PL229980B1 - Uszczelnienie kompozytowe oraz dławnica armaturowa z uszczelnieniem kompozytowym - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest uszczelnienie kompozytowe oraz dławnica armaturowa wyposażona w uszczelnienie kompozytowe, posiadające komorę dławnicową z cieczą magnetyczną (7) utrzymywaną w powstałych szczelinach sitami pola magnetycznego. W komorze umieszczony jest zespół uszczelniający zawierający co najmniej jeden pierścień uszczelniający (5) w postaci szczeliwa miękkiego plecionego dociskanego dławikiem (10) oraz co najmniej jednego magnesu trwałego (6). Uszczelnienie realizowane jest poprzez szczeliwo miękkie plecione (5) nasączone cieczą magnetyczną (7) wnikającą w jego strukturę w wyniku nacisku oraz siłami pola magnetycznego wywołanego magnesami (6).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie dławnicowe z cieczą magnetyczną, wykorzystywane głównie jako uszczelnienie przejścia mechanizmu napędowego przez obudowę armatury. Bardziej szczegółowo, wynalazek dotyczy również dławnicy armaturowej z uszczelnieniem kompozytowym.

W znanym stanie techniki szeroko rozpowszechnionym i znanym sposobem uszczelnienia węzłów dynamicznych armatur są dławnice z uszczelnieniem miękkim plecionym ze sprężynami dociskane dławikiem. Znane są również uszczelnienia dławnicowe lub hybrydowe z cieczą magnetyczną. Uszczelnienia te są używane niezależnie od siebie, często nawet w obrębie jednej konstrukcji, jednakże jako niezależne aplikacje.

Z opisu patentowego PL195697B1 znane jest rozwiązanie, w którym uszczelnienie z cieczą magnetyczną umieszczone jest w komorze dławnicowej naprzemiennie, tworząc zespół uszczelniający. W rozwiązaniu tym ciecz magnetyczna znajduje się nie tylko pomiędzy występami nabiegunników, ale również w szczelinie pomiędzy magnesami a wałem. Również w tym rozwiązaniu uszczelnienia są używane niezależnie od siebie. Uszczelnienie to nie jest przystosowane do przenoszenia dużych obciążeń poprzecznych oraz nie posiada układu kompensującego warunki pracy i utrzymującego uszczelnienie w określonej sprężystości.

Znane w stanie techniki konstrukcje dławnic z uszczelnieniami miękkimi są kompromisem pomiędzy wysoką szczelnością a uniwersalnością. Uniwersalne rozwiązania zachowują stosunkowo niskie szczelności, często wymagają jednak doszczelniania w trakcie eksploatacji.

Rozwiązania z wysoką szczelnością zazwyczaj dedykowane są do konkretnej armatury, parametrów pracy oraz medium. Takie rozwiązania mogą być zastosowane głównie w przypadku występowania małych sił poprzecznych obciążających wał oraz przy zachowaniu wysokiej jakości powierzchni uszczelniającej. Zazwyczaj nie mogą być również stosowane jako uszczelnienia remontowe.

Obecnie stosowane uszczelnienia z cieczami magnetycznymi opierają się na jednej myśli technicznej. Zarówno w uszczelnieniach z cieczą magnetyczną jak i w uszczelnieniach hybrydowych z użyciem cieczy magnetycznej, uszczelnienie jest realizowane poprzez ciecz magnetyczną umieszczoną pomiędzy wałem a występami nabiegunników. Powszechnie jest znana odporność na ciśnienie przebicia elementarnego wypustu, która wynosi około 0.06 MPa, co stanowi główne ograniczenie stosowania tych rozwiązań. Zwiększając liczbę wypustów można jedynie w niewielkim stopniu zniwelować tą niedogodność. Z tego powodu takie rozwiązania można zakwalifikować jako niskociśnieniowe. Ponadto, wały z uszczelnieniem z cieczą magnetyczną nie mogą przenosić dużych obciążeń poprzec znych.

W znanym stanie techniki nie ma rozwiązań, w których uszczelnienie składa się z kompozycji uszczelnienia plecionego i cieczy magnetycznej.

