PL195697B1

PL195697B1 - Stuffing-box seal for a shaft

Info

Publication number: PL195697B1
Application number: PL347607A
Authority: PL
Inventors: Włodzimierz Ochoński
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2007-10-31
Also published as: PL347607A1

Abstract

Uszczelnienie dławnicowe wału, zawierające w komorze dławnicowej szczeliwo miękkie w postaci pierścieni uszczelniających, ściśniętych dławikiem, znamienne tym, że składa się z pakietu pierścieni uszczelniających (1) umieszczonych w komorze dławnicowej i ściśniętych dławikiem (2), pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi (1) oraz na dnie komory dławnicowej umieszczone są nabiegunniki (3) w postaci pierścieni z występami uszczelniającymi, uszczelnienie dławnicowe wyposażone jest ponadto w co najmniej jeden magnes trwały (6) spolaryzowany promieniowo i usytuowany pomiędzy dwoma nabiegunnikami (3), przy czym w powstałych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi, a powierzchnią wału oraz w szczelinach pomiędzy powierzchnią wewnętrzną magnesu a powierzchnią wału znajduje się ciecz magnetyczna (5) utrzymywana w nich siłami pola magnetycznego.Shaft gland packing, including soft packing in the stuffing box in the form of sealing rings, compressed a gland, characterized in that it consists of from the pack of sealing rings (1) placed in the stuffing box and compressed gland (2) between the rings seals (1) and on the bottom of the chamber the gland, there are pole shoes (3) in the form of rings with sealing lips, Gland packing equipped there is furthermore at least one permanent magnet (6) radially polarized and positioned between two pole pieces (3), at what in the resulting gaps between the projections seals against the shaft surface and in the gaps between the surface inside of the magnet and the shaft surface there is a magnetic fluid (5) held in them by the forces of the magnetic field.

Description

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie dławnicowe wału, znajdujące zastosowanie w budowie maszyn i urządzeń przy uszczelnianiu wałów, zwłaszcza wysokoobrotowych.The subject of the invention is a shaft gland seal, used in the construction of machinery and equipment for sealing shafts, especially high-speed shafts.

Znane powszechnie do uszczelniania wałów obrotowych są uszczelnienia dławnicowe ze szczeliwem miękkim np. w postaci sznurów plecionych z włókien mineralnych lub syntetycznych, impregnowanych smarem plastycznym. Wadą tych uszczelnień jest wykładniczy rozkład nacisków stykowych pierścieni uszczelniających na uszczelniany element, malejący w kierunku dna komory dławnicowej. Dla zapewnienia szczelności dławnicy wymagane są duże siły docisku dławika, co powoduje ubytek smaru ze szczeliwa, a w konsekwencji znaczny wzrost oporów tarcia oraz intensywnego zużycia powierzchni wału w pobliżu dławika co prowadzi do szybkiej utraty szczelności dławnicy. Z polskich opisów patentowych nr 144448, 144449, 144450 znane są także dławnice z wyrównanym rozkładem nacisków stykowych na długości szczeliwa, które eliminują wyżej wymienione wady. Z opisu patentowego nr 163176 znana jest dławnica o wyrównanym rozkładzie nacisków stykowych wyposażona w szczeliwo miękkie złożone z szeregu pierścieni uszczelniających usytuowanych w komorze dławnicowej o stałym przekroju poprzecznym na całej długości i ściśniętych dławikiem, posiadająca pomiędzy każdymi dwoma sąsiednimi pierścieniami uszczelniającymi parę pierścieniowych magnesów trwałych spolaryzowanych osiowo i ustawionych względem siebie biegunami jednoimiennymi.Commonly known for sealing rotary shafts are gland seals with a soft packing, e.g. in the form of braided cords made of mineral or synthetic fibers, impregnated with plastic grease. The disadvantage of these seals is the exponential distribution of the contact pressure of the sealing rings on the sealed element, decreasing towards the bottom of the stuffing box. In order to ensure tightness of the stuffing box, high thrust forces of the gland are required, which causes loss of grease from the packing, and consequently a significant increase in frictional resistance and intensive wear of the shaft surface near the gland, which leads to a rapid loss of tightness of the gland. Polish patents Nos. 144448, 144449, 144450 also describe stuffing boxes with an even distribution of contact pressures along the length of the packing, which eliminate the above-mentioned disadvantages. From patent description No. 163176 a gland with an even distribution of contact pressures is known, equipped with a soft packing consisting of a series of sealing rings located in a gland chamber with a constant cross-section along the entire length and compressed with a gland, having between each two adjacent sealing rings a pair of axially polarized permanent magnets and aligned with each other with identical poles.

Uszczelnienie dławnicowe wału według wynalazku składa się z pakietu pierścieni uszczelniających umieszczonych w komorze dławnicowej i ściśniętych dławikiem. Pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi oraz na dnie komory umieszczone są nabiegunniki w postaci pierścieni z występami uszczelniającymi. Uszczelnienie dławnicowe wyposażone jest ponadto w co najmniej jeden magnes trwały spolaryzowany promieniowo, usytuowany pomiędzy dwoma nabiegunnikami. W powstałych szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi, a powierzchnią wału oraz w szczelinach pomiędzy powierzchnią wewnętrzną magnesu a powierzchnią wału znajduje się ciecz magnetyczna utrzymywana w nich siłami pola magnetycznego.The shaft gland packing according to the invention consists of a packet of sealing rings placed in the stuffing box and compressed with a gland. Pole shoes in the form of rings with sealing lips are placed between the sealing rings and at the bottom of the chamber. The gland packing is further provided with at least one radially polarized permanent magnet located between the two pole pieces. In the resulting gaps between the sealing lips and the shaft surface and in the gaps between the inner surface of the magnet and the shaft surface, there is a magnetic fluid held in them by the forces of the magnetic field.

