PL244633B1 - Uszczelnienie hybrydowe dla wielkogabarytowych elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym - Google Patents

Abstract

Uszczelnienie hybrydowe dla wielkogabarytowych elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, zawiera w środkowej części komory dławnicowej w obudowie (2) uszczelnienie złożone z dwóch asymetrycznych wielokrawędziowych nabiegunników (4), przedzielonych pierścieniowym magnesem trwałym (3) spolaryzowanym osiowo, a po obu stronach tego uszczelnienia umieszczone są podzespoły uszczelniające, każdy złożony z co najmniej trzech symetrycznych wielokrawędziowych nabiegunników (7) przedzielonych pierścieniowymi dwoma magnesami trwałymi (5, 6) spolaryzowanymi osiowo.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie hybrydowe dla wielkogabarytowych elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, stosowane w budowie maszyn i urządzeń do uszczelniania wałów pomp wirowych lub uszczelniania tłoczysk cylindrów hydraulicznych.

Znane jest z opisu patentowego PL223553 uszczelnienie hybrydowe elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, które charakteryzuje się tym, że w komorze dławnicowej obudowy zamkniętej dławikiem zewnętrznym znajdują się dwa wielokrawędziowe nabiegunniki w postaci tulei kołnierzowych z występami uszczelniającymi wykonanymi na wewnętrznych powierzchniach walcowych ich kołnierzy, przedzielone magnesem trwałym, a w wytoczeniach nabiegunników usytuowanych po stronie ich zewnętrznych powierzchni czołowych, umieszczone są miękkie pierścienie uszczelniające, dociskane dławikami wewnętrznymi, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunn ików, a powierzchnią wału lub tłoczyska.

Znane jest też z opisu patentowego PL226935 hybrydowe uszczelnienie elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, charakteryzujące się tym, że w komorze dławnicowej obudowy znajduje się tuleja kołnierzowa, której końce umieszczone są w wytoczeniach wykonanych w dławiku wewnętrznym i w dławiku zewnętrznym, a ponadto tuleja zaopatrzona jest w walcowe magnesy trwałe rozmieszczone równomiernie na obwodzie i osadzone w otworach wykonanych w kołnierzu. Po obu stronach kołnierza do jego powierzchni bocznych przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki, do których z kolei przylegają miękkie pierścienie uszczelniające, zaś na dnie komory umieszczony jest dławik wewnętrzny, a od strony otoczenia komora zamknięta jest dławikiem zewnętrznym. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a powierzchnią wału lub tłoczyska.

Z opisu patentowego PL227803 znane jest także hybrydowe uszczelnienie dla elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, w którym w komorze dławnicowej obudowy znajdują się miękkie pierścienie uszczelniające pomiędzy którymi umieszczone są w części środkowej wielokrawędziowe nabiegunniki o przekroju poprzecznym prostokątnym, przed zielone magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo, a pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi usytuowanymi od strony dławika i od strony dna komory umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L”, a w ich wytoczeniach położonych od strony obudowy znajdują się magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, przy czym jeden z tych magnesów jest ustawiony w układzie biegunów S-N, a drugi magnes - w układzie biegunów N-S względem osi wału (lub tłoczyska), zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi, wykonanymi na wewnętrznych powierzchniach walcowych nabiegunników, a powierzchnią wału (lub tłoczyska).

Z kolei w opisie patentowym PL234946 ujawniono uszczelnienie hybrydowe dla wielkogabarytowych elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, które charakteryzuje się tym, że w komorze dławnicowej obudowy znajdują się dwa wielokrawędziowe nabiegunniki w postaci tulei kołnierzowych z występami uszczelniającymi wykonanymi na wewnętrznych powierzchniach walcowych ich kołnierzy, przedzielone magnesem trwałym, a w wytoczeniach nabiegunników, usytuowanych po stronie powierzchni wału lub tłoczyska, umieszczone są miękkie pierścienie uszczelniające oraz podzespoły złożone z pierścieni dociskowych, sprężyn śrubowych i pierścieni oporowych, dociśnięte od zewnątrz dławikami, w których osadzone, są tulejki ślizgowe porowate. Ponadto w komorze powstałej pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami czołowymi kołnierzy nabiegunników, m agnesem trwałym i wałem lub tłoczyskiem umieszczony jest dodatkowo pojedynczy miękki pierścień uszczelniający. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników, a powierzchnią wału (lub tłoczyska).

