Przedmiotem wynalazku jest hybrydowe uszczelnienie wału, stanowiące połączenie uszczelnienia dławnicowego i uszczelnienia z cieczą magnetyczną, znajdujące zastosowanie do uszczelniania wałów obrotowych, między innymi wałów pomp wirowych.The subject of the invention is a hybrid shaft seal, which is a combination of a stuffing box seal and a seal with a magnetic liquid, and is used to seal rotating shafts, including shafts of centrifugal pumps.
Znane z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P-347 607 uszczelnienie dławnicowe wału 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 szczelinach utworzonych 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.Known from the Polish patent application No. P-347 607, the shaft gland seal 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 furthermore provided with at least one radially polarized permanent magnet between the two pole pieces. In the gaps formed 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.
Istotą hybrydowego uszczelnienia wału, złożonego z co najmniej jednego magnesu trwałego spolaryzowanego promieniowo, nabiegunnika, cieczy magnetycznej oraz pakietu pierścieni uszczelniających, umieszczonych w komorze dławnicowej i dociskanych dławikiem zewnętrznym jest to, że wewnątrz stopniowanej komory, pomiędzy pakietami pierścieni uszczelniających, umieszczony jest dławik wewnętrzny w postaci wydrążonej tulei, w której osadzony jest magnes trwały i wielokrawędziowy nabiegunnik. Na walcowej powierzchni dławika wewnętrznego od strony wału usytuowane są występy uszczelniające, zaś w szczelinach promieniowych, utworzonych pomiędzy występami dławika i nabiegunnika, a wał em znajduje się ciecz magnetyczna.The essence of the hybrid shaft seal, consisting of at least one radially polarized permanent magnet, a pole piece, a magnetic fluid and a packet of sealing rings, placed in the stuffing box and tightened by an external gland, is that inside the stepped chamber, between the packets of sealing rings, an internal gland is placed in the form of a hollow sleeve with a permanent magnet and a multi-edge pole piece. On the cylindrical surface of the internal gland, on the shaft side, there are sealing projections, and in radial gaps formed between the projections of the gland and the pole piece and the shaft there is a magnetic fluid.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia uszczelnienie wału w półprzekroju wzdłużnym. W obudowie 1 wykonana jest stopniowana komora dławnicowa, wewnątrz której umieszczone są dwa pakiety pierścieni uszczelniających 2, dociśniętych dławikiem zewnętrznym 3. Pomiędzy pakietami pierścieni 2 umieszczony jest dławik wewnętrzny 4 w postaci wydrążonej tulei. We wnęce wykonanej w dławiku 4 osadzony jest magnes trwały 5 i wielokrawędziowy nabiegunnik 6. Na walcowej powierzchni dławika wewnętrznego 4 od strony wału 7 usytuowane są występy uszczelniające, zaś w szczelinach promieniowych, utworzonych pomiędzy występami dławika 4 i nabiegunnika 6, a wałem 7 znajduje się ciecz magnetyczna 8. W gnieździe, wykonanym w dławiku wewnętrznym 4 od strony obudowy 1, umieszczony jest pierścień uszczelniający 9 typu „O.The subject of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing which shows the shaft seal in a half longitudinal section. In the casing 1 there is a stepped gland chamber, inside which there are two packets of sealing rings 2, tightened with an external gland 3. Between the packets of rings 2 there is an internal gland 4 in the form of a hollow sleeve. A permanent magnet 5 and a multi-edge pole piece are mounted in the recess made in the choke 4. magnetic liquid 8. In the seat, made in the inner gland 4 from the housing side 1, there is a sealing ring 9 of the "O.
Dwa zamknięte obwody magnetyczne utworzone są przez magnes 5, dławik 4, nabiegunnik 6, ciecz magnetyczną 8 i wał 7.Two closed magnetic circuits are formed by the magnet 5, the choke 4, the pole piece 6, the magnetic fluid 8 and the shaft 7.
W warunkach eksploatacji uszczelnienia, według wynalazku, siła docisku dławika zewnętrznego 3 ściska pakiety pierścieni uszczelniających 2, zapewniając powstanie odpowiednich nacisków stykowych na powierzchniach uszczelnianych. Ponadto w wyniku oddziaływania sił pola magnetycznego na ciecz magnetyczną 8, utrzymywana jest ona w szczelinach promieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi dławika wewnętrznego 4 i nabiegunnika 6, a wałem 7, tworząc dodatkowe bariery uszczelniające dla czynnika roboczego. Dzięki zastosowaniu cieczy magnetycznej 8 o dobrych własnościach smarnych, uzyskuje się także znaczne zmniejszenie oporów ruchu w uszczelnieniu.In the operating conditions of the seal according to the invention, the pressing force of the external gland 3 compresses the packets of sealing rings 2, ensuring the formation of appropriate contact pressures on the sealed surfaces. Moreover, due to the influence of the magnetic field forces on the magnetic fluid 8, it is kept in the radial gaps between the sealing lips of the inner gland 4 and the pole piece 6 and the shaft 7, creating additional sealing barriers for the working medium. Due to the use of a magnetic fluid 8 with good lubricating properties, a significant reduction of the resistance to movement in the seal is also achieved.