PL240901B1 - Hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym, charakteryzuje się tym, że ma w komorze powstałej pomiędzy uszczelnieniem labiryntowym osiowym, utworzonym przez pierścień labiryntowy nieruchomy (11) i pierścień labiryntowy ruchomy (10), a łożyskiem tocznym (3) umocowanym w obudowie (2) i na wale pionowym (1) umieszczony jest wielokrawędziowy nabiegunnik (7) o przekroju teowym osadzony w obudowie (2) i tulejka kołnierzowa nośna (6) z dwoma wielokrawędziowymi nabiegunnikami (8) o przekroju prostokątnym osadzona na wale pionowym (1).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym, złożone z uszczelnienia labiryntowego osiowego oraz uszczelnień z cieczą magnetyczną, przeznaczone dla maszyn i urządzeń o ruchu obrotowym, pracujących w środowisku cieczy lub gazu.

Znane jest z opisu patentowego PL217813 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.

Znane jest też z opisu patentowego PL220187 uszczelnienie hybrydowe wału pionowego zawierające 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, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi tulejek kołnierzowych.

Jeszcze inne rozwiązanie hybrydowego uszczelnienia dla wału w układzie pionowym przedstawiono w opisie patentowym PL230874, w którym pokrywa nieruchoma osadzona jest w obudowie, a pokrywa ruchoma na wale pionowym, przy czym obie pokrywy wyposażone są w pierścieniowe występy i pierścieniowe wnęki, usytuowane na ich powierzchniach czołowych, tworzące uszczelnienie labiryntowe osiowe. Ponadto, pokrywa nieruchoma posiada od strony wału, cylindryczne wytoczenia o średnicach wzrastających w kierunku łożyska tocznego, a w komorze powstałej pomiędzy pokrywą nieruchomą, łożyskiem, wałem i pokrywą ruchomą, umieszczona jest tulejka kołnierzowa osadzona na wale, wyposażona w kołnierz położony w jej dolnej części, a nabiegunniki przedzielone magnesami, osadzone na walcowej powierzchni tulejki, usytuowane są nad kołnierzem. Na zewnętrznych, walcowych powierzchniach kołnierza tulejki i wielokrawędziowych nabiegunników wykonane są występy uszczelniające, a kołnierz tulejki i wielokrawędziowe nabiegunniki umieszczone są w odpowiednich wytoczeniach pokrywy nieruchomej, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi kołnierza tulejki i nabiegunników, a wewnętrznymi, walcowymi powierzchniami wytoczeń w pokrywie nieruchomej.

Istota uszczelnienia według wynalazku, zawierającego pierścień labiryntowy nieruchomy, pierścień labiryntowy ruchomy, tulejkę kołnierzową nośną, pierścieniowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki i ciecz magnetyczną polega na tym, że uszczelnienia w komorze powstałej pomiędzy uszczelnieniem labiryntowym osiowym, utworzonym przez pierścień labiryntowy nieruchomy i pierścień labiryntowy ruchomy, a łożyskiem tocznym umocowanym w obudowie i na wale pionowym umieszczony jest wielokrawędziowy nabiegunnik o przekroju teowym osadzony w obudowie i tulejka kołnierzowa nośna z dwoma wielokrawędziowymi nabiegunnikami o przekroju prostokątnym osadzona na wale pionowym, a ponadto pomiędzy zewnętrznym pierścieniem łożyska i wielokrawędziowym nabiegunnikiem o przekroju teowym oraz pomiędzy wewnętrznym pierścieniem łożyska i tulejką kołnierzową nośną umieszczone są pierścieniowe magnesy trwałe, przy czym magnes umocowany w obudowie przylegający do zewnętrznego pierścienia łożyska ustawiony jest w układzie biegunów N-S, a magnes osadzony na wale pionowym przylegający do wewnętrznego pierścienia łożyska ustawiony jest w układzie biegunów S-N, względem powierzchni bocznych pierścienia zewnętrznego i pierścienia wewnętrznego łożyska tocznego. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi, usytuowanymi na wewnętrznej cylindrycznej powierzchni kołnierza wielokrawędziowego nabiegunnika o przekroju teowym, a zewnętrzną walcową powierzchnią kołnierza tulejki kołnierzowej nośnej oraz w szczelinach pierścieniowych pomiędzy wystę

