PL214309B1

PL214309B1 - Vacuum pass with multi-stage sealing with magnetic liquid

Info

Publication number: PL214309B1
Application number: PL383509A
Authority: PL
Inventors: Wlodzimierz Ochonski
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2013-07-31
Also published as: PL383509A1

Description

(21) Numer zgłoszenia: 383509 (51) Int.Cl.(21) Filing Number: 383509 (51) Int.Cl.

F16J 15/40 (2006.01) F16J 15/43 (2006.01)F16J 15/40 (2006.01) F16J 15/43 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 10.10.2007 (54) Próżniowy przepust z wielostopniowym uszczelnieniem z cieczą magnetycznąPatent Office of the Republic of Poland (22) Date of application: 10.10.2007 (54) Vacuum culvert with multi-stage sealing with magnetic liquid

(73) Uprawniony z patentu: (73) The right holder of the patent: AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA ACADEMY OF MINING AND HUTNICZA (43) Zgłoszenie ogłoszono: (43) Application was announced: IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL THEM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL 14.04.2009 BUP 08/09 April 14, 2009 BUP 08/09 (72) Twórca(y) wynalazku: (72) Inventor (s): WŁODZIMIERZ OCHOŃSKI, Kraków, PL WŁODZIMIERZ OCHOŃSKI, Krakow, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (45) The grant of the patent was announced: 31.07.2013 WUP 07/13 31.07.2013 WUP 07/13 (74) Pełnomocnik: (74) Representative: rzecz. pat. Elżbieta Postołek item. stalemate. Elżbieta Postołek

PL 214 309 B1PL 214 309 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest próżniowy przepust z wielostopniowym uszczelnieniem z cieczą magnetyczną, przeznaczony dla urządzeń stosowanych w technice wysokiej próżni.The subject of the invention is a vacuum bushing with a multi-stage sealing with a magnetic liquid, intended for devices used in the high vacuum technology.

Znany jest z opisu patentowego US 4605233 przepust wału obrotowego z uszczelnieniem cieczą magnetyczną, stosowany w warunkach próżni, który zawiera, osadzone w komorze dławnicowej obudowy, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, przedzielone pierścieniowymi wielokrawędziowymi nabiegunnikami. Ciecz magnetyczna znajduje się w małych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a wałem, który osadzony jest na łożyskach tocznych w obudowie.It is known from US Patent No. 4,605,233 a rotary shaft seal with a magnetic liquid seal, used in vacuum conditions, which contains axially polarized permanent magnets embedded in the stuffing box of the housing, separated by ring-shaped multi-edge pole pieces. The magnetic fluid is contained in small gaps formed between the sealing lips of the pole pieces and the shaft, which is mounted on rolling bearings in the housing.

Z innego opisu patentowego US 4995622 znany jest próżniowy przepust wału obrotowego z uszczelnieniem cieczą magnetyczną, zawierający magnes trwały spolaryzowany osiowo, umieszczony pomiędzy dwoma nabiegunnikami. Magnes wraz z nabiegunnikami usytuowany jest pomiędzy dwoma łożyskami tocznymi osadzonymi w obudowie. Nabiegunniki złożone są z szeregu cienkich pierścieni wykonanych z materiału ferromagnetycznego, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w małych pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy wewnętrznymi walcowymi powierzchniami pierścieni, a wałem.Another patent, US 4,995,622, discloses a rotary shaft vacuum with a magnetic liquid seal, containing an axially polarized permanent magnet placed between two pole pieces. The magnet with the pole pieces is located between two rolling bearings embedded in the housing. The pole pieces are composed of a series of thin rings made of a ferromagnetic material, and the magnetic fluid is contained in small annular gaps formed between the inner cylindrical surfaces of the rings and the shaft.

