PL240335B1 - Przepust wału szybkoobrotowego uszczelniony za pomocą uszczelnień z cieczą ferromagnetyczną - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest przepust wału szybkoobrotowego uszczelniony za pomocą uszczelnień z cieczą ferromagnetyczną, stosowany w budowie maszyn i urządzeń, pracujących w środowisku cieczy i gazu. Przepust wału szybkoobrotowego uszczelniony za pomocą uszczelnień z cieczą ferromagnetyczną, charakteryzuje się tym ,że ma w komorze utworzonej pomiędzy łożyskami tocznymi (3) osadzonymi na wale obrotowym (1) i w obudowie (2), umieszczone wielokrawędziowe nabiegunniki (10) z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych i przedzielone dwoma magnesami trwałymi (8, 9), które przylegają biegunami N do bocznych powierzchni środkowego wielokrawędziowego nabiegunnika (10), zaś w obudowie (2) po zewnętrznych stronach łożysk tocznych (3) umieszczone są uszczelnienia odśrodkowe z cieczą ferromagnetyczną (7).

Description

PL 240 335 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przepust wału szybkoobrotowego uszczelniony za pomocą uszczelnień z cieczą ferromagnetyczną, stosowany w urządzeniach techniki próżniowej, a takż e w budowie maszyn i urządzeń, pracujących w środowisku cieczy i gazu.

Z opisu patentowego PL220983 znany jest wysokoobrotowy przepust wału z wielostopniowym uszczelnieniem z cieczą magnetyczną, w którym tulejka umocowana w obudowie ma kołnierz skierowany w stronę wału, tulejka osadzona na wale ma kołnierz skierowany w stronę obudowy, a na zewnętrznej powierzchni walcowej tulejki wykonany jest obwodowy rowek śrubowy. Ponadto w przestrzeni powstałej pomiędzy tulejkami umieszczone są wielokrawędziowe nabiegun niki przedzielone magnesami trwałymi umocowane w nieruchomej tulejce i skierowane występami uszczelniającymi w stronę wału lub na ruchomej tulejce z występami uszczelniającymi skierowanymi w stronę obudowy, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a odpowiednimi powierzchniami cylindrycznymi tulejek kołnierzowych.

Znany jest też z opisu patentowego PL224130 próżniowy przepust wału uszczelniony cieczą magnetyczną, który charakteryzuje się tym, że w komorze utworzonej pomiędzy przegrodą obudowy, wewnętrzną cylindryczną powierzchnią gniazda obudowy 2 i zewnętrzną cylindryczną powierzchnią tulei kołnierzowej osadzonej na wale, umieszczone są łożyska toczne przedzielone tulejką kołnierzową z kołnierzem skierowanym w stronę wału, w którym umieszczone są równomiernie rozłożone walcowe magnesy trwałe, a do powierzchni bocznych kołnierza przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki nieruchome z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach walcowych. Ponadto tuleja kołnierzowa osadzona na wale ma kołnierz usytuowany po drugiej stronie przegrody obudowy, skierowany w stronę o budowy, w którym umieszczone są również równomiernie rozłożone walcowe magnesy trwałe, a do obu powierzchni bocznych kołnierza przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich zewnętrznych powierzchniach walcowych. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników nieruchomych i nabiegunników ruchomych, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi tulei kołnierzowej osadzonej na wale i gniazda obudowy.

