PL216903B1

PL216903B1 - Hybrid sealing for high-speed shaft

Info

Publication number: PL216903B1
Application number: PL385816A
Authority: PL
Inventors: Włodzimierz Ochoński
Original assignee: Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2014-05-30
Also published as: PL385816A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie hybrydowe dla wału wysokoobrotowego, które stanowi kombinację uszczelnienia labiryntowego oraz uszczelnienia z cieczą magnetyczną znajdujące zastosowanie w budowie maszyn i urządzeń o ruchu obrotowym, pracujących przy niewielkich ciśnieniach w środowisku gazowym lub w warunkach próżni.The subject of the invention is a hybrid seal for a high-speed shaft, which is a combination of a labyrinth seal and a seal with a magnetic liquid, applicable in the construction of machines and devices with rotary motion, operating at low pressures in a gas environment or under vacuum conditions.

Znane jest z opisu zgłoszenia wynalazku GB 2302921, przedstawione przykładowo na fig. 4, uszczelnienie wału obrotowego, będące kombinacją uszczelnienia labiryntowego i uszczelnienia z cieczą magnetyczną które składa się z pierścieniowego magnesu trwałego spolaryzowanego osiowo, umieszczonego w tulei umieszczonej w obudowie, dwóch nabiegunników osadzonych na obracającym się wale oraz cieczy magnetycznej. Nabiegunniki wraz tuleją tworzą dwa osiowe uszczelnienia labiryntowe, usytuowane po obu stronach magnesu, zaś ciecz magnetyczna jest utrzymywana siłami pola magnetycznego w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami nabiegunników wykonanych na czołowych powierzchniach nabiegunników, a bocznymi powierzchniami magnesu.It is known from the description of the invention application GB 2302921, for example in Fig. 4, a rotary shaft seal, which is a combination of a labyrinth seal and a magnetic liquid seal, which consists of an axially polarized ring permanent magnet placed in a sleeve placed in the housing, two pole pieces mounted on rotating shaft and magnetic fluid. The pole pieces together with the sleeve form two axial labyrinth seals located on both sides of the magnet, and the magnetic fluid is held by the forces of the magnetic field in the annular gaps formed between the protrusions of the pole pieces made on the front surfaces of the pole pieces and the side faces of the magnet.

Ponadto znane jest z polskiego opisu patentowego PL 159632 uszczelnienie ferromagnetyczne wału obrotowego, zawierające osadzone w komorze dławnicowej dwa nabiegunniki pierścieniowe wielokrawędziowe oddzielone osiowo spolaryzowanym magnesem trwałym, przy czym w szczelinach, po stronie wielokrawędziowej powierzchni pobocznic nabiegunników, znajduje się ciecz ferromagnetyczna. W nabiegunnikach i w osadzonej poniżej nich na uszczelnianym wale tulei są wykonane równolegle do osi wału, przestrzenie cylindryczne pierścieniowe, przesunięte promieniowo względem siebie i skojarzone wraz z powstałymi przez wykonanie tych przestrzeni ramionami tak, że w przestrzeniach nabiegunników są usytuowane ramiona tulei, zaś w przestrzeniach tulei są usytuowane ramiona nabiegunników. Wielokrawędziowe powierzchnie pobocznic nabiegunników znajdują się na średnicy wewnętrznej i zewnętrznej ich przestrzeni cylindrycznych pierścieniowych, a w tulei, na jej średnicy wewnętrznej oraz w nabiegunnikach, na ich średnicach zewnętrznych, są wykonane gniazda pierścieni uszczelniających o przekroju kołowym.Moreover, a ferromagnetic rotary shaft seal is known from the Polish patent specification PL 159632, containing two multi-edge ring pole pieces embedded in the stuffing box, separated by an axially polarized permanent magnet, with a ferromagnetic liquid in the gaps on the polygonal side of the pole pieces. In the pole shoes and in the sleeve mounted below them on the shaft to be sealed, cylindrical annular spaces are made parallel to the shaft axis, radially shifted in relation to each other and associated with the arms created by these spaces, so that the sleeve arms are located in the spaces of the pole shoes, and in the spaces of the sleeve the arms of the pole pieces are situated. The multi-edge surfaces of the sides of the pole shoes are located on the inner and outer diameters of their cylindrical annular spaces, and in the sleeve, on its inner diameter and in the pole shoes, on their outer diameters, there are seats for sealing rings with circular cross-section.

