PL230874B1

PL230874B1 - Hybrid sealing for a vertically arranged shaft

Info

Publication number: PL230874B1
Application number: PL417892A
Authority: PL
Inventors: Lech Rowiński; Leszek Matuszewski
Original assignee: Politechnika Gdanska
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-12-31
Also published as: PL417892A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym, złożone z uszczelnienia labiryntowego oraz uszczelnień z cieczą magnetyczną, przeznaczone dla maszyn i urządzeń o ruchu obrotowym, pracujących w środowisku cieczy lub gazu.The subject of the invention is a hybrid seal for a shaft in a vertical arrangement, consisting of a labyrinth seal and seals with a magnetic liquid, intended for machines and devices with rotary motion operating in a liquid or gas environment.

Z opisu patentowego PL210736 znane jest uszczelnienie hybrydowe wału pionowego, w którym kołnierz obudowy i tuleja kołnierzowa osadzona na wale, posiadają występy usytuowane na ich wewnętrznych powierzchniach czołowych, tworzące uszczelnienie labiryntowe osiowe, zaś w szczelinie pomiędzy skrajnym, zewnętrznym występem tulei kołnierzowej, a skrajną zewnętrzną wnęką w obudowie oraz w szczelinie pomiędzy skrajnym wewnętrznym występem obudowy, a skrajną wewnętrzną wnęką w tulei kołnierzowej znajduje się ciecz magnetyczna, natomiast magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo jeden w układzie N-S, a drugi w układzie S-N względem osi wału, znajdują się we wnękach wykonanych w kołnierzach obudowy i tulei na ich zewnętrznych powierzchniach czołowych.From the patent description PL210736 a hybrid seal for a vertical shaft is known, in which the housing flange and the collar sleeve mounted on the shaft have protrusions located on their internal faces, creating an axial labyrinth seal, and in the gap between the outermost protrusion of the collar sleeve and the outer extreme a recess in the housing and in the gap between the extreme internal projection of the housing and the extreme internal recess in the flange sleeve there is a magnetic liquid, while radially polarized permanent magnets, one in the NS system and the other in the SN system with respect to the shaft axis, are located in recesses made in the flanges housings and sleeves on their outer faces.

Z opisu patentowego PL216857 znane jest też uszczelnienie hybrydowe dla wału pionowego, zawierające obudowę, stopniowaną tuleję kołnierzową, wielokrawędziowe nabiegunniki, magnesy trwałe i ciecz magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że w wytoczeniu tulei kołnierzowej lub obudowy uszczelnienia osadzone są wielokrawędziowe nabiegunniki z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych lub zewnętrznych powierzchniach walcowych, a ponadto we wnękach nabiegunników wykonanych od ich zewnętrznych lub wewnętrznych powierzchni walcowych umieszczone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, przy czym jeden usytuowany jest w układzie N-S, a drugi w układzie S-N względem osi wału, zaś w szczelinach pierścieniowych, utworzonych pomiędzy występami nabiegunników, a odpowiednią powierzchnią walcową wytoczenia w tulei kołnierzowej lub w obudowie uszczelnienia znajduje się ciecz magnetyczna.The patent description PL216857 also describes a hybrid seal for a vertical shaft, including a housing, a stepped collar sleeve, multi-edge pole shoes, permanent magnets and a magnetic liquid, which is characterized by the fact that multi-edge pole pieces with sealing lugs made of radially polarized permanent magnets are placed on their internal or external cylindrical surfaces, and in the recesses of the pole pieces made from their external or internal cylindrical surfaces, one is located in the NS system, the other in the SN system with respect to the shaft axis, and in the annular slots a magnetic fluid is provided between the protrusions of the pole shoes and the corresponding cylindrical surface of the recess in the flange sleeve or in the seal housing.

Znane jest także z opisu patentowego PL217813 uszczelnienie hybrydowe dla wału w układzie pionowym, które składa się z dwóch stopniowanych tulejek kołnierzowych, jednej ruchomej osadzonej na wale, drugiej nieruchomej osadzonej w obudowie, przy czym obie tulejki na czołowych powierzchniach kołnierzy mają pierścieniowe występy i wnęki, tworzące uszczelnienie labiryntowe osiowe, a w wytoczeniach nieruchomej tulejki, po obu stronach przegrody umieszczone są magnesy trwałe spolaryzowane osiowo oraz przylegające do nich wielokrawędziowe nabiegunniki, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a cylindryczną powierzchnią tulejki osadzonej na wale.There is also known from the patent description PL217813 a hybrid seal for a shaft in a vertical configuration, which consists of two stepped flange sleeves, one movable mounted on the shaft, the other stationary mounted in the housing, both sleeves on the front surfaces of the flanges have annular projections and recesses, forming an axial labyrinth seal, and in the recesses of the fixed sleeve, on both sides of the partition, there are axially polarized permanent magnets and multi-edged pole shoes adjacent to them, and the magnetic liquid is located in the gaps formed between the sealing lips of the pole shoes and the cylindrical surface of the sleeve mounted on the shaft.

