PL249837B1 - Hybrydowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest hybrydowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, zawierające tulejkę kołnierzową nieruchomą, tulejkę kołnierzową ruchomą, magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki ciecz magnetyczną i pokrywę charakteryzujące się tym, że tulejka kołnierzowa nieruchoma (4) z kołnierzem (4a) jest osadzona w komorze dławnicowej obudowy (2), a tulejka kołnierzowa ruchoma (3) z kołnierzem (3a) jest osadzona na wale obrotowym (1), zaś na wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych tulejki kołnierzowej nieruchomej (4) po obu stronach kołnierza (4a) są osadzone są magnesy trwałe (7 i 8) spolaryzowane osiowo, które przylegają do bocznych powierzchni kołnierza (4a) biegunami N oraz wielokrawędziowe nabiegunniki (9 i 10), które przylegają powierzchniami bocznymi do biegunów S magnesów trwałych (7 i 8). Na powierzchni cylindrycznej kołnierza (4a) tulejki kołnierzowej nieruchomej (4) oraz na powierzchni walcowej kołnierza (3a) tulejki kołnierzowej ruchomej (3) wykonane są występy uszczelniające, zaś we wnękach (3w) i (12w) usytuowanych naprzeciwko siebie, osadzone są magnesy trwałe (5 i 6) spolaryzowane promieniowo, przy czym magnes trwały (5) jest ustawiony prostopadle w układzie biegunów S-N, a magnes trwały (6) jest ustawiony prostopadle w układzie biegunów N-S względem osi wału obrotowego (1), a ciecz magnetyczna (11) znajduje się w szczelinach pierścieniowych (δ).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, które znajduje zastosowanie w budowie maszyn i urządzeń o ruchu obrotowym, pracujących pod ciśnieniem w środowisku cieczy lub gazu.

Znane jest z opisu patentowego PL 214030 B1 hybrydowe uszczelnienie wału obrotowego, które charakteryzuje się tym, że osadzone na wale wielokrawędziowe nabiegunniki mają kształt tulejek kołnierzowych z występami uszczelniającymi usytuowanymi na powierzchniach cylindrycznych ich kołnierzy. Pomiędzy kołnierzami tulejek kołnierzowych umieszczony jest wewnętrzny kołnierz tulei nośnej osadzonej w obudowie. We wnękach tulei nośnej umieszczone są magnesy trwałe, do których przylegają pokrywy zamocowane do obudowy, przy czym magnesy trwałe są spolaryzowane promieniowo naprzemiennie względem siebie, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi tulejek kołnierzowych, a wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi tulei nośnej.

Z opisu patentowego PL 225299 B1 znane jest też uszczelnienie hybrydowe wału obrotowego z cieczą magnetyczną, w którym na wale obrotowym osadzona jest tuleja kołnierzowa, na której z kolei umocowane są pierścieniowe magnesy trwałe przylegające biegunami różnoimiennymi N i S do powierzchni bocznych kołnierza oraz wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome, z występami uszczelniającymi położonymi na ich zewnętrznych powierzchniach walcowych, przylegające do bocznych powierzchni magnesów. Ponadto na zewnętrznej, walcowej części tulei kołnierzowej, wykonane są prawoskrętne rowki śrubowe, usytuowane po stronie komory roboczej, wypełnionej czynnikiem uszczelnianym. Tuleja kołnierzowa wraz z pierścieniowymi magnesami trwałymi i wielokrawędziowymi nabiegunnikami ruchomymi umieszczona jest w obudowie wewnątrz komory dławnicowej, zamkniętej pokrywą. W przegrodzie pokrywy 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 wielokrawędziowych nabiegunników ruchomych, a wewnętrzną powierzchnią walcową komory dławnicowej w obudowie oraz w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników nieruchomych, a zewnętrzną powierzchnią walcową tulei kołnierzowej, położoną po stronie otoczenia.