Zaletą takiego rozwiązania jest zwiększenie skuteczności działania dławnicy oraz polepszenie warunków smarowania, dzięki zastosowaniu cieczy magnetycznej o dobrych własnościach smarnych.The advantage of this solution is the increase in the efficiency of the stuffing box operation and improvement of the lubrication conditions thanks to the use of magnetic fluid with good lubricating properties.

Uszczelnienie dławnicowe wału według wynalazku uwidocznione jest w przykładzie wykonania na rysunku w przekroju wzdłużnym. W komorze dławnicowej znajduje się szczeliwo miękkie w postaci pierścieni uszczelniających 1 ściśniętych dławikiem 2. Pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi 1, oraz na dnie komory dławnicowej umieszczone są nabiegunniki 3 wykonane z materiału o dobrej przenikalności magnetycznej, w postaci pierścieni ze sfazowaniami na wewnętrznych średnicach, tworzących występy uszczelniające. W szczelinach, powstałych między występami nabiegunników 3, a powierzchnią wału 4 oraz w szczelinach pomiędzy powierzchnią wewnętrzną magnesu a powierzchnią wału znajduje się ciecz magnetyczna 5, utrzymywana w nich siłami pola magnetycznego, wytwarzanego przez dwa magnesy trwałe 6, spolaryzowane promieniowo, usytuowane jeden od strony dławika pomiędzy pierścieniem uszczelniającym 1, a czołową powierzchnią dławika 2, a drugi na dnie komory dławnicowej, przy czym oba magnesy umieszczone są pomiędzy nabiegunnikami 3. Obudowa, wał 4, magnesy trwałe 6, nabiegunniki 3i ciecz magnetyczna 5 tworzą zamknięty obwód magnetyczny.The shaft gland packing according to the invention is shown in the embodiment in a longitudinal section in the drawing. In the stuffing box there is a soft packing in the form of sealing rings 1 compressed with a gland 2. Between the sealing rings 1 and at the bottom of the stuffing box there are pole shoes 3 made of a material with good magnetic permeability, in the form of rings with chamfers on the inner diameters, forming the sealing lips . In the gaps formed between the protrusions of the pole pieces 3 and the surface of the shaft 4 and in the gaps between the inner surface of the magnet and the shaft surface, there is a magnetic fluid 5, held in them by the magnetic field forces generated by two radially polarized permanent magnets 6, located one on the side the gland between the sealing ring 1 and the face of the gland 2, and the other at the bottom of the stuffing box, both magnets are placed between the pole pieces 3. The housing, shaft 4, permanent magnets 6, pole pieces 3 and magnetic fluid 5 form a closed magnetic circuit.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, dociśnięcie dławika 2 powoduje odkształcenie pierścieni uszczelniających 1, a na powierzchniach uszczelnianych szczeliwo-wał i szczeliwo-obudowa powstają naciski stykowe, które przeciwdziałają przeciekom czynnika roboczego. Jednocześnie pod wpływem działania sił pola magnetycznego, ciecz magnetyczna 5 utrzymywana jest w szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników 3, a powierzchnią wału 4 oraz w szczelinach pomiędzy powierzchnią wewnętrzną magnesów 6 a powierzchnią wału 4 i stanowi dodatkowe bariery dla czynnika roboczego, zwiększając tym samym szczelność dławnicy. Ponadto ciecz magnetyczna 5 polepsza warunki smarowania dławnicy, a nabiegunniki 3 ułatwiają odprowadzenie ciepła wywołanego tarciem na powierzchni styku szczeliwo-wał.In the operating conditions of the seal according to the invention, pressing the gland 2 causes deformation of the sealing rings 1, and contact pressures arise on the sealed surfaces of the sealant-shaft and the sealant-housing, which prevent leakage of the working medium. At the same time, under the influence of the magnetic field forces, the magnetic fluid 5 is kept in the gaps between the sealing lips of the pole pieces 3 and the surface of the shaft 4 and in the gaps between the inner surface of the magnets 6 and the surface of the shaft 4 and constitutes additional barriers for the working medium, thus increasing the tightness of the stuffing box. . In addition, the magnetic fluid 5 improves the lubrication conditions of the stuffing box, and the pole pieces 3 facilitate the removal of heat caused by friction on the sealant-shaft interface.

Claims

Shaft gland packing, containing in the stuffing box a soft packing in the form of sealing rings, compressed with a gland, characterized by the fact that it consists of a packet of sealing rings (1) placed in the stuffing box and compressed with a gland (2), between the sealing rings ( 1) and at the bottom of the stuffing box there are pole pieces (3) in the form of rings with sealing lips, the stuffing box is also equipped with at least one permanent magnet (6) polarized radially and located between two pole pieces (3), in the resulting gaps between the sealing lips and the shaft surface and in the gaps between the inner surface of the magnet and the shaft surface there is a magnetic fluid (5) held in them by the force of the magnetic field