DE102012017805A1

DE102012017805A1 - Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums

Info

Publication number: DE102012017805A1
Application number: DE201210017805
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums (MRM). Die Dichtung besteht aus zwei Polschuhen 1 und 2 und einem Permanentmagneten 3. Als Gegenstelle dient ein nichtmagnetisches Dichtungsgegenstück 8, wobei das MRM 4 sich zwischen den Polschuhen 1 und 2 und dem Dichtungsgegenstück 8 befindet. Zur Abschirmung gegen äußere Magnetfelder verfügt die Dichtung über eine magnetische Abschirmung 6, welche von einer Isolierschicht 7 umgeben wird, Dadurch können keine Lagerströme und Streufelder die magnetische Dichtungsvorrichtung im Betrieb stören.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums. Es sind bereits Dichtungselemente unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums bekannt, welche zwei Räume voneinander separiert. Beispiele für solche Dichtungselemente sind DE 601 31 869 T2 , DE 2034 213 C3 , DE 3644 697 C7 . oder DE 3822 198 A1 . Diese Dichtungen weisen den großen Vorteil auf, dass diese nicht verschleißen. Jedoch sind diese Dichtungselemente nur bedingt im industriellen Umfeld tauglich, da diese nicht gegen äußere magnetische Felder abgeschirmt und elektrische Ströme isoliert sind. Solche Streufelder und Ströme sind jedoch In Aktoren (z. B. Asynchronmotor, Synchronmotor, etc.) vorhanden. Diese Streufelder können die magnetische Dichtung derart beeinflussen, dass diese ihre Wirkung verliert und nicht mehr abdichtet. Desweiteren gibt es den bereits bekannten Effekt von Lagerströmen in größeren Elektromotoren. Diese Lagerströme entstehen durch induktive und kapazitive Einkopplungen in die Welle, und versuchen nun über das Lager zurück zur Quelle zu gelangen. Hierbei wird der leicht leitfähige Ölfilm im Lager elektrisch durchschlagen und verbrennt, es entstehen folgenschwere Lagerschäden. Da das magnetorheologische Medium unter gewissen Umständen (richtungsabhängig aufgrund der Kettenbildung entlang der Feldlinien) ebenfalls leitfähig ist (MΩ bis kΩ), kann es auch hier zu einem Strom durch das Dichtungselement kommen. Ziel dieser Erfindung ist es, die Problematik der magnetischen Abschirmung und elektrischen Isolierung in Dichtungselementen zu lösen. Erreicht wird dies durch ein magnetische Abschirmung um die MRM-Dichtung, sowie einer elektrischen Isolationsschicht um die Abschirmung herum. Darüber hinaus zeigt sich, dass das hier erfundene Dichtungselement als separates Bauteil leicht herstellbar ist, und damit ähnlich wie ein Kugellager als Einbauteil herstellen und vertreiben lässt. Diesen Vorteil können die anderen Erfindungen nur geringfügig aufweisen, diese bestehen meist aus einer Vielzahl von Einbauelementen.
Das MRM-Dichtungselement besteht aus einem Permanentmagneten an welchem zwei Polschuhe angebracht sind. Dem gegenüber steht ein Dichtungsgegenstück, was an einer Motorwelle befestigt ist. Zwischen den beiden Dichtungselementteilen befindet das magnetorheologische Medium (MRM). Um die Polschuhe und den Permanentmagneten befindet sich ein Isolator, damit ein Freiraum zwischen Polschuh/Permanentmagnet und der magnetischen Abschirmung entsteht. Um die magnetische Abschirmung ist eine Isolierschicht angebracht, die einen elektrisch leitfähigen Kontakt zum z. B. Lagerschild unterbindet. Somit können keine Lagerströme durch die Dichtung hindurchtreten. Magnetische Streufelder gelangen nur in die Abschirmung und nicht in die Polschuhe oder den Permanentmagneten, so dass diese in allen Situationen einen gleichmäßigen/ungestörten Betrieb aufweisen.
1 zeigt die wesentlichen Elemente des Dichtungselementes in axialer Anordnung.
2 zeigt das Dichtungselement in radialer Anordnung.
1 zeigt die wesentlichen Elemente des Dichtungselementes in axialer Anordnung. Der Permanentmagnet 3 befindet sich zwischen dem Polschuh 1 und dem Polschuh 2. An der Welle 9 ist das Dichtungsgegenstück 8 angebracht, welches aus einem nichtmagnetischen Werkstoff besteht. Dabei kann die Welle 9 selbst aus einem magnetischen Werkstoff bestehen. Zwischen dem Dichtungsgegenstück 8 und den Polschuhen 1 und 2 befindet sich ein magnetorheologische Medium (MRM) 4, welche aufgrund der aus den Polschuhen 1 und 2 austretenden Magnetfeldern sich verhärtet und sich am Dichtungsgegenstück 8 anschmiegt. Es können somit, trotz Druckdifferenzen, keine Stoffe von der oberen Hälfte zur unteren Hälfte entweichen, die Dichtung dichtet ab. Um die Polschuhe 1 und 2 und dem Permanentmagneten 3 herum ist ein Isolator 5, hier eine Keramikmasse, angebracht. Diese verhindert einen magnetischen Kurzschluss des Permanentmagneten über die zweigeteilte Abschirmung 6. Die Zweiteilung ist notwendig, damit die innenliegenden Komponenten (1, 2, 3, 5) montiert werden können. Einige Feldlinien treten über die Polschuhe 1 und 2 in die Abschirmung 6 aus, was für den Betrieb jedoch keine Relevanz hat. Um die Abschirmung 6 ist eine elektrische Isolierschicht 7 aufgetragen, bspw. ein Epoxidharz, was den Stromfluss über die Abschirmung 6 an die Umwelt (z. B. ein Lagerschild) verhindert. Zusätzlich dient die Isolierschicht auch als Korrosionsschutz.
2 zeigt den Betrieb eines Dichtelementes in radialer Anordnung. Das Dichtungsgegenstück 8 ist mit der Welle 9 verbunden. Die Polschuhe 1 und 2, der Permanentmagnet 3 sowie der Isolator 5 sind in der Abschirmung 6 untergebracht. Im Gegensatz zu 1 ist hier keine Zweiteilung der Abschirmung 6 notwendig, da alle notwendigen Komponenten (1, 2, 3, 5) von der offenen Seite montiert werden können. Zwischen dem Dichtungsgegenstück 8 und den Polschuhen 1 und 2 befindet sich das MRM 4. Um die Abschirmung 6 befindet sich eine Isolierschicht 7, welche den Stromfluss über die Welle 9 Richtung Umwelt (z. B. Lagerschild) verhindert.
3 zeigt eine lineare Anordnung des Dichtungselementes. Hierbei werden zwei Dichtungselemente eingesetzt, eines für die obere Seite, eines für die untere Seite. Die Permanentmagnete 3 und 3a der Dichtungselemente sind so ausgearbeitet, dass ihre Magnetfelder einen Kreis von einem Polschuh 1 zum anderen Polschuh 2a ermöglichen. Das Dichtungsgegenstück 8 ist als Schlitten ausgeführt und dient für beide Dichtungselementes als Dichtungsgegenstück 8.