W opisie patentowym PL 225401 B1 przedstawiono także hybrydowe uszczelnienie wału obrotowego, w którym w gnieździe obudowy osadzone są dwa magnesy trwałe, przedzielone wewnętrznym nabiegunnikiem o przekroju poprzecznym prostokątnym, a do zewnętrznych powierzchni bocznych magnesów przylegają zewnętrzne nabiegunniki o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L”, przy czym magnesy trwałe przylegają do wewnętrznego nabiegunnika oraz do zewnętrznych nabiegunników biegunami jednoimiennymi, a ramiona nabiegunników zewnętrznych położone są pod m agnesami trwałymi. Ponadto, na wale obrotowym osadzona jest tulejka kołnierzowa z kołnierzem położonym pod nabiegunnikiem wewnętrznym, wyposażona w występy uszczelniające wykonane na zewnętrznej powierzchni walcowej kołnierza oraz na zewnętrznych walcowych powierzchniach tulejki, po obu stronach kołnierza. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi tulejki kołnierzowej wraz z kołnierzem, a wewnętrznymi, walcowymi powierzchniami nabiegunników zewnętrznych i nabiegunnika wewnętrznego.

Z kolei w opisie patentowym PL 227805 B1 opisano jeszcze inne rozwiązanie hybrydowego uszczelnienia z cieczą magnetyczną dla wałów obrotowych, w którym wielokrawędziowy nabiegunnik osadzony na wale jest w kształcie tulei kołnierzowej a na powierzchni walcowej kołnierza oraz na powierzchni walcowej tulei wykonane są występy uszczelniające, a we wnęce usytuowanej na czołowej powierzchni pokrywy przymocowanej do obudowy osadzone są segmentowe magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi na kołnierzu, a wewnętrzną walcową powierzchnią pokrywy, której średnica odpowiada zewnętrznej średnicy magnesów trwałych oraz w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi położonymi na zewnętrznej, walcowej powierzchni tulei, a odpowiednią wewnętrzną powierzchnią walcową pokrywy.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie konstrukcji hybrydowego uszczelnienia z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, zapewniającego jego wysoką szczelność i dużą trwałość w budowie maszyn i urządzeń, pracujących pod ciśnieniem w środowisku cieczy lub gazu.

Hybrydowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, według wynalazku zawierające tulejkę kołnierzową nieruchomą, tulejkę kołnierzową ruchomą, magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki, ciecz magnetyczną i pokrywę charakteryzuje się tym, że tulejka kołnierzowa nieruchoma z kołnierzem skierowanym w stronę wału obrotowego jest osadzona w komorze dławnicowej obudowy, a tulejka kołnierzowa ruchoma z kołnierzem skierowanym w stronę obudowy jest osadzona na wale obrotowym. Na wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych tulejki kołnierzowej nieruchomej po obu stronach kołnierza są osadzone są magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, które przylegają do bocznych powierzchni kołnierza biegunami N oraz wielokrawędziowe nabiegunniki, które przylegają powierzchniam i bocznymi do biegunów S magnesów trwałych. Na powierzchni cylindrycznej kołnierza tulejki kołnierzowej nieruchomej oraz na powierzchni walcowej kołnierza tulejki kołnierzowej ruchomej wykonane są występy uszczelniające. We wnękach usytuowanych naprzeciwko siebie, jednej wykonanej na czołowej powierzchni kołnierza tulejki kołnierzowej ruchomej, a drugiej wykonanej na wewnętrznej powierzchni bocznej pokrywy, osadzone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, przy czym magnes trwały jest ustawiony prostopadle w układzie biegunów S-N, a magnes trwały jest ustawiony prostopadle w układzie biegunów N-S względem osi wału obrotowego. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na kołnierzu tulejki kołnierzowej ruchomej, a odpowiednią wewnętrzną cylindryczną powierzchnią tulejki kołnierzowej nieruchomej, w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników, a odpowiednią powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej ruchomej oraz w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na wewnętrznej cylindrycznej powierzchni pokrywy, a odpowiednią powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej ruchomej.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, przy czym na fig. 1 pokazano uszczelnienie w półprzekroju wzdłużnym, a na fig. 2 pokazano uszczelnienie w półprzekroju poprzecznym A-A, przechodzącym przez wał obrotowy, tulejkę kołnierzową ruchomą i obudowę.

