szczeliny zawarte pomiędzy występami uszczelniającymi na powierzchniach stożkowych kołnierza i jednego z nabiegunników oraz między występami drugiego nabiegunnika i tuleją wypełnione są cieczą magnetyczną, utrzymywaną w tych szczelinach przez pole magnetyczne, wytwarzane przez magnes trwały.

Z polskiego opisu patentowego nr 181 480 znane jest uszczelnienie ferromagnetyczne wału pionowego, w którym pomiędzy kołnierzem tulei, a korpusem usytuowana jest obudowa uszczelnienia. W obudowie tej umieszczona jest, co najmniej jedna para spolaryzowanych osiowo magnesów trwałych, przy czym jeden z magnesów skierowany jest biegunem S względem czoła kołnierza tulei, a drugi biegunem N względem tego czoła lub odwrotnie. Wielokrawędziowe występy uszczelniające rozmieszczone są na powierzchni czołowej kołnierza bezpośrednio pod biegunami magnesów, tworząc wraz z częścią kołnierza nabiegunniki. Ponadto, powierzchnie czołowe kołnierza i obudowy uszczelnione są dodatkowo za pomocą uszczelnienia labiryntowego, usytuowanego w obudowie uszczelnienia i kołnierzu tulei, po zewnętrznej stronie magnesów.

Z opisu patentowego nr PL 193 937 znane jest również uszczelnienie z cieczą magnetyczną wału pionowego, w którym w wytoczeniu obudowy uszczelnienia znajdują się magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, usytuowane pomiędzy wielokrawędziowymi nabiegunnikami. Pomiędzy jednym magnesem wraz z nabiegunnikami, a drugim magnesem wraz z nabiegunnikami znajduje się przegroda stopniowanej tulei, a w szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników a walcowymi powierzchniami przegrody tulei znajduje się ciecz magnetyczna.

Z opisu patentowego nr PL 210 736 znane jest także uszczelnienie hybrydowe wału pionowego, w którym kołnierz obudowy i tuleja kołnierzowa osadzona na wale posiadają występy usytuowane na ich wewnętrznych powierzchniach czołowych, tworzące uszczelnienie labiryntowe osiowe, zaś w szczelinie pomiędzy skrajnym, zewnętrznym występem tulei kołnierzowej a skrajną zewnętrzną wnęką w obudowie oraz w szczelinie pomiędzy skrajnym wewnętrznym występem obudowy a skrajną wewnętrzną wnęką w tulei kołnierzowej znajduje się ciecz magnetyczna, natomiast magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, jeden w układzie N-S, a drugi w układzie S-N względem osi wału, znajdują się we wnękach wykonanych w kołnierzach obudowy i tulei na ich zewnętrznych powierzchniach czołowych.

Znane jest ze zgłoszenia patentowego nr P-387 185 uszczelnienie hybrydowe dla wału w układzie pionowym, które składa się z dwóch stopniowanych tulejek kołnierzowych, jednej ruchomej osadzonej na wale, drugiej nieruchomej osadzonej w obudowie, przy czym obie tulejki na czołowych powierzchniach kołnierzy mają pierścieniowe występy i wnęki, tworzące uszczelnienie labiryntowe osiowe, a w wytoczeniach nieruchomej tulejki, po obu stronach przegrody umieszczone są magnesy trwałe spolaryzowane osiowo oraz przylegające do nich wielokrawędziowe nabiegunniki, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a cylindryczną powierzchnią tulejki osadzonej na wale.

Uszczelnienie hybrydowe wału pionowego, znane ze zgłoszenia nr P-391 912 zawiera dwie stopniowane tulejki kołnierzowe, jedną ruchomą osadzoną na wale, drugą nieruchomą osadzoną w obudowie, przy czym obie tulejki na czołowych powierzchniach kołnierzy mają pierścieniowe występy i wnęki tworzące uszczelnienie labiryntowe osiowe, charakteryzuje się tym, że pomiędzy pierścieniami łożyska tocznego osadzonego na wale i w obudowie, a tulejkami kołnierzowymi umieszczone są pierścieniowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, przy czym jeden z nich ustawiony biegunem S, a drugi biegunem N względem powierzchni bocznych pierścieni łożyska. Tulejki kołnierzowe wyposażone są w występy uszczelniające wykonane na zewnętrznej powierzchni cylindrycznej tulejki ruchomej i na wewnętrznej powierzchni cylindrycznej tulejki nieruchomej, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach (δ), utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi tulejek kołnierzowych.

PL 222 903 B1

Istota uszczelnienia według wynalazku, zawierającego stopniowane tuleje kołnierzowe, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki i ciecz magnetyczną polega na tym, że ruchoma stopniowana tuleja osadzona na wale jest dzielona i składa się z dwóch elementów, z których dolny, przylegający do łożyska posiada pierścieniową przegrodę skierowaną w stronę obudowy, a druga nieruchoma stopniowana tuleja osadzona w obudowie posiada pierścieniową przegrodę skierowaną w stronę wału, przy czym tuleja nieruchoma i górny element tulei ruchomej, wyposażone są w pierścieniowe występy i pierścieniowe wnęki usytuowane na powierzchniach czołowych ich kołnierzy, tworząc uszczelnienie labiryntowe osiowe, a w otworach rozmieszczonych obwodowo, wykonanych w przegrodach obu tulei, osadzone są walcowe magnesy trwałe. Ponadto, po obu stronach przegród umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nieruchomych nabiegunników a odpowiednią zewnętrzną powierzchnią cylindryczną dolnego elementu stopniowanej tulei kołnierzowej ruchomej oraz w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników ruchomych a odpowiednią wewnętrzną powierzchnią cylindryczną stopniowanej tulei kołnierzowej nieruchomej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju osiowym.