Nummer Bezeichnung

1 Polschuh

2 Polschuh

3 Permanentmagnet

4 MRM

5 Isolator

6 Abschirmung

7 Isolierschicht

8 Dichtungsgegenstück

9 Welle
Vorteile
Vorteilhaft ist der Einsatz im rauen Industrieumfeld. Durch die magnetische Abschirmung wird ein sicherer Betrieb der Dichtung gewährleistet. Zusätzlich verhindert eine Isolierschicht das Abfließen von Lagerströmen von der Welle zur Umwelt, was die Betriebssicherheit ebenfalls erhöht. Darüber hinaus lässt sich dieses Dichtungselement aufgrund seines konstruktiven Aufbaus leicht als separates Bauteil herstellen, vertreiben und einbauen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 60131869 T2 [0001]
DE 2034213 C3 [0001]
DE 3644697 C7 [0001]
DE 3822198 A1 [0001]

Claims

Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung mindestens einen Polschuh 1, einen Polschuh 2, einen Permanentmagneten 3, ein magnetorheologisches Medium 4, einen Isolator 5, eine Abschirmung 6, eine Isolierschicht 7 und ein Dichtungsgegenstück 8 aufweist.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 radial oder axial angeordnet sein können (für bspw. rotierende Maschinen).
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polschuh 1 aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff besteht und jede erdenkliche Form annehmen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polschuh 2 aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff besteht und jede erdenkliche Form annehmen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet 3 aus einem magnetischen Werkstoff besteht und jede erdenkliche Form annehmen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet 3 auch aus mehreren einzelnen Permanentmagneten bestehen kann, um die Kosten zu senken.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet 3 sich zwischen den Polschuhen 1 und 2 befindet, und auf jede erdenkliche Art und Weise an diese befestigt werden kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe 1 und 2 in Richtung des Dichtungsgegenstückes 8 ausgerichtet sind und einen Spalt zwischen diesen Elementen aufweist in welchem sich das magnetorheologische Medium 4 befindet.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe 1 und 2 sowie der Permanentmagnet 3 von einem magnetischen Isolator 5 umgeben sind.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator 5 aus einem nicht magnetischen Werkstoff besteht und jede erdenkliche Form annehmen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator 5 auch aus mehreren Teilen bestehen kann und teilweise auch Luft sein kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetorheologische Medium (MRM) 4 jedes Medium sein kann, welches nach dem magnetorheologischen Prinzip funktioniert.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung 6 aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff besteht und jede erdenkliche Form annehmen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung 6 auch aus mehreren Teilen bestehen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht 7 aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht und jede erdenkliche Form annehmen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht 7 ein Werkstück und/oder Überzug sein kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht 7 auch aus mehreren Teilen bestehen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsgegenstück 8 aus einem nicht magnetisch leitfähigen Werkstoff besteht und jede erdenkliche Form annehmen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsgegenstück 8 vorzugsweise eine Mulde aufweist in welcher sich das MRM 4 anschmiegen kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsgegenstück 8 an eine Welle 9 auf jede erdenkliche Art und Weise angebracht werden kann, oder dass das Dichtungsgegenstück 8 selbst als Welle 9 ausgearbeitet werden kann.
Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtungsgegenstück 8 auch für mehrere Dichtungsvorrichtungen mit magnetischer Abschirmung und elektrischer Isolation unter Verwendung eines magnetorheologischen Mediums verwendet werden kann.