PL 240 901 B1 pami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznych walcowych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników o przekroju prostokątnym, a odpowiednimi cylindrycznymi powierzchniami wielokrawędziowego nabiegunnika o przekroju teowym. Korzystnym jest gdy uszczelnienia w komorze powstałej pomiędzy uszczelnieniem labiryntowym osiowym, a łożyskiem tocznym umieszczona jest tulejka kołnierzowa nośna z dwoma wielokrawędziowymi nabiegunnikami o przekroju prostokątnym umocowana w obudowie oraz wielokrawędziowy nabiegunnik o przekroju teowym, osadzony na wale pionowym, a ponadto pomiędzy pierścieniem zewnętrznym łożyska i tulejką kołnierzową nośną oraz między pierścieniem wewnętrznym łożyska i wielokrawędziowym nabiegunnikiem o przekroju teowym umieszczone są pierścieniowe magnesy trwałe, przy czym magnes umocowany w obudowie ustawiony jest w układzie biegunów N-S, a magnes osadzony na wale pionowym ustawiony jest w układzie biegunów S-N, względem powierzchni bocznych pierścienia zewnętrznego i pierścienia wewnętrznego łożyska tocznego. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznej walcowej powierzchni kołnierza wielokrawędziowego nabiegunnika o przekroju teowym, a wewnętrzną cylindryczną powierzchnią kołnierza tulejki kołnierzowej nośnej oraz w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi, usytuowanymi na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników o przekroju prostokątnym, a odpowiednimi walcowymi powierzchniami wielokrawędziowego nabiegunnika o przekroju teowym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w przekroju osiowym, przy czym na fig. 1 przedstawiono wersję uszczelnienia, w którym wielokrawędziowy nabiegunnik o przekroju teowym umocowany w obudowie, a tulejka kołnierzowa nośna wraz z wielokrawędziowymi nabiegunnikami o przekroju prostokątnym osadzona na wale pionowym, umieszczone są w komorze pomiędzy uszczelnieniem labiryntowym osiowym a łożyskiem tocznym, zaś na fig. 2 pokazano wersję uszczelnienia w układzie odwrotnym, to znaczy tulejka kołnierzowa nośna wraz z wielokrawędziowymi nabiegunnikami o przekroju prostokątnym umocowana w obudowie, a wielokrawędziowy nabiegunnik o przekroju teowym osadzony na wale pionowym, umieszczone są w komorze pomiędzy uszczelnieniem labiryntowym osiowym a łożyskiem tocznym.

Oznaczenia na rysunku:

- wał pionowy,

- obudowa,

- łożysko toczne, , 5 - pierścieniowe magnesy trwałe,

- tulejka kołnierzowa nośna,

6a - kołnierz,

- wielokrawędziowy nabiegunnik o przekroju teowym,

- wielokrawędziowy nabiegunnik o przekroju prostokątnym,

- ciecz magnetyczna,

- pierścień labiryntowy ruchomy, a - pierścieniowy występ, b - pierścieniowa wnęka,

- pierścień labiryntowy nieruchomy, a - pierścieniowy występ, b - pierścieniowa wnęka,

- pierścień osadczy sprężynujący, δ - szczelina pierścieniowa,

Φ1, Φ2, Φ3 - zamknięte obwody magnetyczne

P r z y k ł a d I

Uszczelnienie składa się z pierścienia labiryntowego nieruchomego 11 umocowanego w obudowie 2, pierścienia labiryntowego ruchomego 10 osadzonego na wale pionowym 1, pierścieniowych magnesów trwałych 4, 5 spolaryzowanych osiowo, tulejki kołnierzowej nośnej 6, wielokrawędziowych nabiegunników 7 o przekroju teowym, wielokrawędziowych nabiegunników 8 o przekroju prostokątnym i cieczy magnetycznej 9. Na powierzchniach czołowych pierścieni labiryntowych 10, 11 wykonane są pierścieniowe występy 10a, 11a oraz pierścieniowe wnęki 10b, 11b, które w stanie zmontowanym tworzą uszczelnienie labiryntowe osiowe. W komorze powstałej pomiędzy uszczelnieniem labiryntowym osiowym, utworzonym przez pierścień labiryntowy nieruchomy 11 i pierścień labiryntowy ruchomy 10,

