Przedmiotem wynalazku jest wysokoobrotowy przepust wału z wielostopniowym uszczelnieniem z cieczą magnetyczną dla urządzeń, stosowanych w technice wysokiej próżni.
Znany jest z książki M.Browna pt. Seals and Sealing Handbook, Elsevier Advanced Technology, Oxford, 1995, str. 399, rys. 3, przepust wału obrotowego z uszczelnieniem cieczą magnetyczną i układem chłodzenia, złożony z dwóch nabiegunników, przedzielonych magnesem trwałym, osadzonych w obudowie, wału z występami uszczelniającymi, wykonanymi na jego powierzchni walcowej oraz cieczy magnetycznej znajdującej się w małych szczelinach pierścieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi, a wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi nabiegunników. Układ chłodzenia uszczelnienia stanowią dwie komory w postaci obwodowych rowków wykonanych w nabiegunnikach, do których doprowadzany jest z zewnątrz czynnik chłodzący. Znany jest także z opisu patentowego JP 4321881 przepust wału z wielostopniowym uszczelnieniem cieczą magnetyczną i układem chłodzenia, w którym pakiet uszczelniający, złożony z nabiegunników, przedzielonych magnesami trwałymi, umieszczony jest wewnątrz obudowy, pomiędzy łożyskami tocznymi. W jednej z wersji wykonania nabiegunniki wraz z magnesami umieszczone są w obudowie, a w drugiej - na obracającym się wale, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi obudowy lub wału. Ponadto w obudowie, na długości uszczelnienia, wykonana jest komora, do której doprowadzany jest z zewnątrz czynnik chłodzący. Z opisu patentowego US 4995622 znany jest przepust wału wysokoobrotowego 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 szczelinach pierścieniowych, utworzonych pomiędzy wewnętrznymi walcowymi powierzchniami pierścieni, a wałem. Ponadto na obudowie przepustu osadzona jest tulejka z obwodową komorą, do której doprowadzany jest czynnik chłodzący. Ponadto z polskiego opisu patentowego nr 192645 znane jest uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wałów wysokoobrotowych, zawierające magnesy trwałe, dwa nabiegunniki, tuleję z występami uszczelniającymi i ciecz magnetyczną, przy czym magnesy są umieszczone w pierścieniu nośnym o przekroju poprzecznym w kształcie litery T, wykonanym z materiału niemagnetycznego i umocowanym na odsadzeniach nabiegunników. Przestrzeń utworzona pomiędzy obudową, nabiegunnikami i pierścieniem nośnym stanowi komorę, do której jest doprowadzany czynnik chłodzący. Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 203336 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 wielokrawędziowymi nabiegunnikami oraz ciecz magnetyczną, który charakteryzuje się tym, że na tulejach, jednej osadzonej w obudowie i drugiej osadzonej na wale wykonane są wielokrawędziowe nabiegunniki, przy czym każda tuleja wraz z nabiegunnikami stanowi oddzielną całość, zaś magnesy umieszczone są w pierścieniowych wnękach, wykonanych w każdej tulei pomiędzy nabiegunnikami.
Istota przepustu według wynalazku złożonego z dwóch tulejek kołnierzowych, wielokrawędziowych nabiegunników, magnesów trwałych spolaryzowanych osiowo i cieczy magnetycznej polega na tym, że tulejka umocowana w obudowie ma kołnierz skierowany w stronę wału, natomiast tulejka osadzona na wale ma kołnierz skierowany w stronę obudowy, a na zewnętrznej powierzchni walcowej tulejki osadzonej w obudowie wykonany jest obwodowy rowek śrubowy. Ponadto w przestrzeni powstałej pomiędzy tulejkami umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki przedzielone magnesami trwałymi, umocowane w nieruchomej tulejce i skierowane występami uszczelniającymi w stronę wału lub na ruchomej tulejce z występami uszczelniającymi skierowanymi w stronę obudowy, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a odpowiednimi powierzchniami cylindrycznymi tulejek kołnierzowych.
Wysokoobrotowy przepust wału z wielostopniowym uszczelnieniem cieczą magnetyczną uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju wzdłużnym, przy czym fig. 1 przedstawia przepust z uszczelnieniem umieszczonym w nieruchomej tulejce kołnierzowej, a fig. 2 przedstawia przepust z uszczelnieniem umocowanym na ruchomej tulejce kołnierzowej. W obudowie 2 przepustu, pomiędzy łożyskami tocznymi 3, na których osadzono wał 1, umieszczona jest tulejka kołnierzowa 4, której kołnierz 4a skierowany jest w stronę wału 1 i tulejka kołnierzowa 5 osadzona na
PL 220 983 B1 wale 1, której kołnierz 5a skierowany jest w stronę obudowy 2. Na zewnętrznej powierzchni walcowej tulejki 4 wykonany jest obwodowy rowek śrubowy 9, do którego doprowadzana jest przez wlot 10 ciecz chłodząca, a następnie odprowadzana na zewnątrz przez wylot 11. W przestrzeni powstałej pomiędzy tulejkami 4 i 5 umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki 7, przedzielone magnesami trwałymi 6 spolaryzowanymi osiowo, umocowane w nieruchomej tulejce 4 i skierowane występami uszczelniającymi w stronę wału 1 (fig. 1) lub w ruchomej tulejce 5 z występami uszczelniającymi skierowanymi w stronę obudowy 2 (fig. 2). Ciecz magnetyczna 8 znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników 7, a odpowiednimi powierzchniami cylindrycznymi tulejek kołnierzowych 4 i 5. W warunkach eksploatacji przepustu według wynalazku, w wyniku oddziaływania sił pola magnetycznego na ciecz magnetyczną 8, utrzymywana jest ona w małych szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami nabiegunników 7, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi tulejek kołnierzowych 4 i 5, tworząc bariery uszczelniające dla czynnika roboczego, zaś ciecz chłodząca doprowadzana z zewnątrz wlotem 10 do obwodowego rowka śrubowego 9 w nieruchomej tulejce kołnierzowej 4, zapewnia utrzymanie odpowiedniej temperatury w uszczelnieniu.