Z opisu patentowego PL229193 znany jest również próżniowy przepust wału z zastosowaniem uszczelnień z cieczą magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że w komorze utworzonej pomiędzy łożyskami tocznymi osadzonymi w obudowie i na tulei kołnierzowej umocowanej na wale, usytuowany jest z luzem względem gniazda obudowy, kołnierz tulei kołnierzowej, do którego z obu stron przylegają pierścieniowe magnesy trwałe i wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome osadzone na walcowych powierzchniach tulei, przy czym występy uszczelniające nabiegunników skierowane są w stronę gniazda obudowy oraz magnes przylega biegunem N do lewej powierzchni bocznej kołnierza, a magnes przylega do prawej powierzchni bocznej kołnierza biegunem S lub odwrotnie. Ponadto w przegrodzie obudowy usytuowanej od strony próżni, umieszczone są równomiernie rozłożone walcowe magnesy trwałe, a do obu powierzchni bocznych przegrody przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki nieruchome z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach walcowych. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników ruchomych i nabiegunników nieruchomych, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi gniazda obudowy i tulei kołnierzowej. Jeszcze inne rozwiązanie próżniowego przepustu wału obrotowego z uszczelnieniem cieczą magnetyczną przedstawiono w zgłoszeniu patentowym P-419342, w którym w komorze utworzonej między łożyskami tocznymi osadzonymi w obudowie i na tulei kołnierzowej umocowanej na wale, umieszczone są dwa uszczelnienia z cieczą magnetyczną, każde złożone z pary nieruchomych nabiegunników przedzielonych pierścieniowym magnesem trwałym, a pomiędzy dwoma środkowymi nabiegunnikami usytuowany jest z luzem kołnierz tulei kołnierzowej. Ponadto tuleja kołnierzowa po obu stronach kołnierza wyposażona jest w występy uszczelniające, wykonane na walcowych częściach tulei położone pod nabiegunnikami pomiędzy łożyskami, zaś w przegrodzie obudowy, od strony próżni, umieszczone są równomiernie rozłożone walcowe magnesy trwałe, a do obu powierzchni bocznych przegrody przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki z występami uszczelniającymi, wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach walcowych. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi na tulei kołnierzowej pomiędzy łożyskami, a wewnętrznymi, wal

PL 240 335 B1 cowymi powierzchniami nabiegunników oraz w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników, a zewnętrzną powierzchnią walcową tulei kołnierzowej, położonej przy łożysku, od strony przegrody obudowy.

Z kolei w zgłoszeniu patentowym P-426804 ujawniono rozwiązanie przepustu wału obrotowego z wielostopniowymi uszczelnieniami ferromagnetycznymi, w którym w komorze utworzonej pomiędzy wewnętrznym łożyskiem tocznym, czopem wału obrotowego i wewnętrzną powierzchnią cylindryczną gniazda obudowy, umieszczone jest jedno wielostopniowe uszczelnienie ferromagnetyczne, złożone z pierścieni nośnych umocowanych w obudowie lub na czopie wału obrotowego, zaopatrzone w gniazda, w których osadzone są dwa magnesy trwałe - jeden magnes ustawiony w układzie biegunów N-S, a drugi magnes w układzie biegunów S-N względem powierzchni wału obrotowego, wielokrawędziowego nabiegunnika w kształcie tulejki kołnierzowej osadzonej na czopie wału obrotowe go lub w obudowie, z kołnierzem położonym z luzem pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami bocznymi magnesów trwałych oraz cieczy ferromagnetycznej, umieszczonej w szczelinach pierścieniowych, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowego nabiegunnika, wykonanymi na jego zewnętrznych lub wewnętrznych powierzchniach walcowych położonych po obu stronach kołnierza, a wewnętrznymi lub zewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi pierścieni nośnych. Ponadto, w komorze pomiędzy łożyskami tocznymi umieszczone jest drugie uszczelnienie ferromagnetyczne, z tulejką kołnierzową nośną, w kołnierzu której osadzone są walcowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, a w wytoczeniach tulejki umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki, zaś ciecz ferromagnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a zewnętrzną powierzchnią walcową tulejki dystansowej osadzonej na wale.