Oznaczenia na rysunku:

- wał obrotowy,

- obudowa,

- tulejka kołnierzowa ruchoma, 3a - kołnierz, 3w - wnęka,

- tulejka kołnierzowa nieruchoma, 4a - kołnierz, , 6 - magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo,

7, 8 - magnesy trwałe spolaryzowany osiowo,

9,10 - wielokrawędziowe nabiegunniki,

- ciecz magnetyczna,

- pokrywa, 12w - wnęka,

- pierścień osadczy sprężynujący, δ - szczelina pierścieniowa, Φι, Φ2, Φ3 - zamknięte obwody magnetyczne.

Uszczelnienie składa się z tulejki kołnierzowej nieruchomej 4, tulejki kołnierzowej ruchomej 3, magnesów trwałych spolaryzowanych promieniowo 5, 6, magnesów trwałych spolaryzowanych osiowo 7, 8, wielokrawędziowych nabiegunników 9, 10, cieczy magnetycznej 11 i pokrywy 12. Tulejka kołnierzowa nieruchoma 4 z kołnierzem 4a skierowanym w stronę wału obrotowego 1 osadzona jest w komorze dławnicowej obudowy 2, a tulejka kołnierzowa ruchoma 3 z kołnierzem 3a skierowanym w stronę obudowy 2 osadzona jest na wale obrotowym 1. Ponadto na wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych tulejki kołnierzowej nieruchomej 4 po obu stronach kołnierza 4a osadzone są magnesy trwałe 7, 8 spolaryzowane osiowo oraz wielokrawędziowe nabiegunniki 9, 10. Poza tym na powierzchni cylindrycznej kołnierza 4a tulejki kołnierzowej nieruchomej 4 wykonane są występy uszczelniające, zaś do obu bocznych powierzchni kołnierza 4a tulejki 4 przylegają biegunami N magnesy trwałe 7, 8 spolaryzowane osiowo, a do biegunów S magnesów trwałych 7, 8 przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki 9, 10. Z kolei na powierzchni walcowej kołnierza 3a tulejki kołnierzowej ruchomej 3 wykonane są występy uszczelniające, a we wnęce 3w usytuowanej na czołowej powierzchni kołnierza 3 a oraz we wnęce 12w wykonanej na wewnętrznej powierzchni bocznej pokrywy 12, przymocowanej do obudowy 2, osadzone są segmentowe magnesy trwałe 5,6 spolaryzowane promieniowo, przy czym magnes trwały 5 ustawiony jest prostopadle w układzie biegunów S-N, a magnes trwały 6 ustawiony jest prosto padle w układzie biegunów N-S względem osi wału obrotowego 1. Kołnierz 3a tulejki kołnierzowej ruchomej 3 umieszczony jest z luzem promieniowym względem tulejki kołnierzowej nieruchomej 4, z luzem promieniowym i luzem osiowym względem wielokrawędziowych nabiegunników 9, 10 oraz z luzem osiowym i luzem promieniowym względem pokrywy 12. Ciecz magnetyczna 11 znajduje się w szczelinach pierścieniowych δ pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na kołnierzu 3a tulejki kołnierzowej ruchomej 3, a odpowiednią wewnętrzną cylindryczną powierzchnią tulejki kołnierzowej nieruchomej 4, w szczelinach pierścieniowych δ pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników 9, 10 a odpowiednią powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej ruchomej 3 oraz w szczelinach pierścieniowych 5 pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na wewnętrznej cylindrycznej powierzchni pokrywy 12, a odpowiednią powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej ruchomej 3. Pierścień osadczy sprężynujący 13 mocuje tulejkę kołnierzową ruchomą 3 na wale obrotowym 1 a pokrywa 12 ustala położenie tulejki kołnierzowej nieruchomej 4 w komorze dławnicowej obudowy 2. Zamknięte obwody magnetyczne Φι, Φ2 utworzone są przez tulejkę kołnierzową ruchomą 3, wielokrawędziowe nabiegunniki 9, 10, magnesy trwałe 7,8 i ciecz magnetyczną 11. Zamknięty obwód magnetyczny Φ3 utworzony jest przez tulejkę kołnierzową ruchomą 3, tulejkę kołnierzową nieruchomą 4, pokrywę 12, magnesy trwałe 5,6 i ciecz magnetyczną 11.