Uszczelnienie składa się ze stopniowanej tulei kołnierzowej 4 umocowanej w obudowie 2, stopniowanej tulei kołnierzowej dzielonej, złożonej z dwóch elementów 5 i 6, osadzonych na pionowym wale 1, walcowych magnesów trwałych 7, 8 spolaryzowanych osiowo, wielokrawędziowych nabiegunników 9, 10 i cieczy magnetycznej 11. Tuleja 4 posiada pierścieniową przegrodę 4a skierowaną w stronę wału 1, a dolny element 6 w postaci tulejki wciśnięty w wytoczenie 5a górnego elementu 5 posiada pierścieniową przegrodę 6a skierowaną w stronę obudowy 2. Tuleja nieruchoma 4 oraz górny element 5 tulei ruchomej wyposażone są odpowiednio w pierścieniowe występy 4b oraz pierścieniowe wnęki 5b usytuowane na powierzchniach czołowych ich kołnierzy, tworząc w stanie zmontowanym uszczelnienie labiryntowe osiowe. W otworach wykonanych w przegrodach 4a, 6a tulei 4, 6 osadzone są obwodowo walcowe magnesy trwałe 7, 8. Ponadto, po obu stronach przegród 4a, 6a umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki 9, 10, zaś ciecz magnetyczna 11 znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nieruchomych nabiegunników 9 a odpowiednią zewnętrzną powierzchnią cylindryczną dolnego elementu 6 stopniowanej tulei kołnierzowej ruchomej oraz w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników ruchomych 10 a odpowiednią wewnętrzną powierzchnią cylindryczną stopniowanej tulei kołnierzowej nieruchomej 4. Jeden zamknięty obwód magnetyczny φ1 utworzony jest przez tuleję 6, magnes 7, nabiegunniki 9 i ciecz magnetyczną 11, a drugi zamknięty obwód φ2 tworzą tuleja 4, magnes 8, nabiegunniki 10 i ciecz magnetyczna 11.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, pierwszy stopień stanowi uszczelnienie labiryntowe osiowe, utworzone przez występy i wnęki tulei kołnierzowych, a drugi i trzeci stopień tworzą uszczelnienia z cieczą magnetyczną, która utrzymywana jest w szczelinach roboczych przez siły pola magnetycznego, stanowiąc bariery dla czynnika uszczelnianego, zapewniające odpowiednią szczelność.

Wykaz oznaczeń na rysunku:

- wał pionowy,

- obudowa,

- łożysko toczne,

- stopniowana tuleja kołnierzowa nieruchoma,

4a - pierścieniowa przegroda,

4b - pierścieniowy występ,

5, 6 - elementy dzielonej stopniowanej tulei kołnierzowej ruchomej,

5a - pierścieniowe wytoczenie,

5b - pierścieniowa wnęka,

6a - pierścieniowa przegroda,

7, 8 - walcowe magnesy trwałe,

- wielokrawędziowe nabiegunniki nieruchome,

- wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome,

- ciecz magnetyczna.

PL 222 903 B1

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym, zawierające stopniowane tuleje kołnierzowe, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki i ciecz magnetyczną, znamienne tym, że dzielona, stopniowana tuleja osadzona na wale składa się z dwóch elementów (5) i (6), z których dolny przylegający do łożyska (3), posiada pierścieniową przegrodę (6a) skierowaną w stronę obudowy (2), a druga stopniowana tuleja (4) osadzona w obudowie (2) posiada pierścieniową przegrodę (4a) skierowaną w stronę wału (1), przy czym tuleja nieruchoma (4) i górny element (5) tulei ruchomej wyposażone są w pierścieniowe występy (4b) i pierścieniowe wnęki (5b) usytuowane na powierzchniach czołowych ich kołnierzy, tworząc uszczelnienie labiryntowe osiowe, a w otworach rozmieszczonych obwodowo, wykonanych w przegrodach (4a), (6a) tulei (4), (6) osadzone są walcowe magnesy trwałe (7), (8), ponadto po obu stronach przegród (4a) i (6a) umieszczone są odpowiednio wielokrawędziowe nabiegunniki (9) i (10), zaś ciecz magnetyczna (11) znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nieruchomych nabiegunników (9) a odpowiednią zewnętrzną powierzchnią cylindryczną dolnego elementu (6) stopniowanej tulei kołnierzowej ruchomej oraz w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników ruchomych (10) a odpowiednią wewnętrzną powierzchnią cylindryczną stopniowanej tulei kołnierzowej nieruchomej (4).