Istota przepustu według wynalazku, zawierającego wał obrotowy, obudowę, łożyska toczne, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki, nabiegunniki, tulejki kołnierzowe i ciecz ferromagnetyczną polega na tym, że w komorze utworzonej pomiędzy łożyskami tocznymi osadzonymi na wale obrotowym i w obudowie, umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych i przedzielone dwoma magnesami trwałymi, które przylegają biegunami N do bocznych powierzchni środkowego wielokrawędziowego nabiegunnika. Ponadto, w obudowie po stronach zewnętrznych łożysk tocznych umieszczone są uszczelnienia odśrodkowe z cieczą ferromagnetyczną, złożone z nabiegunników przedzielonych magnesami trwałymi umocowanych w obudowie oraz tulejek kołnierzowych osadzonych na czopach wału obrotowego z kołnierzami skierowanymi w stronę obudowy i położonymi z luzem pomiędzy nabiegunnikami i magnesami trwałymi, przy czym na bocznych powierzchniach kołnierzy wykonane są występy uszczelniające. Ciecz ferromagnetyczna znajduje się w promieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników, a wałem obrotowym oraz w osiowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi na kołnierzach tulejek kołnierzowych, a wewnętrznymi powierzchniami bocznymi nabiegunników. Korzystnie, gdy przy dużej prędkości obrotowej wału ciecz ferromagnetyczna znajduje się w szczelinach obwodowych pomiędzy powierzchniami walcowymi kołnierzy tulejek kołnierzowych, a wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi magnesów trwałych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju wzdłużnym, przy czym na fig. 1 pokazano położenie cieczy ferromagnetycznej w uszczelnieniu w stanie spoczynku i przy małej prędkości obrotowej wału, a na fig. 2 - położenie cieczy ferromagnetycznej w uszczelnieniu przy dużej prędkości obrotowej wału.

Oznaczenia na rysunku:

- wał obrotowy, 1a - czop wału,

- obudowa,

- łożysko toczne,

- tulejka kołnierzowa, 4a - kołnierz, , 8, 9 - magnesy trwałe,

- nabiegunnik,

- ciecz ferromagnetyczna,

- wielokrawędziowy nabiegunnik,

- pierścień dystansowy,

- pierścień osadczy sprężynujący,

Claims (2)

1. PL 240 335 B1

   13 - nakrętka, δα - szczelina osiowa, δr - szczelina promieniowa, δο - szczelina obwodowa,

   Φι, Φ2, Φ3, Φ4 - zamknięte obwody magnetyczne

   P r z y k ł a d

   Przepust składa się z wału obrotowego 1, obudowy 2, łożysk tocznych 3, tulejek kołnierzowych 4, magnesów trwałych 5, 8, 9 spolaryzowanych osiowo, nabiegunników 6, wielokrawędziowych nabiegunników 10 i cieczy ferromagnetycznej 7. W komorze utworzonej pomiędzy łożyskami tocznymi 3 osadzonymi na wale obrotowym 1 i w obudowie 2, umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki 10 z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych i przedzielone magnesami trwałymi 8, 9, które przylegają biegunami N do bocznych powierzchni środkowego wielokrawędziowego nabiegunnika 10. W obudowie 2 po stronach zewnętrznych łożysk tocznych 3 umieszczone są uszczelnienia odśrodkowe z cieczą ferromagnetyczną 7, złożone z nabiegunników 6 przedzielonych magnesami trwałymi 5 umocowanych w obudowie 2 oraz tulejek kołnierzowych 4 osadzonych na czopach wału 1a wału obrotowego 1 z kołnierzami 4a skierowanymi w stronę obudowy 2 i położonymi z luzem pomiędzy nabiegunnikami 6 i magnesami trwałymi 5, przy czym na bocznych powierzchniach kołnierzy 4a wykonane są występy uszczelniające. W stanie spoczynku i przy małej prędkości obrotowej wału 1 ciecz ferromagnetyczna 7 znajduje się w promieniowych szczelinach δr pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników 10, a wałem obrotowym 1 oraz w osiowych szczelinach δ8 pomiędzy występami uszczelniającymi na kołnierzach 4a tulejek kołnierzowych 4, a wewnętrznymi powierzchniami bocznymi nabiegunników 6. Przy dużej prędkości obrotowej wału 1 na skutek działania siły odśrodkowej przewyższającej siłę magnetyczną, ciecz ferromagnetyczna 7 ze szczelin osiowych 5a zostaje odrzucona do szczelin obwodowych δo położonych pomiędzy powierzchniami walcowymi kołnierzy 4a tulejek kołnierzowych 4, a wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi magnesów trwałych 5. Pierścienie osadcze sprężynujące 12 mocują tulejki kołnierzowe 4 na czopach 1a wału obrotowego 1, zaś nakrętka 13 ustala położenie nabiegunników 6, magnesów trwałych 5, łożysk tocznych 3, wielokrawędziowych nabiegunników 10 i magnesów trwałych 8, 9 w obudowie 2. Pierścienie dystansowe 11 oddzielają skrajne wielokrawędziowe nabiegunniki 10 od łożysk tocznych 3. W stanie spoczynku i przy małej prędkości obrotowej wału 1 zamknięte obwody magnetyczne Φ1 i Φ4 utworzone są przez tulejki kołnierzowe 4, magnesy trwałe 5, nabiegunniki 6 i ciecz ferromagnetyczną 7, a zamknięte obwody magnetyczne Φ2, i Φ3, utworzone są przez wał obrotowy 1, magnesy trwałe 8, 9, wielokrawędziowe nabiegunniki 10 i ciecz ferromagnetyczną 7, natomiast przy dużej prędkości obrotowej wału 1 występują tylko dwa zamknięte obwody magnetyczne Φ2, i Φ3.

