PL230842B1 - Wielostopniowe uszczelnienie dławnicowe dla wału obrotowego z wykorzystaniem cieczy magnetycznej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wielostopniowe uszczelnienie dławnicowe dla wału obrotowego z wykorzystaniem cieczy magnetycznej, znajdujące zastosowanie przy uszczelnianiu elementów maszyn i urządzeń o ruchu obrotowym, pracujących w środowisku cieczy, np. uszczelnienia wałów pomp wirowych.

Do uszczelniania elementów obrotowych powszechnie znane są uszczelnienia dławnicowe ze szczeliwem miękkim np. w postaci sznurów plecionych z włókien mineralnych lub syntetycznych, impregnowanych smarem plastycznym. Wadą takich uszczelnień jest wykładniczy rozkład nacisków stykowych pierścieni uszczelniających, malejący w kierunku dna komory dławnicowej. Dla zapewnienia szczelności dławnicy wymagane są duże siły nacisku dławika, co powoduje wyciskanie smaru ze szczeliwa, a w konsekwencji znaczny wzrost oporów tarcia oraz intensywnego zużycia powierzchni wału w pobliżu dławika i prowadzi do szybkiej utraty szczelności dławnicy. W celu wyeliminowania tej wady stosuje się wielostopniowe uszczelnienia dławnicowe, w których następuje spadek ciśnienia na poszczególnych stopniach uszczelnienia.

Z opisu patentowego PL218838 znane jest wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną, zawierające tulejki kołnierzowe, wielokrawędziowe nabiegunniki, jedne o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L”, drugie o przekroju poprzecznym prostokątnym, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo i ciecz 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. W drugiej wersji tulejki kołnierzowe o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L” osadzone są w obudowie, a wielokrawędziowe nabiegunniki o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L” umocowane są na wale.

Z opisu patentowego PL220231 znane jest także wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że w każdym podzespole uszczelnienia, dwa nabiegunniki wraz z magnesem trwałym osadzone są w obudowie, a jeden nabiegunnik umocowany jest na wale, przy czym jeden z nabiegunników nieruchomych wyposażony jest w ramię, które wraz z wnęką wykonaną w nabiegunniku ruchomym tworzy uszczelnienie labiryntowe osiowe, a dodatkowo, nabiegunnik nieruchomy zaopatrzony w ramię posiada także występy uszczelniające wykonane na części wewnętrznej powierzchni walcowej, a nabiegunnik ruchomy posiada występy uszczelniające wykonane na części zewnętrznej powierzchni walcowej. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach promieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi jednego z nabiegunników nieruchomych, a zewnętrzną powierzchnią walcową nabiegunnika ruchomego oraz w szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika ruchomego, a wewnętrzną powierzchnią walcową drugiego nabiegunnika nieruchomego.

Wielostopniowe uszczelnienie dławnicowe przedstawione w opisie patentowym PL221069, złożone z szeregu metalowych tulejek kołnierzowych, pierścieni uszczelniających z wargą elastyczną typu „V” oraz pierścieni uszczelniających typu „O”, charakteryzuje się tym, że pojedynczy stopień uszczelnienia stanowi tulejka kołnierzowa osadzona na wale z kołnierzem skierowanym w stronę obudowy i tulejka kołnierzowa osadzona w obudowie z kołnierzem skierowanym w stronę wału, przy czym pomiędzy kołnierzem jednej tulejki, a powierzchnią walcową drugiej tulejki oraz pomiędzy powierzchniami bocznymi obu kołnierzy występuje luz. Ponadto w wytoczeniu tulejki umocowanej w obudowie umieszczony jest pod jej kołnierzem pierścień uszczelniający z wargą elastyczną typu „V” przylegającą do powierzchni walcowej tulejki osadzonej na wale, a także w wytoczeniu tulejki osadzonej na wale nad jej kołnierzem umieszczony jest pierścień uszczelniający z wargą elastyczną typu „V”, przylegającą do powierzchni walcowej tulejki osadzonej w obudowie.

W zgłoszeniu patentowym P-416152 przedstawiono jeszcze inne rozwiązanie wielostopniowego uszczelnienia dławnicowego z cieczą magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że w obudowie wewnątrz komory dławnicowej, osadzone są pary wielokrawędziowych nabiegunników, między którymi umieszczone są pierścieniowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, zaś wielokrawędziowe nabiegunniki mają występy uszczelniające usytuowane na ich wewnętrznych powierzchniach walcowych oraz

PL 230 842 Β1 sfazowania, pomiędzy którymi umieszczone są elastyczne pierścienie uszczelniające typu „O”, przylegające do stożkowych powierzchni wielokrawędziowych nabiegunników i do walcowej powierzchni elementu uszczelnianego. Pomiędzy każdą parą wielokrawędziowych nabiegunników oraz na dnie komory i pod dławikiem umieszczone są niemagnetyczne przekładki, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników, a powierzchnią walcową elementu uszczelnianego.