Uszczelnienie hybrydowe wału pionowego przedstawione w opisie patentowym PL220187, zawierające dwie stopniowane tulejki kołnierzowe, jedną ruchomą osadzoną na wale, drugą nieruchomą osadzoną w obudowie, przy czym obie tulejki na czołowych powierzchniach kołnierzy mają pierścieniowe występy i wnęki, tworzące uszczelnienie labiryntowe osiowe, charakteryzuje się tym, że pomiędzy pierścieniami łożyska tocznego, osadzonego na wale i w obudowie, a tulejkami kołnierzowymi, umieszczone są pierścieniowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, przy czym jeden z nich ustawiony biegunem S, a drugi biegunem N względem powierzchni bocznych pierścieni łożyska. Tulejki kołnierzowe wyposażone są w występy uszczelniające wykonane na zewnętrznej powierzchni cylindrycznej tulejki ruchomej i na wewnętrznej powierzchni cylindrycznej tulejki nieruchomej, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi tulejek kołnierzowych.A hybrid seal for a vertical shaft presented in patent description PL220187, containing two stepped flange sleeves, one movable seated on the shaft, the other stationary seated in the housing, both sleeves on the flanges' faces have annular protrusions and recesses, forming an axial labyrinth seal, is characterized by this that axially polarized ring permanent magnets are placed between the rings of the rolling bearing mounted on the shaft and in the housing, and the collar sleeves, one of them oriented with the S pole and the other with the N pole in relation to the side surfaces of the bearing rings. The flanged sleeves are equipped with sealing lips made on the outer surface of the cylindrical movable sleeve and on the inner surface of the cylindrical fixed sleeve, and the magnetic fluid is in annular gaps formed between the sealing lips of the flanged sleeves.

W zgłoszeniu patentowym P-399007 przedstawiono inne rozwiązanie hybrydowego uszczelnienia wału pionowego, które charakteryzuje się tym, że ma przegrodę z występem osadzoną w obudowie i przylegającą do zewnętrznego pierścienia łożyska tocznego, przy czym występ przegrody umieszczony jest z luzem we wnęce tulei kołnierzowej osadzonej na wale, a na zewnętrznej powierzchni walcowej tulei osadzone są nabiegunniki przedzielone magnesem, które opierają się na kołnierzu tulei, przy czym występy uszczelniające nabiegunników skierowane są w stronę gniazda obudowy, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach utworzonych pomiędzy występami nabiegunników, a walcową powierzchnią gniazda obudowy.Patent application P-399007 presents another solution of a hybrid seal for a vertical shaft, which is characterized in that it has a bar with a projection embedded in the housing and adjacent to the outer ring of a rolling bearing, the projection of the bar being placed with play in the recess of a flanged sleeve seated on the shaft. , and mounted on the outer surface of the cylindrical sleeve are pole shoes separated by a magnet, which rest on the collar of the sleeve, the sealing lips of the pole pieces facing the housing seat, and the magnetic fluid is located in the gaps formed between the studs of the pole shoes and the cylindrical surface of the housing seat.

Jeszcze inne rozwiązanie hybrydowego uszczelnienia dla wału w układzie pionowym przedstawiono w zgłoszeniu patentowym P-401644, w którym stopniowana tuleja osadzona na wale jest dzielona i składa się z dwóch elementów, z których jeden przylegający do łożyska posiada pierścieniową przegrodę skierowaną w stronę obudowy, a druga stopniowana tuleja osadzona w obudowie posiada pierścieniową przegrodę skierowaną w stronę wału, przy czym tuleja nieruchoma i jeden element tulei ruchomej, wyposażone są w pierścieniowe występy i pierścieniowe wnęki usytuowane na powierzchniachYet another solution of a hybrid seal for a shaft in a vertical arrangement is presented in the patent application P-401644, in which the stepped sleeve mounted on the shaft is divided and consists of two elements, one of which adjacent to the bearing has an annular partition facing the housing, and the other the stepped sleeve embedded in the housing has an annular partition facing the shaft, while the stationary sleeve and one element of the movable sleeve are equipped with annular protrusions and annular recesses located on the surfaces