W zgłoszeniu patentowym CN107893854, przedstawiono również hybrydowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla elementów o ruchu posuwisto-zwrotnym (np. tłoczysk). Składa się ono z trzech wielokrawędziowych nabiegunników, przedzielonych dwoma pierścieniowymi magnesami trwałymi spolaryzowanymi osiowo umieszczonych w obudowie, przy czym magnesy trwałe ustawione są względem środkowego wielokrawędziowego nabiegunnika biegunami jednoimiennymi N. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniająPL 244633 B1 cymi usytuowanymi na wewnętrznych, cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników, a toczyskiem. Ponadto, w pierścieniowych gniazdach wykonanych na wewnętrznych, cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników, umieszczone są elastomerowe pierścienie uszczelniające typu U, które wraz z uszczelnieniami z cieczą magnetyczną zapewniają odpowiednią szczelność połączenia.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie konstrukcji hybrydowego uszczelnienia dla wielkogabarytowych elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto -zwrotnym, zapewniającym jego wysoką szczelność oraz dużą trwałość w przypadku zastosowania go w budowie maszyn i urządzeń, np. do uszczelniania wałów pomp wirowych lub uszczelniania toczysk cylindrów hydraulicznych.

Istota uszczelnienia według wynalazku, zawierającego wielokrawędziowe nabiegunniki asymetryczne, wielokrawędziowe nabiegunniki symetryczne, pierścieniowe magnesy trwałe spolaryzowany osiowo, przekładki niemagnetyczne, ciecz magnetyczną, elastyczne pierścienie dociskowe o przekroju kołowym, tulejki ślizgowe oraz miękki pierścień uszczelniający, polega na tym, że w środkowej części komory dławnicowej w obudowie usytuowane jest uszczelnienie złożone z dwóch asymetrycznych wielokrawędziowych nabiegunników, przedzielonych pierścieniowym magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo, a po obu stronach tego uszczelnienia umieszczone są w komorze podzespoły uszczelniające, każdy złożony z co najmniej trzech symetrycznych wielokrawędziowych nabiegunników przedzielonych dwoma pierścieniowymi magnesami trwałymi spolaryzowanymi osiowo, osadzonymi w pierścieniowych wytoczeniach tych nabiegunników, przy czym magnesy trwałe przylegają do bocznych powierzchni środkowego wielokrawędziowego nabiegunnika symetrycznego biegunami jednoimiennymi N. Poza tym, w pierścieniowych gniazdach powstałych pomiędzy bocznymi powierzchniami wielokrawędziowych nabiegunników symetrycznych i wewnętrznymi cylindrycznymi powierzchniami magnesów trwałych umieszczone są elastyczne pierścienie dociskowe o przekroju kołowym z materiału elastomerowego oraz tulejki ślizgowe z materiału o niskim współczynniku tarcia, przylegające do powierzchni wału (lub toczyska). Ponadto, pomiędzy wewnętrznymi bocznymi powierzchniami wielokrawędziowych nabiegunników asymetrycznych, wewnętrzną cylindryczną powierzchnią magnesu, trwałego i wałem (lub tłoczyskiem) osadzony jest pojedynczy miękki pierścień uszczelniający, a na końcach podzespołów uszczelniających oraz pomiędzy wielokrawędziowymi nabiegunnikami symetrycznymi, a wielokrawędziowymi nabiegunnikami asymetrycznymi umieszczone są przekładki niemagnetyczne. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników symetrycznych oraz na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników asymetrycznych, a powierzchnią wału (lub tłoczyska).

