PL218346B1

PL218346B1 - Multistage-seal with magnetic fluid

Info

Publication number: PL218346B1
Application number: PL387879A
Authority: PL
Inventors: Leszek Matuszewski
Original assignee: Politechnika Gdańska
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2014-11-28
Also published as: PL387879A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną, znajdujące zastosowane do uszczelniania wałów obrotowych w urządzeniach pracujących w warunkach wysokiej próżni oraz w niskociśnieniowym środowisku gazowym.The subject of the invention is a multi-stage seal with a magnetic liquid, used to seal rotary shafts in devices operating in high vacuum conditions and in a low-pressure gas environment.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr 163 174 wielostopniowe uszczelnienie ferromagnetyczne zawierające osadzone przesuwnie w komorze dławnicowej nabiegunniki z wielokrawędziowymi powierzchniami, oddzielone spolaryzowanymi osiowo magnesami trwałymi w kształcie pierścieni, przy czym po stronie wielokrawędziowych powierzchni nabiegunników znajduje się ciecz ferromagnetyczna, a w przestrzeniach pierścieniowych pomiędzy nabiegunnikami, pod magnesami trwałymi są usytuowane kołnierze tulei osadzonych na wale. Powierzchnie czołowe kołnierzy są skojarzone z wielokrawędziowymi powierzchniami nabiegunników, a ponadto w tulejach, po stronie wału oraz w nabiegunnikach, po stronie ścian komory dławnicowej są wykonane gniazda pierścieni uszczelniających.A multi-stage ferromagnetic seal is known from Polish patent specification No. 163 174 containing pole pieces with multi-edge surfaces slidably mounted in the stuffing box, separated by ring-shaped permanent magnets with axial polarization, where there is a ferromagnetic liquid on the side of the multi-edge surfaces of the pole pieces, and in the ring spaces between the pole pieces, under the permanent magnets there are collars of the sleeves mounted on the shaft. The faces of the flanges are associated with the multi-edge surfaces of the pole shoes, and moreover, in the sleeves, on the shaft side and in the pole shoes, on the side of the stuffing box walls, there are seals for the sealing rings.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego nr 187 576 wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla łożyskowania tocznego wału, zabudowane między dwoma łożyskami tocznymi, posiadające spolaryzowane poosiowo pierścieniowy magnes trwały, połączony nieruchomo z obudową, dwa zespoły nabiegunnikowe usytuowane po jego obu stronach, wielokrawędziowo obejmujące z niewielką szczeliną uszczelnianą powierzchnię obrotową oraz ciecz magnetyczną utrzymywaną w szczelinach siłami pola magnetycznego, przy czym 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 otworu wewnętrznego.Also known from the Polish patent description No. 187 576 is a multi-stage seal with a magnetic liquid for rolling bearing of a shaft, built between two rolling bearings, having an axially polarized ring permanent magnet, fixedly connected to the housing, two pole pieces located on its both sides, multi-edged with a small gap seals the rotating surface and a magnetic liquid held in the gaps by the forces of the magnetic field, each pole unit forming a mount and alternately mounted in it 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 hole.

Ze zgłoszenia patentowego nr P-373 544 znane jest również wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną, w którym wielokrawędziowe nabiegunniki w postaci tulejek kołnierzowych o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L osadzone zarówno w obudowie, jak i na wale, przedzielone są magnesami trwałymi spolaryzowanymi osiowo, usytuowanymi pomiędzy nabiegunnikami w obudowie oraz pomiędzy nabiegunnikami na wale, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w promieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika osadzonego w obudowie a walcową powierzchnią nabiegunnika osadzonego na wale oraz pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika osadzonego na wale a walcową powierzchnią nabiegunnika osadzonego w obudowie.From patent application No. P-373 544 there is also a multi-stage seal with a magnetic liquid, in which multi-edge pole shoes in the form of flanged sleeves with a cross-section in the shape of the letter "L, embedded both in the housing and on the shaft, are separated by axially polarized permanent magnets, located between the pole pieces in the housing and between the pole pieces on the shaft, and the magnetic fluid is located in the radial gaps formed between the sealing lips of the pole piece mounted in the housing and the cylindrical surface of the pole piece mounted on the shaft and between the sealing lips of the pole piece mounted on the shaft and the cylindrical surface of the pole piece mounted in the housing.

Istota wielostopniowego uszczelnienia z cieczą magnetyczną według wynalazku, zawierającego tulejki kołnierzowe, magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, wielokrawędziowe nabiegunniki oraz ciecz magnetyczną polega na tym, że tulejki kołnierzowe i nabiegunniki osadzone są w obudowie lub na wale, a we wnękach wykonanych w tulejkach i w nabiegunnikach po stronie obudowy i wału umieszczone są magnesy trwałe usytuowane przemiennie biegunami N lub S względem powierzchni wału i obudowy, a ponadto kołnierze tulejek umieszczone są z luzem w wytoczeniach nabiegunników, tworząc promieniowe uszczelnienia labiryntowe, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników a zewnętrznymi lub wewnętrznymi powierzchniami walcowymi tulejek.The essence of the multistage seal with a magnetic liquid according to the invention, including flange sleeves, radially polarized permanent magnets, multi-edge pole shoes and magnetic fluid is that the collar sleeves and pole shoes are embedded in the housing or on the shaft, and in recesses made in sleeves and pole shoes on the side of of the housing and shaft, permanent magnets are placed alternately with the N or S poles in relation to the surface of the shaft and the housing, and moreover, the collars of the sleeves are placed loosely in the recesses of the pole shoes, creating radial labyrinth seals, and the magnetic fluid is located in the annular gaps formed between the sealing lips of the pole pieces and the outer or inner cylindrical surfaces of the sleeves.