Celem wynalazku jest zapewnienie uszczelnienia eliminującego wady rozwiązań ze stanu techniki.

Cel ten został osiągnięty poprzez zastosowanie rozwiązania uszczelnienia kompozytowego w dławnicy posiadającej uszczelnienie w postaci szczeliwa plecionego nasączonego cieczą magnetyczną, występującą w powstałych szczelinach i wnikającą w strukturę szczeliwa w wyniku siły nacisku.

W uszczelnieniu kompozytowym według wynalazku, ciecz magnetyczna znajdująca się w komorze dławnicowej utrzymywana jest w szczelinach siłami pola magnetycznego. W komorze dławnicowej znajduje się zespół uszczelniający zawierający co najmniej jedno uszczelnienie miękkie plecione dociskane dławikiem oraz co najmniej jeden magnes trwały. Uszczelnienie stanowi szczeliwo miękkie plecione nasączone cieczą magnetyczną o właściwościach wnikających w jego strukturę w wyniku nacisku.

Korzystnie, ciecz magnetyczna utrzymywana jest siłami pola magnetycznego w szczelinach pomiędzy co najmniej jednym magnesem a wałem i/lub powierzchnią dławnicy.

Korzystnie, zespół uszczelniający składa się z pionowego układu usytuowanych naprzemienne dwóch magnesów i dwóch pierścieni uszczelniających w postaci szczeliwa miękkiego plecionego.

Korzystnie, magnesy spolaryzowane są osiowo jeden w układzie S-N, a drugi w układzie N-S.

Dławnica armaturowa z uszczelnieniem kompozytowym, według wynalazku, posiada ciecz magnetyczną utrzymywaną w powstałych szczelinach siłami pola magnetycznego, umieszczony w komorze zespół uszczelniający zawierający co najmniej jeden pierścień uszczelniający w postaci szczeliwa miękkiego plecionego dociskanego dławikiem oraz co najmniej jeden magnes trwały. Uszczelnienie stanowi szczeliwo miękkie plecione nasączone cieczą magnetyczną o właściwościach wnikających w jego strukturę w wyniku nacisku.

Korzystnie, ciecz magnetyczna utrzymywana jest siłami pola magnetycznego w szczelinach pomiędzy co najmniej jednym magnesem a wałem i/lub powierzchnią dławnicy.

PL 229 980 B1

Korzystnie, zespół uszczelniający składa się z pionowego układu usytuowanych naprzemienne dwóch magnesów i dwóch pierścieni uszczelniających w postaci szczeliwa miękkiego plecionego.

Korzystnie, magnesy spolaryzowane są osiowo jeden w układzie S-N, a drugi w układzie N-S.

Korzystnie, dławnica posiada dwa bezluzowe osadzenia wału, jedno na czopie stożkowym za pośrednictwem pierścienia uszczelniającego, a drugie na czopie gwintowanym za pomocą zespołu łożyskowego.

Korzystnie, zespół łożyskowy składa się ze sprężystej tulei, dławika zewnętrznego oraz dławika wewnętrznego dociskającego za pośrednictwem sprężyn i pierścienia zespół uszczelniający.

Zastosowanie rozwiązania według wynalazku, dzięki zastosowaniu uszczelnienie realizowanego poprzez szczeliwo miękkie plecione nasączone cieczą magnetyczną wnikającą w jego strukturę w wyniku nacisku oraz siłami pola magnetycznego wywołanego magnesami, umożliwia uzyskanie wysokiej szczelności dławnicy przez długi okres czasu podczas ruchu obrotowego jak również w spoczynku. Rozwiązanie ma charakter uniwersalny i może być stosowane w komorach dławnicowych w wielu typach armatur. Charakteryzuje się dużą odpornością na działanie obciążeń poprzecznych działających na wał, związanych z przenoszeniem dużych momentów obrotowych. Rozwiązanie jest bezobsługowe i nie wymaga doszczelniania czy konserwacji. Uszczelnienie może być zastosowane również w przypadku remontu armatury. Rozwiązanie pozwala na spełnienie wymagań najostrzejszych obecnie obowiązujących norm w tym zakresie. Kompozycja uszczelnienia miękkiego plecionego i cieczy magnetycznej poprawia skuteczność i żywotność uszczelnienia plecionego oraz stanowi dodatkowe precyzyjne uszczelnienie o parametrach nieuzyskiwanych przez klasyczne uszczelnienia plecione miękkie.

Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:

Fig. 1 - Przedstawia dławnicę z uszczelnieniem kompozytowym w przekroju podłużnym.

Korzystne przykłady wykonania wynalazku

W jednym z praktycznych przykładów realizacji, uszczelnienie kompozytowe posiada komorę dławnicową z cieczą magnetyczną 7 utrzymywaną w powstałych szczelinach siłami pola magnetycznego. W komorze znajduje się zespół uszczelniający zawierający co najmniej jeden pierścień uszczelniający 5 w postaci szczeliwa miękkiego plecionego dociskanego dławikami 10 i 12 oraz co najmniej jednego magnesu trwałego 6. W korzystnym przykładzie, zespół uszczelniający składa się z pionowego układu usytuowanych naprzemienne dwóch magnesów 6 i dwóch pierścieni uszczelniających w postaci szczeliwa miękkiego plecionego 5. Uszczelnienie realizowane jest poprzez szczeliwo miękkie plecione 5 nasączone cieczą magnetyczną 7 otaczającą przestrzeń szczeliwa 5 i wnikającą w jego strukturę w wyniku wywołanego nacisku oraz poprzez ciecz magnetyczną 7 utrzymywaną siłami pola magnetycznego w szczelinach pomiędzy magnesami 6 a wałem 3 oraz obudową 1. Magnesy 6 spolaryzowane są osiowo jeden w układzie S-N, a drugi w układzie N-S.

W innym z korzystnych przykładów wykonania wynalazku, dławnica armaturowa z uszczelnieniem kompozytowym uwidoczniona została na fig. 1 w przekroju podłużnym.

W obudowie 1 wykonana jest stopniowa komora dławnicowa, w której od wewnętrznej strony korpusu armatury 2 umieszczono wał 3 z czopem stożkowym objętym wnęką obudowy 1, na którym jest osadzony pierścień uszczelniający 4.

W komorze dławnicowej znajduje się zespół uszczelniający składający się ze szczeliwa miękkiego plecione w postaci pierścieni 5, magnesów stałych spolaryzowanych osiowo 6 oraz cieczy magnetycznej 7 znajdującej się w szczelinach pomiędzy magnesami 6 a powierzchnią wału 3 oraz obudowy 1 i utrzymywanej sitami pola magnetycznego wytwarzanego przez magnesy trwałe 6. Dwa magnesy 6 spolaryzowane osiowo jeden w układzie S-N, a drugi w układzie N-S oraz dwa pierścienie uszczelniające 5 usytuowane są naprzemiennie w układzie pionowym.

Zespół uszczelniający jest ściskany za pośrednictwem pierścienia dociskowego 8 oraz sprężyn talerzowych 9 przez dławik wewnętrzny 10, osadzony na czopie gwintowanym wału 3. Tuleja 11 jest osadzona we wnęce dławika wewnętrznego 10 oraz dławika zewnętrznego 12 osadzonego również na czopie stożkowym wału 3.

Istotą rozwiązania jest uszczelnienie kompozytowe składające się ze szczeliwa miękkiego plecionego 5 oraz cieczy magnetycznej 7, umieszczonych w specyficznym układzie mechanicznym zapewniającym poprawność pracy takiego uszczelnienia.