W opisie patentowym US 6199867 ujawniono próżniowy przepust wału uszczelniony cieczą magnetyczną, z obracającym się układem magnetycznym. W tym rozwiązaniu wielokrawędziowy nabiegunnik z występami uszczelniającymi, usytuowany w obudowie pomiędzy łożyskami tocznymi, stanowi wraz z magnesami oddzielną całość. We wnękach wykonanych w nabiegunniku umieszczone są magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w małych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika, a powierzchnią wału.The patent specification US 6,199,867 discloses a vacuum sealed shaft passage with a magnetic liquid seal and a rotating magnetic system. In this solution, the multi-edge pole piece with sealing projections, located in the housing between the rolling bearings, forms a separate unit with the magnets. In the cavities made in the pole piece, axially polarized permanent magnets are placed, and the magnetic fluid is located in small gaps formed between the sealing lips of the pole piece and the shaft surface.

Natomiast w kolejnym opisie patentowym US 6247701 opisano próżniowy przepust wału obrotowego uszczelniany cieczą magnetyczną, zawierający wielokrawędziowy nabiegunnik, usytuowany pomiędzy dwoma łożyskami tocznymi i umieszczony w obudowie. Magnesy trwałe spolaryzowane osiowo umieszczone są we wnękach wykonanych w nabiegunniku, zaś ciecz magnetyczna znajduje sie w małych szczelinach promieniowych utworzonych pomiędzy występami nabiegunnika, a tuleją osadzona na wale.On the other hand, another patent specification, US 6,247,701, describes a vacuum seal for a rotating shaft with a magnetic liquid seal, containing a multi-edge pole piece between two rolling bearings and housed in a housing. Axially polarized permanent magnets are placed in cavities made in the pole piece, and the magnetic fluid is located in small radial gaps formed between the pole pieces' lugs and the sleeve mounted on the shaft.

Z polskiego opisu patentowego nr 187576 znane jest wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla łożyskowania tocznego wału, zabudowane między dwoma łożyskami tocznymi, posiadające spolaryzowany poosiowo pierścieniowy magnes trwały, połączony nieruchomo z obudową, dwa zespoły nabiegunników usytuowane po jego obu stronach, wielokrawędziowo obejmujące z niewielką szczeliną uszczelnianą powierzchnię obrotową oraz ciecz magnetyczną utrzymywaną w szczelinach siłami pola magnetycznego. Każdy zespół nabiegunnikowy tworzy: oprawa oraz przemiennie osadzone w niej nabiegunniki i pierścienie ślizgowe wykonane z materiału niemagnetycznego, a uszczelniającą krawędź w każdym nabiegunniku wyznacza stożkowa powierzchnia jego obwodu wewnętrznego.From the Polish patent specification No. 187576, a multi-stage seal with a magnetic liquid for rolling bearing of a shaft is known, built between two rolling bearings, having an axially polarized ring permanent magnet, fixedly connected to the housing, two sets of pole pieces located on its both sides, multi-edged with a small gap a sealed rotating surface and a magnetic fluid held in the gaps by the forces of the magnetic field. Each pole piece consists of: a mount and alternately mounted pole shoes and slip rings made of non-magnetic material, and the sealing edge in each pole piece is defined by the conical surface of its inner circumference.

Ponadto znany jest z polskiego zgłoszenia P 353255 przepust wału z uszczelnieniem ferromagnetycznym, zawierający dwie tuleje kołnierzowe wraz z wielokrawędziowymi nabiegunnikami, co najmniej dwa magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, umieszczone w komorze dławnicowej, każdy pomiędzy dwoma nabiegunnikami oraz ciecz magnetyczną. Na tulejach, jednej osadzonej w obudowie i drugiej osadzonej na wale, wykonane są uszczelniające występy, przy czym każda tuleja wraz z nabiegunnikami stanowi oddzielną całość, zaś magnesy umieszczone są w pierścieniowych wnękach, wykonanych w każdej tulei, pomiędzy nabiegunnikami. Ciecz magnetyczna znajduje się w promieniowych szczelinach pomiędzy uszczelniającymi występami jednej tulei, a walcową powierzchnią drugiej tulei.Moreover, it is known from the Polish application P 353255 a shaft bushing with a ferromagnetic seal, containing two flange sleeves with multi-edge pole pieces, at least two axially polarized permanent magnets, placed in the stuffing box, each between two pole pieces and a magnetic liquid. Sealing protrusions are provided on the sleeves, one seated in the housing and the other seated on the shaft, with each sleeve and the pole pieces forming a separate unit, and the magnets placed in annular recesses made in each sleeve between the pole pieces. The magnetic fluid is contained in the radial gaps between the sealing lips of one sleeve and the cylindrical surface of the other sleeve.

