Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie hybrydowe wału pionowego, znajdujące zastosowanie w urządzeniach pracujących w środowisku gazowym lub w warunkach wysokiej próżni.The subject of the invention is a hybrid seal of a vertical shaft, applicable in devices operating in a gas environment or in high vacuum conditions.
Znane jest z angielskiego opisu patentowego nr 2266565 hybrydowe uszczelnienie wału pionowego, złożone z dwóch pierścieni labiryntowych, przy czym jeden osadzony jest nieruchomo w obudowie, a drugi ruchomy osadzony jest na wale. Pierścień labiryntowy nieruchomy wyposażony jest dodatkowo w wargowy pierścień uszczelniający, którego warga przylega do czołowej powierzchni pierścienia labiryntowego ruchomego, zamykając wlot do labiryntu i zwiększając tym samym szczelność.A hybrid seal for a vertical shaft, consisting of two labyrinth rings, is known from the English patent specification No. 2266565, one of which is fixedly mounted in the housing, and the other is movable mounted on the shaft. The fixed labyrinth ring is additionally equipped with a lip sealing ring, the lip of which adheres to the front surface of the movable labyrinth ring, closing the inlet to the labyrinth and thus increasing the tightness.
Z opisu patentowego SU1173121 znane jest uszczelnienie z cieczą magnetyczną wał u pionowego, które składa się z magnesu trwałego i nabiegunników umieszczonych w obudowie, oraz z tulei kołnierzowej, osadzonej na wale. Jeden z nabiegunników i koł nierz tulei mają stoż kowe powierzchnie boczne o tym samym nachyleniu. Szczeliny powstałe pomiędzy występami uszczelniającymi na stożkowym kołnierzu a powierzchnią stożkową jednego z nabiegunników oraz pomiędzy występami uszczelniającymi drugiego nabiegunnika i tuleją wypełnione są cieczą magnetyczną utrzymywaną w tych szczelinach przez siły pola magnetycznego, wytwarzanego przez magnes trwały.The patent description SU1173121 describes a seal with a magnetic liquid for a vertical shaft, which consists of a permanent magnet and pole shoes placed in the housing, and a flanged sleeve mounted on the shaft. One of the pole shoes and the sleeve flanges have conical side surfaces with the same slope. The gaps formed between the sealing lips on the conical collar and the conical surface of one of the pole pieces and between the sealing lips on the other pole piece and the sleeve are filled with a magnetic fluid held in these gaps by the magnetic field forces generated by a permanent magnet.
Z polskiego opisu patentowego nr 181 480 znane jest uszczelnienie ferromagnetyczne wał u pionowego, które charakteryzuje się tym, że zawiera, co najmniej parę magnesów trwałych spolaryzowanych osiowo, które umieszczone są w obudowie uszczelnienia. W drugiej wersji wykonania wynalazku magnesy trwałe spolaryzowane są promieniowo. Ponadto w obudowie uszczelnienia i kołnierzu usytuowane jest uszczelnienie labiryntowe.From the Polish patent specification No. 181 480 a ferromagnetic vertical shaft seal is known, which is characterized in that it comprises at least a pair of axially polarized permanent magnets, which are placed in the seal housing. In a second embodiment of the invention, the permanent magnets are radially polarized. In addition, a labyrinth seal is located in the seal housing and the flange.
Istota uszczelnienia według wynalazku zawierającego obudowę, tuleję kołnierzową magnesy trwałe i ciecz magnetyczną polega na tym, że kołnierz obudowy i tuleja kołnierzowa osadzona na wale, posiadają występy usytuowane na ich wewnętrznych powierzchniach czołowych, tworzące uszczelnienie labiryntowe, osiowe. W szczelinie pomiędzy skrajnym, zewnętrznym występem tulei kołnierzowej, a skrajną zewnętrzną wnęką w obudowie oraz w szczelinie pomiędzy skrajnym wewnętrznym występem obudowy, a skrajną wewnętrzną wnęką w tulei kołnierzowej znajduje się ciecz magnetyczna, natomiast magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo jeden w układzie N-S, a drugi w układzie S-N względem osi wału, znajdują się we wnękach wykonanych w kołnierzach obudowy i tulei na ich zewnę trznych powierzchniach czoł owych.The essence of the seal according to the invention, comprising a housing, a flange sleeve, permanent magnets and a magnetic liquid, consists in the fact that the housing flange and the flange bushing mounted on the shaft have projections located on their internal faces, forming an axial labyrinth seal. There is a magnetic liquid in the gap between the outermost protrusion of the flange sleeve and the outermost recess in the housing, and in the gap between the outermost protrusion of the housing and the outermost inner recess in the flange sleeve, while the radially polarized permanent magnets, one in the NS system, and the other in the in the MV system in relation to the shaft axis, they are located in the recesses made in the housing flanges and the sleeves on their external faces.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju wzdłużnym.The subject of the invention is shown in the drawing in a longitudinal half-section in the drawing.
Uszczelnienie składa się z obudowy (1), tulei kołnierzowej (2) osadzonej na wale (6), magnesów trwałych (3) i (4) oraz cieczy magnetycznej (5). Kołnierz obudowy (1) i tuleja kołnierzowa (2) posiadają występy (1a) i (2a), tworzące uszczelnienie labiryntowe, osiowe. Magnesy trwałe (3) i (4), spolaryzowane promieniowo, umieszczone są we wnękach usytuowanych na zewnętrznych powierzchniach czołowych kołnierza obudowy (1) i kołnierza tulei (2), przy czym magnes (3) spolaryzowany jest w ukł adzie N-S, a magnes (4) w układzie S-N wzglę dem osi wał u. Ciecz magnetyczna (5) znajduje się w szczelinie δ, pomiędzy skrajnym, zewnętrznym występem tulei kołnierzowej, a odpowiednią wnęk ą w obudowie oraz w szczelinie δ , pomię dzy skrajnym, wewnę trznym występem obudowy, a odpowiednią wnęką tulei kołnierzowej.The seal consists of a housing (1), a flanged sleeve (2) mounted on the shaft (6), permanent magnets (3) and (4) and a magnetic fluid (5). The housing flange (1) and the flange bushing (2) have projections (1a) and (2a) forming an axial labyrinth seal. Permanent magnets (3) and (4), radially polarized, are placed in recesses located on the outer faces of the housing flange (1) and the sleeve flange (2), the magnet (3) is polarized in the NS system, and the magnet ( 4) in the MV system in relation to the shaft axis u. The magnetic fluid (5) is located in the gap δ, between the extreme, outer protrusion of the flange sleeve and the appropriate recess in the housing, and in the slot δ, between the extreme, inner protrusion of the housing, and the corresponding recess of the collar.
W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, zamknięty obwód magnetyczny utworzony jest przez obudowę (1), tuleję (2), magnesy trwałe (3) i (4) i ciecz magnetyczną (5), która utrzymywana jest siłami pola magnetycznego w szczelinach δ, zamykając wlot i wylot w uszczelnieniu labiryntowym i tym samym stanowiąc dodatkowe bariery uszczelniające dla czynnika roboczego.In the operating conditions of the seal according to the invention, a closed magnetic circuit is formed by a housing (1), a sleeve (2), permanent magnets (3) and (4) and a magnetic fluid (5) which is held in the gaps δ by the magnetic field forces, closing inlet and outlet in the labyrinth seal and thus constitute additional sealing barriers for the working medium.