W warunkach eksploatacji wynalazku dokręcenie dławika wewnętrznego 10 wywołuje za pośrednictwem sprężyn 9 oraz pierścienia 8 naprężenie skutkujące odkształceniem pierścieni uszczelniających 5, w których strukturę wnika nadmiar cieczy magnetycznej 7, następuje zagęszczenie materiału

PL 229 980 B1 pierścieni uszczelniających 5, które wypełniają nierówności współpracujących powierzchni wału 3 i obudowy 1. Pozostała ciecz magnetyczna 7 wypełnia szczeliny pomiędzy magnesami 6 a wałem 3 i obudową 1. Równocześnie następuje dociśnięcie czopa stożkowego wału 3 z pierścieniem uszczelniającym 4 do obudowy 1. Umieszczenie tulei 11 we wnęce dławika wewnętrznego 10 i dokręcenie dławika zewnętrznego 12 powoduje dociśnięcie tulei 11 do powierzchni bocznej obudowy 1 oraz zabezpieczenie dławika wewnętrznego 10 przed odkręceniem. Pierścień 8 ściska zespół uszczelniający naprężeniem wywołanym przez sprężyny 9 zapewniając stałe warunki pracy uszczelnienia.

Claims (10)

1. Uszczelnienie kompozytowe, posiadające ciecz magnetyczną utrzymywaną w powstałych szczelinach siłami pola magnetycznego, umieszczony w komorze zespół uszczelniający zawierający co najmniej jeden pierścień uszczelniający w postaci szczeliwa miękkiego plecionego dociskanego dławikiem oraz co najmniej jeden magnes trwały, znamienne tym, że uszczelnienie stanowi szczeliwo miękkie plecione (5) nasączone cieczą magnetyczną (7) o właściwościach wnikających w jego strukturę w wyniku nacisku.

2. Uszczelnienie kompozytowe według zastrz. 1, znamienne tym, że ciecz magnetyczna (7) utrzymywana jest siłami pola magnetycznego w szczelinach pomiędzy co najmniej jednym magnesem (6) a wałem (3) i/lub powierzchnią dławnicy (1).

3. Uszczelnienie kompozytowe według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że zespół uszczelniający składa się z pionowego układu usytuowanych naprzemienne dwóch magnesów (6) i dwóch pierścieni uszczelniających w postaci szczeliwa miękkiego plecionego (5).

4. Uszczelnienie kompozytowe według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że magnesy (6) spolaryzowane są osiowo jeden w układzie S-N, a drugi w układzie N-S.

5. Dławnica armaturowa z uszczelnieniem kompozytowym, posiadająca ciecz magnetyczna utrzymywaną w powstałych szczelinach siłami pola magnetycznego, umieszczony w komorze zespół uszczelniający zawierający co najmniej jeden pierścień uszczelniający w postaci szczeliwa miękkiego plecionego dociskanego dławikiem oraz co najmniej jeden magnes trwały, znamienna tym, że uszczelnienie stanowi szczeliwo miękkie plecione (5) nasączone cieczą magnetyczną (7) o właściwościach wnikających w jego strukturę w wyniku nacisku.

6. Dławnica armaturowa według zastrz. 5, znamienna tym, że ciecz magnetyczna (7) utrzymywana jest siłami pola magnetycznego w szczelinach pomiędzy co najmniej jednym magnesem (6) a wałem (3) i/lub powierzchnią dławnicy (1).

7. Dławnica armaturowa według zastrz. 5 albo 6, znamienna tym, że zespół uszczelniający składa się z pionowego układu usytuowanych naprzemienne dwóch magnesów (6) i dwóch pierścieni uszczelniających w postaci szczeliwa miękkiego plecionego (5).

8. Dławnica armaturowa według zastrz. 5 albo 6 albo 7, znamienna tym, że magnesy (6) spolaryzowane są osiowo jeden w układzie S-N, a drugi w układzie N-S.

9. Dławnica armaturowa według zastrz. 5, znamienna tym, że posiada dwa bezluzowe osadzenia wału (3), jedno na czopie stożkowym za pośrednictwem pierścienia uszczelniającego (4), a drugie na czopie gwintowanym za pomocą zespołu łożyskowego.

10. Dławnica armaturowa według zastrz. 9, znamienna tym, że zespół łożyskowy składa się ze sprężystej tulei (11), dławika zewnętrznego (12) oraz dławika wewnętrznego (10) dociskającego za pośrednictwem sprężyn (9) i pierścienia (8) zespół uszczelniający.