W stanie zmontowanym uszczelnienia pomiędzy tulejką kołnierzową ruchomą, tulejką kołnierzową nieruchomą, wielokrawędziowymi nabiegunnikami oraz pokrywą występują luzy osiowe i luzy promieniowe, które tworzą labirynt osiowo-promieniowy, zaś w warunkach eksploatacji uszczelnienia ciecz magnetyczna jest utrzymywana siłami pola magnetycznego na występach uszczelniających tulejki kołnierzowej nieruchomej, tulejki kołnierzowej ruchomej, wielokrawędziowych nabiegunników i pokrywy w odpowiednich szczelinach pierścieniowych δ, tworząc bariery uszczelniające dla czynnika roboczego.

Claims (1)

1. Hybrydowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, zawierające tulejkę kołnierzową nieruchomą, tulejkę kołnierzową ruchomą, magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki, ciecz magnetyczną i pokrywę znamienne tym, że tulejka kołnierzowa nieruchoma (4) z kołnierzem (4a) skierowanym w stronę wału obrotowego (1) jest osadzona w komorze dławnicowej obudowy (2), a tulejka kołnierzowa ruchoma (3) z kołnierzem (3a) skierowanym w stronę obudowy (2) jest osadzona na wale obrotowym (1), zaś na wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych tulejki kołnierzowej nieruchomej (4) po obu stronach kołnierza (4a) są osadzone są magnesy trwałe (7) i (8) spolaryzowane osiowo, które przylegają do bocznych powierzchni kołnierza (4a) biegunami N oraz wielokrawędziowe nabiegunniki (9) i (10), które przylegają powierzchniami bocznymi do biegunów S magnesów trwałych (7) i (8), przy czym na powierzchni cylindrycznej kołnierza (4a) tulejki kołnierzowej nieruchomej (4) oraz na powierzchni walcowej kołnierza (3a) tulejki kołnierzowej ruchomej (3) wykonane są występy uszczelniające, zaś we wnękach (3w) i (12w) usytuowanych naprzeciwko siebie, jednej wykonanej na czołowej powierzchni kołnierza (3a) tulejki kołnierzowej ruchomej (3), a drugiej wykonanej na wewnętrznej powierzchni bocznej pokrywy (12), osadzone są magnesy trwałe (5) i (6) spolaryzowane promieniowo, przy czym magnes trwały (5) jest ustawiony prostopadle w układzie biegunów S-N, a magnes trwały (6) jest ustawiony prostopadle w układzie biegunów N-S względem osi wału obrotowego (1) a ciecz magnetyczna (11) znajduje się w szczelinach pierścieniowych (5) pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na kołnierzu (3a) tulejki kołnierzowej ruchomej (3) a odpowiednią wewnętrzną cylindryczną powierzchnią tulejki kołnierzowej ruchomej (4), w szczelinach pierścieniowych (δ) pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na wewnętrznych cylindrycznych powierzchniach wielokrawędziowych nabiegunników (9) i (10), a odpowiednią powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej ruchomej (3) oraz w szczelinach pierścieniowych (δ) pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na wewnętrznej cylindrycznej powierzchni pokrywy (12) a odpowiednią powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej ruchomej (3).