PL227803B1

PL227803B1 - Hybrid packing of elements with rotary or reciprocating motion

Info

Publication number: PL227803B1
Application number: PL412802A
Authority: PL
Inventors: Włodzimierz Ochoński
Original assignee: Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie; Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2018-01-31
Also published as: PL412802A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowe uszczelnienie dla elementów o ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym, stanowiące połączenie uszczelnienia dławnicowego i uszczelnienia z cieczą magnetyczną, które stosowane jest w budowie maszyn i urządzeń do uszczelniania wałów lub tłoczysk.The subject of the invention is a hybrid seal for rotating or reciprocating elements, which is a combination of a stuffing box seal and a magnetic liquid seal, which is used in the construction of machines and devices for sealing shafts or piston rods.

Znane jest z opisu patentowego PL 195 697 B1 uszczelnienie dławnicowe wału, w którym pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi oraz na dnie komory umieszczone są nabiegunniki w postaci pierścieni z występami uszczelniającymi, a ponadto uszczelnienie wyposażone jest w co najmniej jeden magnes trwały spolaryzowany promieniowo, usytuowany pomiędzy dwoma nabiegunnikami, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach promieniowych, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a powierzchnią wału oraz w szczelinie promieniowej pomiędzy wewnętrzną powierzchnią walcową magnesu, a powierzchnią wału.There is known from the patent specification PL 195 697 B1 a shaft gland seal in which pole shoes in the form of rings with sealing lips are placed between the sealing rings and at the bottom of the chamber, and in addition, the seal is equipped with at least one radially polarized permanent magnet, located between two pole pieces and the magnetic fluid is located in the radial gaps formed between the sealing projections of the pole pieces and the shaft surface and in the radial gap between the inner cylindrical surface of the magnet and the shaft surface.

Znane jest również z opisu patentowego PL 208 631 B1 hybrydowe uszczelnienie wału, złożone co najmniej: z jednego z magnesu trwałego, nabiegunnika, cieczy magnetycznej oraz pakietu pierścieni uszczelniających, umieszczonych w komorze dławnicowej i dociśniętych dławikiem. Uszczelnienie to charakteryzuje się tym, że wewnątrz stopniowanej komory, pomiędzy dwoma pakietami pierścieni uszczelniających, umieszczony jest dławik wewnętrzny w postaci wydrążonej tulei, w której osadzony jest magnes trwały spolaryzowany promieniowo i wielokrawędziowy nabiegunnik, a na wewnętrznej, walcowej powierzchni tego dławika usytuowane są występy uszczelniające, zaś w szczelinach promieniowych, utworzonych pomiędzy występami dławika i nabiegunnika, a wałem znajduje się ciecz magnetyczna.Also known from the patent specification PL 208 631 B1 is a hybrid shaft seal, consisting of at least one of a permanent magnet, a pole piece, a magnetic liquid and a packet of sealing rings placed in a stuffing box and tightened with a gland. This seal is characterized by the fact that inside the stepped chamber, between two packets of sealing rings, there is an internal gland in the form of a hollow sleeve, in which a radially polarized permanent magnet and a multi-edge pole piece are embedded, and on the inner, cylindrical surface of the gland, sealing lips are located. and in the radial gaps formed between the protrusions of the gland and the pole piece and the shaft, a magnetic fluid is present.

Istota uszczelnienia według wynalazku zawierającego miękkie pierścienie uszczelniające, wielokrawędziowe nabiegunniki, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo oraz promieniowo i ciecz magnetyczną polega na tym, że w komorze dławnicowej obudowy znajdują się miękkie pierścienie uszczelniające, pomiędzy którymi umieszczone są w części środkowej wielokrawędziowe nabiegunniki o przekroju poprzecznym prostokątnym, przedzielone magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo, a pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi usytuowanymi od strony dławika i od strony dna komory umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L”, a w ich wytoczeniach położonych od strony obudowy znajdują się magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, przy czym jeden z tych magnesów jest ustawiony w układzie biegunów N-S, a drugi - w układzie biegunów S-N względem osi wału. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi, wykonanymi na wewnętrznych powierzchniach walcowych wielokrawędziowych nabiegunników, a powierzchnią wału.The essence of the seal according to the invention containing soft sealing rings, multi-edge pole pieces, permanent magnets polarized axially and radially and a magnetic liquid consists in the fact that in the stuffing box of the housing there are soft sealing rings, between which are placed in the middle part multi-edge pole pieces with a rectangular cross-section, separated by an axially polarized permanent magnet, and between the sealing rings located on the side of the gland and on the bottom of the chamber, there are multi-edged pole pieces with a cross-section in the shape of the letter "L", and in their recesses located on the housing side there are radially polarized permanent magnets, one of which of these magnets is positioned in the NS pole system, and the other - in the SN pole system with respect to the shaft axis. The magnetic fluid is contained in annular gaps formed between the sealing projections made on the internal cylindrical surfaces of multi-edge pole pieces and the shaft surface.

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.

