PL219517B1

PL219517B1 - Shaft vacuum passage with multistage magnetic fluid seal

Info

Publication number: PL219517B1
Application number: PL390576A
Authority: PL
Inventors: Włodzimierz Ochoński
Original assignee: Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2015-05-29
Also published as: PL390576A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest próżniowy przepust wału z wielostopniowym uszczelnieniem z cieczą magnetyczną i obracającym się układem magnetycznym, który znajduje zastosowanie w urządzeniach pracujących w warunkach wysokiej próżni.The subject of the invention is a vacuum shaft bushing with a multi-stage seal with a magnetic liquid and a rotating magnetic system, which is used in devices operating in high vacuum conditions.

Z opisu patentowego USA nr 4 995 622 oraz opisu wynalazku do świadectwa autorskiego SU nr 1 756 699 znany jest próżniowy przepust wału obrotowego z wielostopniowym 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 szczelinach pierścieniowych, utworzonych pomiędzy wewnętrznymi walcowymi powierzchniami pierścieni a wałem.US Patent No. 4,995,622 and the description of the invention to the SU copyright No. 1,756,699 disclose a rotary shaft vacuum bushing with a multi-stage 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 rozwiązaniu ujawnionym w opisie patentowym US nr 6 672 592 (fig. 2) zaproponowano, że na obracającym się wale umocowane są wielokrawędziowe nabiegunniki z umieszczonym między nimi magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznych, walcowych powierzchniach nabiegunników, a wewnętrzną, walcową powierzchnią obudowy.In the solution disclosed in US Patent No. 6,672,592 (Fig. 2) it has been proposed that multi-edge pole pieces with an axially polarized permanent magnet placed between them are mounted on the rotating shaft, and the magnetic fluid is contained in the annular gaps formed between the sealing lips situated on the outer cylindrical surfaces of the pole shoes and the inner cylindrical surface of the housing.

Z kolei w opisie patentowym US nr 5 975 536 opisano próżniowy przepust wału, uszczelniony cieczą magnetyczną, mający obracający się układ magnetyczny. W rozwiązaniu tym wielokrawędziowy nabiegunnik z występami uszczelniającymi, usytuowany pomiędzy łożyskami tocznymi w obudowie, stanowi integralną część wału. 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 wewnętrzną, cylindryczną powierzchnią komory dławnicowej w obudowie.In turn, U.S. Patent No. 5,975,536 describes a vacuum shaft passage sealed with a magnetic fluid having a rotating magnet system. In this solution, a multi-edge pole piece with sealing lips between the rolling bearings in the housing forms an integral part of the shaft. In the cavities made in the pole piece, axially polarized permanent magnets are placed, and the magnetic liquid is located in small gaps formed between the sealing lips of the pole piece and the inner, cylindrical surface of the stuffing box in the housing.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr PL 203 336 próżniowy przepust wału obrotowego 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 tulei osadzonej w obudowie i na tulei osadzonej na wale wykonane są występy uszczelniające, 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 szczelinach promieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi jednej tulei, a walcową powierzchnią drugiej tulei.A vacuum bushing for a rotary shaft with a ferromagnetic seal is also known from the Polish patent specification No. PL 203 336, 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 projections are made on the sleeve mounted in the housing and on the sleeve mounted on the shaft, each sleeve with 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.

Znany ze zgłoszenia nr P. 372 733 próżniowy przepust wału uszczelniany cieczą magnetyczną, zawierający wielokrawędziowe nabiegunniki, magnesy trwałe i ciecz magnetyczną charakteryzuje się tym, że nabiegunniki wykonane w postaci tulei kołnierzowych, jeden osadzony w obudowie, drugi osadzony na wale, mają występy uszczelniające, usytuowane na walcowych powierzchniach kołnierzy tulei oraz na środkowych częściach walcowych powierzchni obu tulei. W pierścieniowych wnękach, wykonanych w nabiegunnikach, umieszczone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach promieniowych, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi obu nabiegunników oraz w szczelinach promieniowych pomiędzy występami na kołnierzu nieruchomego nabiegunnika a wałem i w szczelinach pomiędzy występami na kołnierzu ruchomego nabiegunnika a obudową.The vacuum shaft bushing sealed with a magnetic liquid, known from the application No. 372 733, containing multi-edge pole pieces, permanent magnets and a magnetic liquid, is characterized by the fact that the pole pieces are made in the form of flanged sleeves, one is embedded in the housing, the other is mounted on the shaft, with sealing lips, located on the cylindrical surfaces of the sleeve flanges and on the central parts of the cylindrical surfaces of both sleeves. In the annular recesses made in the pole shoes, radially polarized permanent magnets are placed, and the magnetic fluid is located in the radial gaps formed between the sealing lips of both pole shoes and in the radial gaps between the protrusions on the flange of the fixed pole piece and the shaft and in the gaps between the protrusions on the flange of the movable pole piece and the casing.