Istota uszczelnienia zawierającego wał z osadzonym na nim kołnierzem, dwa nabiegunniki oddzielone spolaryzowanym osiowo magnesem trwałym oraz ciecz magnetyczną charakteryzuje się tym, że w obudowie uszczelnienia osadzone są nabiegunniki w postaci tulejek kołnierzowych z występami i wnękami wykonanymi na ich powierzchniach czołowych, a kołnierz osadzony na wale usytuowany jest pomiędzy nabiegunnikami i wewnętrzną powierzchnią walcową magnesu, a na swoich powierzchniach bocznych posiada występy i wnęki, które z występami i wnękami nabiegunników tworzą uszczelnienie labiryntowe, zaś w szczelinach utworzonych pomiędzy występami nabiegunników, a wnękami kołnierza znajduje się ciecz magnetyczna.The essence of the seal consisting of a shaft with a flange mounted on it, two pole shoes separated by an axially polarized permanent magnet and a magnetic liquid is characterized by the fact that in the seal housing there are mounted pole shoes in the form of flange sleeves with protrusions and recesses made on their front surfaces, and the flange is mounted on the shaft it is located between the pole pieces and the inner cylindrical surface of the magnet, and on its side surfaces it has protrusions and recesses, which together with the protrusions and recesses of the pole shoes form a labyrinthine seal, and in the gaps formed between the protrusions of the pole shoes and the recesses of the collar there is a magnetic liquid.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju osiowym.The subject of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing in an axial section.

Uszczelnienie składa się z wału 1, obudowy 2, kołnierza 3, magnesu trwałego 4 spolaryzowanego osiowo, dwóch nabiegunników 5 i cieczy magnetycznej 6.The seal consists of a shaft 1, a housing 2, a flange 3, a permanent magnet 4 axially polarized, two pole pieces 5 and a magnetic fluid 6.

Kołnierz 3 osadzony jest na obracającym się wale 1 i usytuowany pomiędzy magnesem 4 i nabiegunnikami 5, które umocowane są nieruchomo w obudowie 2. Na bocznych powierzchniach kołnierza 3 i pobocznic nabiegunników 5 wykonane są występy i wnęki o przekroju poprzecznym trójkątnym, które tworzą między sobą uszczelnienie labiryntowe. Ciecz magnetyczna 6 znajduje się w szczelinach powstałych pomiędzy występami, wykonanymi na powierzchniach pobocznic nabiegunników 5, a odpowiednimi wnękami na bocznych powierzchniach kołnierza 3. Ponadto na średnicy wewnętrznej kołnierza 3, oraz na średnicach zewnętrznych nabiegunników 5, wykonane są gniazda pierścieni uszczelniających 7 i 8 o przekroju kołowym.The flange 3 is mounted on the rotating shaft 1 and is located between the magnet 4 and the pole pieces 5, which are fixed in the housing 2. On the side surfaces of the flange 3 and the sides of the pole pieces 5 there are protrusions and recesses with a triangular cross-section, which form a seal between themselves. labyrinthine. The magnetic fluid 6 is contained in the gaps formed between the projections made on the sides of the pole pieces 5 and the corresponding recesses on the side faces of the flange 3. Moreover, on the inner diameter of the flange 3 and on the outer diameters of the pole pieces 5, the seats of the sealing rings 7 and 8 are made circular cross-section.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia ciecz magnetyczna 6 utrzymywana jest siłami pola magnetycznego w szczelinach labiryntu pomiędzy kołnierzem 3, a nabiegunnikami 5 i stanowi bariery uszczelniające dla czynnika roboczego.In the operating conditions of the seal, the magnetic fluid 6 is kept by the forces of the magnetic field in the labyrinth gaps between the flange 3 and the pole pieces 5 and constitutes a sealing barrier for the working medium.

Claims

Patent claim

Hybrid seal for a high-speed shaft containing a flange mounted on the shaft, two pole pieces separated by an axially polarized permanent magnet and a magnetic liquid, characterized in that the housing (2) has pole shoes (5) in the form of flange sleeves

PL 216 903 B1 with protrusions and recesses made on their faces, and the flange (3) mounted on the shaft (1) is located between the pole pieces (5) and the internal cylindrical surface of the magnet (4) and has protrusions and recesses on its side surfaces which together with the protrusions and recesses of the pole shoes (5) form a labyrinth seal, and in the gaps formed between the protrusions of the pole shoes (5) and the recesses of the flange (3) there is a magnetic fluid (6).