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

Oznaczenia na rysunku:

- wał (lub tłoczysko),

- obudowa, , 5, 6 - pierścieniowe magnesy trwałe,

- wielokrawędziowy nabiegunnik asymetryczny,

- wielokrawędziowy nabiegunnik symetryczny,

- ciecz magnetyczna,

- elastyczny pierścień dociskowy o przekroju kołowym,

- tulejka ślizgowa,

- miękki pierścień uszczelniający,

- pierścień uszczelniający typu „O”,

- przekładka niemagnetyczna,

- nakrętka, δ - szczelina pierścieniowa, , 02, 03 - zamknięte obwody magnetyczne

Uszczelnienie składa się z wielokrawędziowych nabiegunników asymetrycznych 4, wielokrawędziowych nabiegunników symetrycznych 7, pierścieniowych magnesów trwałych 3, 5, 6 spolaryzowa nych osiowo, cieczy magnetycznej 8, elastycznych pierścieni dociskowych o przekroju kołowym 9, tulejek ślizgowych 10, miękkiego pierścienia uszczelniającego 11 oraz przekładek niemagnetycznych 13. W środkowej części komory dławnicowej w obudowie 2 usytuowane jest uszczelnienie złożone z dwóch asymetrycznych wielokrawędziowych nabiegunników 4, przedzielonych pierścieniowym magnesem trwałym 3 spolaryzowanym osiowo, a po obu stronach tego uszczelnienia umieszczone są w komorze podzespoły uszczelniające, każdy złożony z co najmniej trzech symetrycznych wielokrawędziowych nabiegunników 7, przedzielonych dwoma pierścieniowymi magnesami trwałymi 5, 6 spolaryzowanymi osiowo i osadzonymi w pierścieniowych wytoczeniach nabiegunników 7, przy czym magnesy trwałe 5, 6 przylegają do bocznych powierzchni środkowego wielokrawędziowego nabiegunnika symetrycznego 7 biegunami jednoimiennymi N. W pierścieniowych gniazdach powstałych pomiędzy bocznymi powierzchniami wielokrawędziowych nabiegunników symetrycznych 7 i wewnętrznymi cylindrycznymi powierzchniami magnesów trwałych 5, 6 umieszczone są elastyczne pierścienie dociskowe o przekroju kołowym 9, wykonane z materiału elastomerowego, (np. gumy z kauczuku NBR) o dobrych własnościach elastosprężystych oraz tulejki ślizgowe 10, wykonane z materiału o niskim współczynniku tarcia, doskonałej odporności na zużycie ścierne i wyciskanie (np. PTFE), przylegające do powierzchni wału 1 (lub tłoczyska). Ponadto, pomiędzy wewnętrznymi bocznymi powierzchniami wielokrawędziowych nabiegunników asymetrycznych 4, wewnętrzną cylindryczną powierzchnią magnesu trwałego 3 i wałem 1 (lub tłoczyskiem) osadzony jest pojedynczy miękki pierścień uszczelniający 11, wykonany np. ze sznura plecionego. Na końcach podzespołów uszczelniających oraz pomiędzy wielokrawędziowymi nabiegunnikami symetrycznymi 7, a wielokrawędziowymi nabiegunnikami asymetrycznymi 4 umieszczone są przekładki niemagnetyczne 13. Pierścienie uszczelniające 12 typu O uszczelniają wielokrawędziowe nabiegunniki asymetryczne 4 i wielokrawędziowe nabiegunniki symetryczne 7 względem obudowy 2. Nakrętka 14 ustala położenie całego układu uszczelniającego w komorze dławnicowej w obudowie 2. Ciecz magnetyczna 8 znajduje się w pierścieniowych szczelinach δ utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanym na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników asymetrycznych 4 oraz na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników symetrycznych 7, a powierzchnią wału 1 (lub tłoczyska). Zamknięte obwody magnetyczne 0i, 02 utworzone są przez wielokrawędziowe nabiegunniki symetryczne 7, magnesy trwałe 5, 6, ciecz magnetyczną 8 oraz wał 1 (lub tłoczysko), zaś zamknięty obwód magnetyczny 03 utworzony jest przez magnes trwały 3, wielokrawędziowe nabiegunniki asymetryczne 4, ciecz magnetyczną 8 oraz wał 1 (lub tłoczysko).