Uszczelnienie składa się z dławika 3, czterech miękkich pierścieni uszczelniających 4, magnesu trwałego 5 spolaryzowanego osiowo, magnesów trwałych 6 i 7 spolaryzowanych promieniowo, dwóch wielokrawędziowych nabiegunników 8 o przekroju poprzecznym prostokątnym, dwóch wielokrawędziowych nabiegunników 9 o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L” oraz cieczy magnetycznej 10. W komorze dławnicowej obudowy 2 znajdują się miękkie pierścienie uszczelniające 4, pomiędzy którymi umieszczone są w części środkowej wielokrawędziowe nabiegunniki 8 o przekroju poprzecznym prostokątnym, przedzielone magnesem trwałym 5 spolaryzowanym osiowo, a pomiędzy pierścieni ami uszczelniającymi 4 usytuowanymi od strony dławika 3 i od strony dna komory umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki 9 o przekroju poprzecznym w kształcie litery „L”. W ich wytoczeniach położonych od strony obudowy 2 znajdują się magnesy trwałe 6 i 7 spolaryzowane promieniowo, przy czym magnes 6 jest ustawiony w układzie biegunów S-N, a magnes 7 - w układzie biegunów N-S względem osi wału 1. Ciecz magnetyczna 10 znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi, wykonanymi na wewnętrznych powierzchniach walcowych wielokrawędziowych nabiegunników 8 i 9, a powierzchnią wału 1. Pierścienie uszczelniające 11 typu „O” usytuowane w gniazdach na zewnętrznych powierzchniach walcowych wielokrawędziowych nabiegunników 8 i 9 stanowią dodatkowe uszczelnienie pomiędzy obudową 2, a wielokrawędziowymi nabiegunnikami 8 i 9. Jeden zamknięty obwód magnetyczny Φ1 utworzony jest przez magnes trwały 5, wielokrawędziowe nabiegunniki 8, ciecz magnetyczną 10 i wał 1, a drugi zamknięty obwód magnetyczny Φ2 tworzą magnesy trwałe 6 i 7, wielokrawędziowe nabiegunniki 9, ciecz magnetyczna 10 i wał 1.The seal consists of a gland 3, four soft sealing rings 4, an axially polarized permanent magnet 5, a radially polarized permanent magnet 6 and 7, two multi-edge pole pieces 8 with a rectangular cross-section, two multi-edge pole pieces 9 with an "L" -shaped cross-section and magnetic fluid 10. In the stuffing box of the casing 2 there are soft sealing rings 4, between which there are multi-edged pole pieces 8 with a rectangular cross-section in the middle, separated by a permanent magnet 5 axially polarized, and between sealing rings 4 located on the side of the gland 3 and at the bottom of the chamber there are multi-edged pole shoes 9 with L-shaped cross-section. In their extrusions located on the side of the housing 2 there are permanent magnets 6 and 7 polarized radially, with the magnet 6 positioned in the SN pole system, and the magnet 7 - in the NS pole system relative to the shaft axis 1. The magnetic fluid 10 is located in the annular slots formed between the sealing projections made on the inner cylindrical surfaces of multi-edge pole pieces 8 and 9 and the shaft surface 1. O-rings 11 located in the seats on the outer cylindrical surfaces of multi-edge pole pieces 8 and 9 provide an additional seal between the housing 2 and the multi-edge pole pieces 8 and 9. One closed magnetic circuit Φ1 is formed by a permanent magnet 5, multi-edge pole pieces 8, magnetic fluid 10 and shaft 1, and the other closed magnetic circuit Φ2 is formed by permanent magnets 6 and 7, multi-edge pole pieces 9, magnetic fluid 10 and shaft 1 .

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, w wyniku oddziaływania sił pola magnetycznego na ciecz magnetyczną 10, utrzymywana jest ona w szczelinach pierścieniowychUnder the operating conditions of the seal according to the invention, it is held in the annular gaps due to the influence of the magnetic field forces on the magnetic fluid 10.

PL 227 803 B1 pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników 8 i 9, a wałem 1, tworząc bariery uszczelniające dla czynnika roboczego. Ponadto dociśnięcie powoduje ściśnięcie miękkich pierścieni uszczelniających 4, co zapewnia powstanie odpowiednich nacisków stykowych na powierzchniach uszczelnianych i chroni uszczelnienia z cieczą magnetyczną przed utratą szczelności przy ruchu obrotowym lub posuwisto-zwrotnym elementu uszczelnianego. Dzięki zastosowaniu cieczy magnetycznej o dobrych własnościach smarnych, uzyskuje się także znacznie zmniejszenie oporów ruchu.Between the sealing lips of multi-edge pole pieces 8 and 9 and the shaft 1, creating sealing barriers for the working medium. In addition, the pressing causes the soft sealing rings 4 to be compressed, which ensures the creation of appropriate contact pressures on the sealing surfaces and protects the magnetic fluid seals against loss of tightness during rotation or reciprocating movement of the sealed element. Thanks to the use of a magnetic fluid with good lubricating properties, the resistance to movement is also significantly reduced.

Claims

1. Hybrid seal for rotating or reciprocating elements containing soft sealing rings, multi-edged pole shoes, axially and radially polarized permanent magnets and a magnetic liquid, characterized in that in the stuffing box of the housing (2) there are soft sealing rings (4) between which there are multi-edged pole pieces (8) with a rectangular cross-section in the middle, separated by a permanent magnet (5), axially polarized, and between the sealing rings (4) located on the side of the gland (3) and on the bottom of the chamber there are multi-edge pole pieces (9) with an L-shaped cross-section, and in their extensions located on the side of the housing (2) there are radially polarized permanent magnets (6 and 7), with one of these magnets (6) positioned in the MV pole configuration , and the second magnet (7) - in the NS pole system with respect to the shaft axis (1), and the magnetyc fluid Known (10) is located in the annular gaps formed between the sealing projections made on the inner cylindrical surfaces of multi-edge pole pieces (8 and 9) and the surface of the shaft (1).