W polskim zgłoszeniu P 367653 ujawniono przepust wału z uszczelnieniem cieczą magnetyczną, w którym w komorze dławnicowej, pomiędzy dwoma łożyskami, na wale osadzona jest tuleja z występami uszczelniającymi, wykonanymi na jej zewnętrznej walcowej powierzchni, a w obudowie osadzona jest druga tuleja, która ma występy uszczelniające wykonane na jej wewnętrznej walcowej powierzchni. Tuleje namagnesowane są w ten sposób, że kolejne występy każdej tulei stanowią bieguny różnoimienne lub jednoimienne i usytuowane są wobec siebie tak, że występ uszczelniający jednej tulei i odpowiadający mu występ drugiej tulei mają różnoimienne bieguny N i S. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi obu tulei.The Polish application P 367653 discloses a shaft bushing with a magnetic liquid seal, in which in the stuffing box, between two bearings, a sleeve with sealing lips made on its outer cylindrical surface is mounted on the shaft, and a second sleeve with sealing lips is mounted in the housing. made on its internal cylindrical surface. The sleeves are magnetized in such a way that the successive projections of each sleeve are dissimilar or identical poles and are positioned to each other so that the sealing lip of one sleeve and the corresponding projection of the other sleeve have poles N and S that differ. The magnetic fluid is located in the annular slots, formed between the sealing lips of both sleeves.

PL 214 309 B1PL 214 309 B1

Istota próżniowego przepustu z wielostopniowym uszczelnieniem z cieczą magnetyczną, zawierającego magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo i niemagnetyczne przekładki, polega na tym, że w komorze dławnicowej obudowy, pomiędzy łożyskami, na których osadzony jest element uszczelniany, umieszczony jest pakiet uszczelniający, złożony z pierścieniowych magnesów trwałych przedzielonych niemagnetycznymi przekładkami. Magnesy mają przekrój poprzeczny w kształcie trapezów prostokątnych z podstawami usytuowanymi prostopadle do osi elementu uszczelnianego i skierowanych ostrymi krawędziami, stanowiącymi nabiegunniki, w stronę jego powierzchni. Sąsiednie magnesy mają przemienny układ biegunów N i S względem elementu uszczelnianego, a ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach obwodowych, utworzonych pomiędzy ostrymi krawędziami magnesów, a powierzchnią elementu uszczelnianego.The essence of the vacuum bushing with a multi-stage seal with a magnetic liquid, containing radially polarized permanent magnets and non-magnetic spacers, consists in the fact that in the stuffing box of the housing, between the bearings on which the sealed element is mounted, a sealing package is placed, consisting of ring permanent magnets separated by non-magnetic spacers. The magnets have a rectangular trapezoidal cross-section with their bases situated perpendicularly to the axis of the sealed element and directed with sharp edges, constituting the pole pieces, towards its surface. The adjacent magnets have an alternating arrangement of the N and S poles with respect to the sealed element, and the magnetic fluid is located in the circumferential gaps formed between the sharp edges of the magnets and the surface of the sealed element.

Zaletą uszczelnienia według wynalazku jest prosta budowa, umożliwiająca jego łatwy montaż i demontaż, możliwość uszczelnienia elementów o ruchu obrotowym i/lub posuwisto zwrotnym, a także duża skuteczność działania.The advantage of the seal according to the invention is its simple structure, enabling its easy assembly and disassembly, the possibility of sealing elements with rotating and / or reciprocating movement, and also high efficiency of operation.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju wzdłużnym, który przedstawia przepust w zastosowaniu do uszczelniania elementu, wykonującego ruch obrotowy.The subject matter of the invention is shown in an exemplary embodiment in a longitudinal section of the drawing which shows the passage for sealing a rotating element.