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, w wyniku oddziaływania sił pola magnetycznego na ciecz magnetyczną, utrzymywana jest ona w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników symetrycznych oraz wielokrawędziowych nabiegunników asymetrycznych, a wałem (lub tłoczyskiem), tworząc bariery uszczelniające dla czynnika roboczego. Ponadto, odkształcenie miękkiego pierścienia uszczelniającego usytuowanego pomiędzy wielokrawędziowymi nabiegunnikami asymetrycznymi, magnesem trwałym i wałem (lub tłoczyskiem) oraz odkształcenie elastycznych pierścieni dociskowych o przekroju kołowym umieszczonych pomiędzy wielokrawędziowymi nabiegunnikami symetrycznymi, magnesami trwałymi i wałem (lub tłoczyskiem), powoduje powstanie odpowiednich nacisków promieniowych na powierzchni styku miękkiego pierścienia uszczelniającego oraz tulejek ślizgowych z wałem (lub tłoczyskiem), zwiększające szczelność całego układu uszczelniającego. Dzięki zastosowaniu cieczy magnetycznej o dobrych własnościach smarnych, uzyskuje się także znacznie zmniejszenie oporów ruchu w uszczelnieniu.

Claims (1)

1. Uszczelnienie hybrydowe dla wielkogabarytowych elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, zawierające wielokrawędziowe nabiegunniki asymetryczne, wielokrawędziowe nabiegunniki symetryczne, pierścieniowe magnesy trwałe spolaryzowany osiowo, przekładki niemagnetyczne, ciecz magnetyczną, elastyczne pierścienie dociskowe o przekroju kołowym, tulejki ślizgowe oraz miękki pierścień uszczelniający, znamienne tym, że w środkowej części komory dławnicowej w obudowie (2) usytuowane jest uszczelnienie złożone z dwóch asymetrycznych wielokrawędziowych nabiegunników (4), przedzielonych pierścieniowym magnesem trwałym (3) spolaryzowanym osiowo, a po obu stronach tego uszczelnienia umieszczone są podzespoły uszczelniające, każdy złożony z co najmniej trzech symetrycznych wielokrawędziowych nabiegunników (7) przedzielonych pierścieniowymi dwoma magnesami trwałymi (5, 6) spolaryzowanymi osiowo, osadzonymi w pierścieniowych wytoczeniach nabiegunników (7), przy czym magnesy trwałe (5, 6) przylegają do bocznych powierzchni środkowego wielokrawędziowego nabiegunnika symetrycznego (7) biegunami jednoimiennymi N, a nad to, w pierścieniowych gniazdach powstałych pomiędzy bocznymi powierzchniami wielokrawędziowych nabiegunników symetrycznych (7) i wewnętrznymi cylindrycznymi powierzchniami magnesów trwałych (5, 6) umieszczone są elastyczne pierścienie dociskowe (9) o przekroju kołowym z materiału elastomerowego oraz tulejki ślizgowe (10) z materiału o niskim współczynniku tarcia, przylegające do powierzchni wału (1) (lub tłoczyska), przy czym, pomiędzy wewnętrznymi bocznymi powierzchniami wielokrawędziowych nabiegunników asymetrycznych (4), wewnętrzną cylindryczną powierzchnią magnesu trwałego (3) i wałem (1) (lub tłoczyskiem) osadzony jest pojedynczy miękki pierścień uszczelniający (11), a na końcach podzespołów uszczelniających oraz pomiędzy wielokrawędziowymi nabiegunnikami symetrycznymi (7), a wielokrawędziowymi nabiegunnikami asymetrycznymi (4) umieszczone są przekładki niemagnetyczne (13), a ciecz magnetyczna (8) znajduje się w pierścieniowych szczelinach (δ) utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi, usytuowanymi na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników symetrycznych (7) oraz na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników asymetrycznych (4), a powierzchnią wału (1) (lub tłoczyska).