PL 240 901 B1 a łożyskiem tocznym 3 umocowanym w obudowie 2 i na wale pionowym 1 umieszczony jest wielokrawędziowy nabiegunnik 7 o przekroju teowym osadzony w obudowie 2 i tulejka kołnierzowa nośna 6 z dwoma wielokrawędziowymi nabiegunnikami 8 o przekroju prostokątnym osadzona na wale pionowym 1, a ponadto pomiędzy zewnętrznym pierścieniem łożyska 3 i wielokrawędziowym nabiegunnikiem 7 o przekroju teowym oraz pomiędzy wewnętrznym pierścieniem łożyska 3 i tulejką kołnierzową nośną 6 umieszczone są pierścieniowe magnesy trwałe 4, 5, przy czym magnes 4 umocowany w obudowie 2 przylegający do zewnętrznego pierścienia łożyska 3 ustawiony jest w układzie biegunów N-S, a magnes 5 osadzony na wale pionowym 1 przylegający do wewnętrznego pierścienia łożyska 3 ustawiony jest w układzie biegunów S-N, względem powierzchni bocznych pierścienia zewnętrznego i pierścienia wewnętrznego łożyska tocznego 3. Ciecz magnetyczna 9 znajduje się w pierścieniowych szczelinach δ pomiędzy występami uszczelniającymi, usytuowanymi na wewnętrznej cylindrycznej powierzchni kołnierza 7a wielokrawędziowego nabiegunnika 7 o przekroju teowym, a zewnętrzną walcową powierzchnią kołnierza 6a tulejki kołnierzowej nośnej 6 oraz w szczelinach pierścieniowych δ pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznych walcowych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników 8 o przekroju prostokątnym, a odpowiednimi cylindrycznymi powierzchniami wielokrawędziowego nabiegunnika 7 o przekroju teowym.

P r z y k ł a d II

Uszczelnienie składa się z pierścienia labiryntowego nieruchomego 11 umocowanego w obudowie 2, pierścienia labiryntowego ruchomego 10 osadzonego na wale pionowym 1, pierścieniowych magnesów trwałych 4, 5 spolaryzowanych osiowo, tulejki kołnierzowej nośnej 6, wielokrawędziowych nabiegunników 7 o przekroju teowym, wielokrawędziowych nabiegunników 8 o przekroju prostokątnym i cieczy magnetycznej 9. Na powierzchniach czołowych pierścieni labiryntowych 10,11 wykonane są pierścieniowe występy 10a, 11a oraz pierścieniowe wnęki 10b, 11b, które w stanie zmontowanym tworzą uszczelnienie labiryntowe osiowe. W komorze powstałej pomiędzy uszczelnieniem labiryntowym osiowym, a łożyskiem tocznym 3 umieszczona jest tulejka kołnierzowa nośna 6 z dwoma wielokrawędziowymi nabiegunnikami 8 o przekroju prostokątnym umocowana w obudowie 2 oraz wielokrawędziowy nabiegunnik 7 o przekroju teowym, osadzony na wale pionowym 1, a ponadto pomiędzy pierścieniem zewnętrznym łożyska 3 i tulejką kołnierzową nośną 6 oraz między pierścieniem wewnętrznym łożyska 3 i wielokrawędziowym nabiegunnikiem 7 o przekroju teowym umieszczone są pierścieniowe magnesy trwałe 4, 5, przy czym magnes 4 umocowany w obudowie 2 ustawiony jest w układzie biegunów N-S, a magnes 5 osadzony na wale pionowym 1 ustawiony jest w układzie biegunów S-N, względem powierzchni bocznych pierścienia zewnętrznego i pierścienia wewnętrznego łożyska tocznego 3. Ciecz magnetyczna 9 znajduje się w pierścieniowych szczelinach δ pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznej walcowej powierzchni kołnierza 7a wielokrawędziowego nabiegunnika 7 o przekroju teowym, a wewnętrzną cylindryczną powierzchnią kołnierza 6a tulejki kołnierzowej nośnej 6 oraz w szczelinach pierścieniowych δ pomiędzy występami uszczelniającymi, usytuowanymi na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników 8 o przekroju prostokątnym, a odpowiednimi walcowymi powierzchniami wielokrawędziowego nabiegunnika 7 o przekroju teowym. Pierścień osadczy sprężynujący 12 mocuje pierścień labiryntowy ruchomy 10, tulejkę kołnierzową nośną 6 (fig. 1) lub wielokrawędziowy nabiegunnik 7 o przekroju ceowym (fig. 2), pierścieniowy magnes trwały 5 i łożysko toczne 3 na wale pionowym 1. Zamknięte obwody magnetyczne Φ1, Φ2, Φ3 utworzone są przez łożysko toczne 3, pierścieniowe magnesy trwałe 4, 5, wielokrawędziowe nabiegunniki 7, 8, tulejkę kołnierzową nośną 6 ciecz magnetyczną 9.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, pierwszy stopień stanowi uszczelnienie labiryntowe osiowe, utworzone przez pierścieniowe występy i pierścieniowe wnęki w pierścieniu labiryntowym nieruchomym i pierścieniu labiryntowym ruchomym, a drugi, trzeci i czwarty stopień tworzą uszczelnienia z cieczą magnetyczną, która utrzymywana przez siły magnetyczne w odpowiednich szczelinach pierścieniowych, stanowi dodatkowe bariery dla czynnika uszczelnianego, zapewniające odpowiednią szczelność.