Istota próżniowego przepustu wału, zawierającego osadzone na wale wielokrawędziowe nabiegunniki, przedzielone magnesami trwałymi spolaryzowanymi osiowo oraz ciecz magnetyczną, polega na tym, że występy uszczelniające nabiegunników usytuowane są na ich zewnętrznych powierzchniach walcowych, a od strony wewnętrznych powierzchni walcowych nabiegunników usytuowane są zbiorniczki na ciecz magnetyczną, połączone poprzecznymi kanalikami ze szczelinami roboczymi. Ciecz magnetyczna wypełnia zbiorniczki i kanaliki, a także znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników a wewnętrzną, walcową powierzchnią obudowy.The essence of the shaft vacuum bushing containing multi-edge pole pieces mounted on the shaft, separated by axially polarized permanent magnets and a magnetic liquid, consists in the fact that the sealing lips of the pole pieces are located on their external cylindrical surfaces, and on the side of the internal cylindrical surfaces of the pole pieces there are reservoirs for magnetic liquid , connected by transverse channels with working slots. The magnetic fluid fills the reservoirs and channels, and is also contained in the annular gaps formed between the sealing lips on the pole pieces and the inner cylindrical surface of the housing.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju wzdłużnym.The subject of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing in a longitudinal half-section.

Przepust składa się z obudowy 2, w której pomiędzy dwoma łożyskami tocznymi 3 umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki 5 osadzone na wale 1 i przedzielone magnesami trwałymi 4 spolaryzowanymi osiowo. Nabiegunniki 5 mają występy uszczelniające, usytuowane na ich zewnętrznychThe bushing consists of a housing 2 in which, between two rolling bearings 3, multi-edged pole shoes 5 are mounted on the shaft 1 and separated by axially polarized permanent magnets 4. The pole pieces 5 have sealing protrusions situated on their outer sides

PL 219 517 B1 walcowych powierzchniach, a ponadto od strony wewnętrznych powierzchni walcowych nabiegunników 5 usytuowane są zbiorniczki 7 wypełnione cieczą magnetyczną 6, które połączone są ze szczelinami roboczymi za pomocą poprzecznych kanalików 8. Ciecz magnetyczna 6 wypełnia zbiorniczki 7 i kanaliki 8, a także znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników 5 a wewnętrzną, walcową powierzchnią obudowy 2. Nabiegunniki 5 uszczelnione są względem wału 1 za pomocą pierścieni uszczelniających 9 typu „O”.On the cylindrical surfaces, and on the side of the inner cylindrical surfaces of the pole pieces 5, there are tanks 7 filled with magnetic fluid 6, which are connected to the working slots by means of transverse channels 8. The magnetic fluid 6 fills the tanks 7 and channels 8, and also finds in the annular gaps formed between the sealing projections of the pole pieces 5 and the inner cylindrical surface of the housing 2. The pole pieces 5 are sealed against the shaft 1 by O-rings 9.

W warunkach eksploatacji przepustu według wynalazku, w wyniku oddziaływania siły pola magnetycznego oraz siły odśrodkowej na ciecz magnetyczną 6, utrzymywana jest ona w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników 5 a obudową 2, tworząc bariery dla czynnika uszczelnianego. W przypadku wystąpienia przebicia uszczelnienia ciecz magnetyczna 6 zostaje wyrzucona ze szczelin roboczych i wówczas na skutek działania siły odśrodkowej następuje uzupełnienie jej ze zbiorniczków 7, co zapewnia dalszą szczelność przepustu.In the operating conditions of the bushing according to the invention, due to the effect of the magnetic field force and the centrifugal force on the magnetic fluid 6, it is held in the annular gaps between the sealing lips of the pole pieces 5 and the housing 2, creating barriers for the sealed medium. In the event of a breakdown of the seal, the magnetic fluid 6 is thrown out of the working gaps and then, due to the centrifugal force, it is refilled from the reservoirs 7, which ensures further tightness of the passage.

Wykaz oznaczeń na rysunkuList of symbols in the drawing

- wał,- shaft,

- obudowa,- housing,

- łożysko toczne,- rolling bearing,

- magnes trwały,- permanent magnet,

- wielokrawędziowy nabiegunnik,- multi-edged pole piece,

- ciecz magnetyczna,- magnetic liquid,

- zbiorniczek z cieczą magnetyczną,- a reservoir with a magnetic liquid,

- kanalik,- channel,

- pierścień uszczelniający typu „O”.- O-ring.

Claims

A vacuum shaft bushing with a multi-stage seal with a magnetic liquid and a rotating magnetic system, containing multi-edge pole pieces mounted on the shaft, separated by axially polarized permanent magnets, and a magnetic liquid, characterized in that the sealing lips of the pole pieces (5) are located on their outer cylindrical surfaces, and on the side of their internal cylindrical surfaces there are reservoirs (7) for the magnetic fluid (6), connected by transverse channels (8) with the working slots, while the magnetic fluid (6) fills the reservoirs (7) and channels (8) and also finds in the annular gaps formed between the sealing projections of the pole pieces (5) and the inner, cylindrical surface of the housing (2).