Wielostopniowe uszczelnienie dławnicowe dla wału obrotowego z wykorzystaniem cieczy magnetycznej, złożone z tulejek kołnierzowych nieruchomych i ruchomych, pierścieniowych magnesów trwałych spolaryzowanych osiowo, wielokrawędziowych nabiegunników i cieczy magnetycznej charakteryzuje się według wynalazku tym, że pojedynczy stopień uszczelnienia stanowi tulejka kołnierzowa nieruchoma osadzona w obudowie z kołnierzem skierowanym w stronę wału obrotowego oraz tulejka kołnierzowa ruchoma osadzona na wale obrotowym z kołnierzem skierowanym w stronę obudowy. Pomiędzy kołnierzem tulejki nieruchomej, a zewnętrzną powierzchnią walcową tulejki ruchomej oraz pomiędzy kołnierzem tulejki ruchomej, a wewnętrzną powierzchnią walcową tulejki nieruchomej występują szczeliny pierścieniowe, a pomiędzy powierzchniami bocznymi kołnierzy obu tulejek występuje luz osiowy. Na wewnętrznej walcowej powierzchni tulejki kołnierzowej nieruchomej, po lewej stronie jej kołnierza, osadzony jest wielokrawędziowy nabiegunnik nieruchomy i pierścieniowy magnes trwały, który przylega do bocznej powierzchni nabiegunnika i do bocznej powierzchni kołnierza tulejki. Na zewnętrznej walcowej powierzchni tulejki kołnierzowej ruchomej, po prawej stronie jej kołnierza, osadzony jest wielokrawędziowy nabiegunnik ruchomy i pierścieniowy magnes trwały, który przylega do bocznej powierzchni nabiegunnika i do bocznej powierzchni kołnierza tulejki. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika nieruchomego i w szczelinie pierścieniowej pomiędzy kołnierzem tulejki nieruchomej, a odpowiednią zewnętrzną powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej ruchomej oraz w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika ruchomego i w szczelinie pierścieniowej pomiędzy kołnierzem tulejki ruchomej, a odpowiednią wewnętrzną powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej nieruchomej.

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

Uszczelnienie złożone jest z tulejek kołnierzowych nieruchomych 3, tulejek kołnierzowych ruchomych 4, pierścieniowych magnesów trwałych 5, 7 spolaryzowanych osiowo, wielokrawędziowych nabiegunników nieruchomych 6, wielokrawędziowych nabiegunników ruchomych 8 i cieczy magnetycznej 9. Pojedynczy stopień uszczelnienia stanowią: tulejka kołnierzowa nieruchoma 3 osadzona w obudowie 2 z kołnierzem 3a skierowanym w stronę wału obrotowego 1 oraz tulejka kołnierzowa ruchoma 4 osadzona na wale obrotowym 1 z kołnierzem 4a skierowanym w stronę obudowy 2, przy czym pomiędzy kołnierzem 3a tulejki nieruchomej 3, a zewnętrzną powierzchnią walcową tulejki ruchomej 4 oraz pomiędzy kołnierzem 4a tulejki ruchomej 4, a wewnętrzną powierzchnią walcową tulejki nieruchomej 3 występują szczeliny pierścieniowe d, a pomiędzy powierzchniami bocznymi kołnierzy 3a, 4a obu tulejek 3, 4 występuje luz osiowy. Ponadto na wewnętrznej walcowej powierzchni tulejki kołnierzowej nieruchomej 3, po lewej stronie jej kołnierza 3a, osadzony jest wielokrawędziowy nabiegunnik nieruchomy 6 i pierścieniowy magnes trwały 5, który przylega do bocznej powierzchni nabiegunnika 6 i do bocznej powierzchni kołnierza 3a tulejki 3, zaś na zewnętrznej walcowej powierzchni tulejki kołnierzowej ruchomej 4, po prawej stronie jej kołnierza 4a, osadzony jest wielokrawędziowy nabiegunnik ruchomy 8 i pierścieniowy magnes trwały 7, który przylega do bocznej powierzchni nabiegunnika 8 i do bocznej powierzchni kołnierza 4a tulejki 4. Ciecz magnetyczna 9 znajduje się w szczelinach pierścieniowych d pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika nieruchomego 6 i w szczelinie pierścieniowej d pomiędzy kołnierzem 3a tulejki nieruchomej 3, a odpowiednią zewnętrzną powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej 4 oraz w szczelinach pierścieniowych d pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika ruchomego 8 i w szczelinie pierścieniowej d pomiędzy kołnierzem 4a tulejki ruchomej 4, a odpowiednią wewnętrzną powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej nieruchomej 3. Zamknięty obwód magnetyczny Φι utworzony jest przez kołnierz 3a, tulejkę kołnierzową 4, pierścieniowy magnes trwały 5, wielokrawędziowy nabiegunnik nieruchomy 6 i ciecz magnetyczną 9, a zamknięty obwód magnetyczny Φ₂ tworzą: tulejka kołnierzowa 3, kołnierz 4a, pierścieniowy magnes trwały 7, wielokrawędziowy nabiegunnik ruchomy 8 i ciecz magnetyczna 9. Tulejki kołnierzowe ruchome 4 ustalone są przez pierścień sprężysty osadczy 10 umocowany na wale obrotowym 1, a tulejki kołnierzowe nieruchome 3 ustalone są przez dławik 11 umocowany do obudowy 2.