Próżniowy przepust wału obrotowego 1 składa się z obudowy 2, w której pomiędzy dwoma łożyskami tocznymi 3 umieszczone są symetrycznie względem tulejki dystansowej 4 pakiety uszczelniające, złożone z pierścieniowych magnesów trwałych 5 i 6 spolaryzowanych promieniowo, przedzielonych niemagnetycznymi przekładkami 7 i dociśnięte do siebie pokrywami 8 mocowanymi do obudowy 2. Magnesy 5 i 6 mają przekrój poprzeczny w kształcie trapezów prostokątnych z podstawami usytuowanymi prostopadle do osi wału 1 i skierowanych ostrymi krawędziami, stanowiącymi nabiegunniki, w stronę jego powierzchni. Magnesy 5 usytuowane są względem wału 1 biegunami w układzie S-N, a magnesy 6 - w układzie N-S. Ciecz magnetyczna 9 znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy ostrymi krawędziami magnesów 5 i 6, a powierzchnią wału 1. Zamknięte obwody magnetyczne utworzone są przez obudowę 2, magnesy trwałe 5 i 6, ciecz magnetyczną 9 oraz wał 1.The vacuum bushing of the rotary shaft 1 consists of a housing 2, in which, between two rolling bearings 3, 4 sealing packages are arranged symmetrically in relation to the distance sleeve, consisting of ring permanent magnets 5 and 6 radially polarized, separated by non-magnetic spacers 7 and pressed together by covers 8 fixed The magnets 5 and 6 have a rectangular trapezoidal cross-section with their bases perpendicular to the axis of the shaft 1 and directed with sharp edges, constituting the pole pieces, towards its surface. The magnets 5 are positioned in relation to the shaft with 1 poles in the S-N arrangement, and the magnets 6 - in the N-S arrangement. The magnetic fluid 9 is contained in the annular gaps formed between the sharp edges of the magnets 5 and 6 and the surface of the shaft 1. Closed magnetic circuits are formed by the housing 2, permanent magnets 5 and 6, magnetic fluid 9 and the shaft 1.

W warunkach eksploatacji przepustu według wynalazku w wyniku oddziaływania sił pola magnetycznego na ciecz magnetyczną 9, utrzymywana jest ona w małych szczelinach pierścieniowych pomiędzy magnesami 5 i 6, a wałem obrotowym 1, stanowiąc bariery dla czynnika roboczego.In the operating conditions of the bushing according to the invention, due to the influence of the magnetic field forces on the magnetic fluid 9, it is kept in small annular gaps between the magnets 5 and 6 and the rotating shaft 1, constituting barriers for the working medium.

Wykaz oznaczeń na rysunkuList of symbols in the drawing

- element uszczelniany w postaci wału obrotowego- a sealed element in the form of a rotating shaft

- obudowa- housing

- łożysko- placenta

- tulejka dystansowa i 6 - magnesy trwałe- distance sleeve and 6 - permanent magnets

- niemagnetyczna przekładka- non-magnetic spacer

- pokrywa- cover

- ciecz magnetyczna- magnetic liquid

Claims

Patent claim

Vacuum bushing with multi-stage sealing with magnetic liquid, containing radially polarized permanent magnets and non-magnetic spacers, characterized in that in the stuffing box of the housing (2), between the bearings (3) on which the sealed element (1) is mounted, a sealing package is placed , composed of annular permanent magnets (5 and 6) separated by non-magnetic spacers (7), the magnets (5 and 6) having a rectangular trapezoidal cross-section with their bases perpendicular to the axis of the sealed element (1) and directed the pole shoes towards its surface, and the adjacent magnets (5 and 6) have an alternating arrangement of the N and S poles with respect to the sealed element (1), and the magnetic fluid (9) is located in the circumferential gaps formed between the sharp edges of the magnets (5 and 6). ) and the surface of the element to be sealed (1).