Zaletą wielostopniowego uszczelnienia z cieczą magnetyczną według wynalazku, jest zwiększenie stopnia szczelności, dzięki wydłużeniu drogi przejścia czynnika uszczelnianego z przestrzeni roboczej do otoczenia.The advantage of the multistage sealing with a magnetic fluid according to the invention is an increase in the degree of tightness, thanks to the extension of the passage of the sealed medium from the working space to the environment.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju osiowym, przy czym fig. 1 przedstawia uszczelnienie z nieruchomymi nabiegunnikami, a fig. 2 uszczelnienie z ruchomymi nabiegunnikami.The subject matter of the invention is shown in the drawing in an axial half-section, where Fig. 1 shows a seal with fixed pole pieces, and Fig. 2 shows a seal with movable pole pieces.

Uszczelnienie składa się z trzech segmentów, każdy złożony z wielokrawędziowego nabiegunnika 3 tulejki kołnierzowej 4, pary magnesów trwałych 5, 6 lub 7, 8 spolaryzowanych promieniowo oraz cieczy magnetycznej 9. Tulejki 4 osadzone są na wale 1, a nabiegunniki 3 w obudowie (fig. 1) lub tulejki 4 osadzone są w obudowie 2, a nabiegunniki 3 na wale 1 (fig. 2). W wytoczeniach skrajnych nabiegunników 3 i tulejek 4 znajdują się magnesy trwałe 5, 6 skierowane biegunem N w stronę powierzchni wału 1, a w wytoczeniach środkowego nabiegunnika 3 i tulejki 4 znajdują się magnesy trwałe 7, 8 skierowane biegunem S w stronę powierzchni wału 1. Ciecz magnetyczna 9 znajduje się w pierścieniowych szczelinach o wysokości 5 utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników 3 a zewnętrznymi (fig. 1) lub wewnętrznymi (fig. 2) powierzchniami walcowymi tulePL 218 346 B1 jek 4. Ponadto, kołnierze 4a tulejek 4 usytuowane są z luzem w wytoczeniach nabiegunników 3 i tworzą promieniowe uszczelnienia labiryntowe. Zamknięte obwody magnetyczne Φ₁, Φ₂ utworzone są przez wał 1, obudowę 2, nabiegunniki 3, tulejki 4, magnesy 5, 6, 7, 8 oraz ciecz magnetyczną 9.The seal consists of three segments, each composed of a multi-edge pole piece 3 of a collar sleeve 4, a pair of permanent magnets 5, 6 or 7, 8 radially polarized and a magnetic liquid 9. The sleeves 4 are mounted on the shaft 1, and the pole pieces 3 in the housing (Fig. 1) or bushings 4 are mounted in the housing 2, and the pole shoes 3 are mounted on the shaft 1 (Fig. 2). In the recesses of the extreme pole pieces 3 and sleeves 4 there are permanent magnets 5, 6 directed with the N pole towards the surface of the shaft 1, and in the recesses of the middle pole piece 3 and sleeve 4 there are permanent magnets 7, 8 directed with the S pole towards the shaft surface 1. Magnetic liquid 9 is located in 5-height annular slots formed between the sealing projections of the pole pieces 3 and the outer (Fig. 1) or inner (Fig. 2) cylindrical surfaces of the sleeves 4. Moreover, the flanges 4a of the sleeves 4 are arranged with play in the grooves. pole pieces 3 and form radial labyrinth seals. Closed magnetic circuits Φ ₁ , Φ ₂ are formed by shaft 1, housing 2, pole shoes 3, bushings 4, magnets 5, 6, 7, 8 and magnetic fluid 9.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, w wyniku oddziaływania sił pola magnetycznego na ciecz magnetyczną 9, utrzymywana jest ona w małych szczelinach pomiędzy występami nabiegunników 3 i tulejkami, tworząc bariery uszczelniające dla czynnika roboczego. Ponadto, kołnierze tulejek usytuowane z luzem w wytoczeniach nabiegunników tworzą labirynt promieniowy, który stanowi dodatkową przeszkodę dla czynnika roboczego.In the operating conditions of the seal according to the invention, due to the influence of the magnetic field forces on the magnetic fluid 9, it is kept in small gaps between the protrusions of the pole pieces 3 and the sleeves, creating sealing barriers for the working medium. Moreover, the collars of the sleeves located with play in the recesses of the pole shoes form a radial labyrinth, which is an additional obstacle for the working medium.

Claims

Multistage seal with magnetic liquid according to the invention, containing flange sleeves, multi-edge pole shoes, radially polarized permanent magnets and a magnetic liquid, characterized in that the pole shoes (3) and collar sleeves (4) are mounted in the housing (2) or on the shaft (1), and in the recesses made in sleeves (4) and in pole pieces (3) on the housing and shaft side there are permanent magnets (5), (6), (7), (8) located alternately with N or S poles in relation to the shaft surface (1) and the housing (2), and moreover, the flanges (4a) of the sleeves (4) are placed with play in the recesses of the pole pieces (3), creating radial labyrinth seals, and the magnetic fluid (9) is located in the annular gaps formed between the sealing lips of the pole pieces (3) ) and the outer or inner cylindrical surfaces of the sleeves (4).