PL 230 842 Β1

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, podstawową barierę uszczelniającą dla czynnika roboczego stanowi ciecz magnetyczna 9 umieszczona w pierścieniowych szczelinach d pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników 6 i 8 oraz w szczelinach pierścieniowych d między końcami kołnierzy 3a i 4a, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi tulejek kołnierzowych 3 i 4 i utrzymywana w nich siłami pola magnetycznego, wytwarzanego przez pierścieniowe magnesy trwałe 5 i 7.

Oznaczenia na rysunku;

- wał obrotowy,

- obudowa,

- tulejka kołnierzowa nieruchoma, 3a - kołnierz,

- tulejka kołnierzowa ruchoma, 4a - kołnierz, ,7- pierścieniowe magnesy trwałe,

- wielokrawędziowy nabiegunnik nieruchomy,

- wielokrawędziowy nabiegunnik ruchomy,

- ciecz magnetyczna,

- pierścień sprężysty osadczy,

- dławik, δ - szczelina pierścieniowa,

Φι, Φ2 - zamknięte obwody magnetyczne

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Wielostopniowe uszczelnienie dławnicowe dla wału obrotowego z wykorzystaniem cieczy magnetycznej, złożone z tulejek kołnierzowych nieruchomych i ruchomych, pierścieniowych magnesów trwałych spolaryzowanych osiowo, wielokrawędziowych nabiegunników i cieczy magnetycznej, znamienne tym, że pojedynczy stopień uszczelnienia stanowi tulejka kołnierzowa nieruchoma (3) osadzona w obudowie (2) z kołnierzem (3 a) skierowanym w stronę wału obrotowego (1) oraz tulejka kołnierzowa ruchoma (4) osadzona na wale obrotowym (1) z kołnierzem (4a) skierowanym w stronę obudowy (2), przy czym pomiędzy kołnierzem (3a) tulejki nieruchomej (3), a zewnętrzną powierzchnią walcową tulejki ruchomej (4) oraz pomiędzy kołnierzem (4a) tulejki ruchomej (4), a wewnętrzną powierzchnią walcową tulejki nieruchomej (3) występują szczeliny pierścieniowe (d), a pomiędzy powierzchniami bocznymi kołnierzy (3a, 4a) obu tulejek (3, 4) występuje luz osiowy, zaś na wewnętrznej walcowej powierzchni tulejki kołnierzowej nieruchomej (3), po lewej stronie jej kołnierza (3a), osadzony jest wielokrawędziowy nabiegunnik nieruchomy (6) i pierścieniowy magnes trwały (5), który przylega do bocznej powierzchni nabiegunnika (6) i do bocznej powierzchni kołnierza (3a) tulejki (3), a na zewnętrznej walcowej powierzchni tulejki kołnierzowej ruchomej (4), po prawej stronie jej kołnierza (4a), osadzony jest wielokrawędziowy nabiegunnik ruchomy (8) i pierścieniowy magnes trwały (7), który przylega do bocznej powierzchni nabiegunnika (8) i do bocznej powierzchni kołnierza (4a) tulejki (4), zaś ciecz magnetyczna (9) znajduje się w szczelinach pierścieniowych (d) pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika nieruchomego (6) i w szczelinie pierścieniowej (d) pomiędzy kołnierzem (3a) tulejki nieruchomej (3), a odpowiednią zewnętrzną powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej ruchomej (4) oraz w szczelinach pierścieniowych (d) pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika ruchomego (8) i w szczelinie pierścieniowej (d) pomiędzy kołnierzem (4a) tulejki ruchomej (4), a odpowiednią wewnętrzną powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej nieruchomej (3).