   W warunkach eksploatacji przepustu według wynalazku, w którym zastosowano trzy wielostopniowe uszczelnienia z cieczą ferromagnetyczną, w wyniku oddziaływania sił pola magnetycznego magnesów trwałych na ciecz ferromagnetyczną, utrzymywana jest ona w szczelinach promieniowych i osiowych lub w szczelinach promieniowych i obwodowych, tworząc bariery dla czynnika uszczelnianego, zapewniające wysoką szczelność przepustu.

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Przepust wału szybkoobrotowego uszczelniony za pomocą uszczelnień z cieczą ferromagnetyczną, zawierający wał obrotowy, obudowę, łożyska toczne, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki, nabiegunniki, tulejki kołnierzowe i ciecz ferromagnetyczną, znamienne tym, że w komorze utworzonej pomiędzy łożyskami tocznymi 3 osadzonymi na wale obrotowym (1) i w obudowie (2), umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki (10) z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych i przedzielone dwoma magnesami trwałymi (8, 9), które przylegają biegunami N do bocznych powierzchni środkowego wielokrawędziowego nabiegunnika (10) zaś, w obudowie (2) po zewnętrznych stronach łożysk tocznych (3) umieszczone są uszczelnienia odśrodkowe z cieczą ferromagnetyczną (7), złożone z nabiegunników (6) przedzielonych magnesami trwałymi (5) umocowanych w obudowie (2) oraz tulejek kołnierzowych (4) osadzonych na czopach (1a) wału obrotowego (1) z kołnierzami (4a) skierowanymi w stronę obudowy (2) i położonymi z luzem pomiędzy nabiegunnikami (6) i magnesami trwałymi (5), przy czym na bocznych powierzchniach kołnierzy (4a) wykonane są występy

   PL 240 335 B1 5 uszczelniające, a ciecz ferromagnetyczna (7) znajduje się w promieniowych szczelinach (δr) pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników (10), a wałem obrotowym (1), oraz w osiowych szczelinach (δα) pomiędzy występami uszczelniającymi na kołnierzach (4a) tulejek kołnierzowych (4), a wewnętrznymi powierzchniami bocznymi nabiegunników (6).
2. 2. Przepust wału szybkoobrotowego według zastrz. 1, znamienny tym, że przy dużej prędkości obrotowej wału (1) ciecz ferromagnetyczna (7) znajduje się w szczelinach obwodowych (δϋ) pomiędzy powierzchniami walcowymi kołnierzy (4a) tulejek kołnierzowych (4), a wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi magnesów trwałych (5).