Claims (2)

1. Hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym, zawierające pierścień labiryntowy nieruchomy, pierścień labiryntowy ruchomy, tulejkę kołnierzową nośną, pierścieniowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki i ciecz magnetyczną

PL 240 901 B1 znamienne tym, że w komorze powstałej pomiędzy uszczelnieniem labiryntowym osiowym, utworzonym przez pierścień labiryntowy nieruchomy (11) i pierścień labiryntowy ruchomy (10), a łożyskiem tocznym (3) umocowanym w obudowie (2) i na wale pionowym (1) umieszczony jest wielokrawędziowy nabiegunnik (7) o przekroju teowym osadzony w obudowie (2) i tulejka kołnierzowa nośna (6) z dwoma wielokrawędziowymi nabiegunnikami (8) o przekroju prostokątnym osadzona na wale pionowym (1), a ponadto pomiędzy zewnętrznym pierścieniem łożyska (3) i wielokrawędziowym nabiegunnikiem (7) o przekroju teowym oraz pomiędzy pierścieniem wewnętrznym łożyska (3) i tulejką kołnierzową nośną (6) umieszczone są pierścieniowe magnesy trwałe (4, 5), przy czym magnes (4) umocowany w obudowie (2) przylegający do zewnętrznego pierścienia łożyska (3) ustawiony jest w układzie biegunów N-S, a magnes (5) osadzony na wale pionowym (1) przylegający do wewnętrznego pierścienia łożyska (3) ustawiony jest w układzie biegunów S-N, względem powierzchni bocznych pierścienia zewnętrznego i pierścienia wewnętrznego łożyska tocznego (3), a ponadto ciecz magnetyczna (9) znajduje się w pierścieniowych szczelinach (δ) pomiędzy występami uszczelniającymi, usytuowanymi na wewnętrznej cylindrycznej powierzchni kołnierza (7a) wielokrawędziowego nabiegunnika (7) o przekroju teowym, a zewnętrzną walcową powierzchnią kołnierza (6a) tulejki kołnierzowej nośnej (6) oraz w szczelinach pierścieniowych (δ) pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanym na zewnętrznych walcowych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników (8) o przekroju prostokątnym, a odpowiednimi cylindrycznymi powierzchniami wielokrawędziowego nabiegunnika (7) o przekroju teowym.

2. Hybrydowe uszczelnienie według zastrz. 1 znamienne tym, że w komorze powstałej pomiędzy uszczelnieniem labiryntowym osiowym, a łożyskiem tocznym (3) umieszczona jest tulejka kołnierzowa nośna (6) z dwoma wielokrawędziowymi nabiegunnikami (8) o przekroju prostokątnym umocowana w obudowie (2) oraz wielokrawędziowy nabiegunnik (7) o przekroju teowym, osadzony na wale pionowym (1), a ponadto pomiędzy pierścieniem zewnętrznym łożyska (3) i tulejką kołnierzową nośną (6) oraz między pierścieniem wewnętrznym łożyska (3) i wielokrawędziowym nabiegunnikiem (7) o przekroju teowym umieszczone są pierścieniowe magnesy trwałe (4, 5), przy czym magnes (4) umocowany w obudowie (2) ustawiony jest w układzie biegunów N-S, a magnes (5) osadzony na wale pionowym (1) ustawiony jest w układzie biegunów S-N, względem powierzchni bocznych pierścienia zewnętrznego i pierścienia wewnętrznego łożyska tocznego (3),a ponadto ciecz magnetyczna (9) znajduje się w pierścieniowych szczelinach (δ) pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznej walcowej powierzchni kołnierza (7a) wielokrawędziowego nabiegunnika (7) o przekroju teowym, a wewnętrzną cylindryczną powierzchnią kołnierza (6a) tulejki kołnierzowej nośnej (6) oraz w szczelinach pierścieniowych (δ) pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników (8) o przekroju prostokątnym, a odpowiednimi walcowymi powierzchniami wielokrawędziowego nabiegunnika (7) o przekroju teowym.