PL 230 874 Β1 czołowych ich kołnierzy, tworząc uszczelnienie labiryntowe osiowe, a w otworach rozmieszczonych obwodowo, wykonanych w przegrodach tulei, osadzone są walcowe magnesy trwałe. Ponadto po obu stronach przegród umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami nieruchomych nabiegunników, a odpowiednią zewnętrzną powierzchnią cylindryczną elementu stopniowanej tulei kołnierzowej ruchomej oraz w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami nabiegunników ruchomych, a odpowiednią wewnętrzną powierzchnią cylindryczną stopniowanej tulei kołnierzowej nieruchomej.PL 230 874 Β1 of their front flanges, forming an axial labyrinth seal, and cylindrical permanent magnets are mounted in the circumferential holes made in the sleeve partitions. Moreover, on both sides of the partitions, multi-edged pole shoes are placed, and the magnetic fluid is located in the annular gaps formed between the projections of the stationary pole shoes and the corresponding outer cylindrical surface of the stepped element of the movable flange sleeve and in the annular gaps formed between the projections of the movable pole shoes and the corresponding inner cylindrical surface stepped fixed flange bush.

Hybrydowe uszczelnienie dla wału w układzie pionowym, zawierające pokrywę nieruchomą, pokrywę ruchomą, tulejkę kołnierzową, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki i ciecz magnetyczną charakteryzuje się według wynalazku tym, że pokrywa nieruchoma osadzona jest w obudowie, pokrywa ruchoma osadzona jest na wale pionowym, przy czym obie pokrywy wyposażone są w pierścieniowe występy i pierścieniowe wnęki, usytuowane na ich powierzchniach czołowych, tworzące uszczelnienie labiryntowe osiowe. Pokrywa nieruchoma posiada od strony wału cylindryczne wytoczenia o średnicach wzrastających w kierunku łożyska tocznego. W komorze powstałej pomiędzy pokrywą nieruchomą, łożyskiem, wałem i pokrywą ruchomą, umieszczona jest tulejka kołnierzowa osadzona na wale, wyposażona w kołnierz położony w jej dolnej części. Nabiegunniki przedzielone magnesami, osadzone na walcowej powierzchni tulejki, usytuowane są nad kołnierzem. Na zewnętrznych, walcowych powierzchniach kołnierza tulejki i wielokrawędziowych nabiegunników wykonane są występy uszczelniające. Kołnierz tulejki i wielokrawędziowe nabiegunniki umieszczone są w odpowiednich wytoczeniach pokrywy nieruchomej. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi kołnierza tulejki i nabiegunników, a wewnętrznymi, walcowymi powierzchniami wytoczeń w pokrywie nieruchomej.The hybrid seal for a vertical shaft, including a fixed cover, a movable cover, a flanged sleeve, axially polarized permanent magnets, multi-edge pole shoes and a magnetic liquid, is characterized according to the invention by the fact that the fixed cover is embedded in the housing, the movable cover is mounted on the vertical shaft, both covers are provided with annular projections and annular recesses located on their faces, forming an axial labyrinth seal. The fixed cover has cylindrical recesses on the shaft side with diameters increasing towards the rolling bearing. In the chamber created between the fixed cover, the bearing, the shaft and the movable cover, there is a flanged sleeve mounted on the shaft, equipped with a flange located in its lower part. Pole pieces separated by magnets, mounted on the cylindrical surface of the sleeve, are located above the flange. Sealing protrusions are provided on the outer cylindrical surfaces of the sleeve flange and the multi-edge pole pieces. The sleeve collar and multi-edge pole shoes are placed in the appropriate recesses of the fixed cover. The magnetic fluid is contained in the annular gaps formed between the sealing projections of the sleeve flange and pole pieces and the internal, cylindrical recess surfaces in the fixed cover.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku w przekroju osiowym.The subject of the invention is explained in more detail in an exemplary embodiment in the drawing in an axial section.

Uszczelnienie składa się z pokrywy nieruchomej 5 umocowanej w obudowie 2, pokrywy ruchomej 11 i tulejki kołnierzowej 4 osadzonych na wale pionowym 1, magnesów trwałych 6, 8 spolaryzowanych osiowo, wielokrawędziowych nabiegunników 7, 9 i cieczy magnetycznej 10. Pokrywy 5,11 wyposażone są w pierścieniowe występy 5a, 11 a oraz pierścieniowe wnęki 5b, 11 b, usytuowane na ich powierzchniach czołowych, tworzące w stanie zmontowanym uszczelnienie labiryntowe osiowe. Ponadto, pokrywa nieruchoma 5 posiada od strony wału 1, cylindryczne wytoczenia o średnicach wzrastających w kierunku łożyska tocznego 3, a w komorze powstałej pomiędzy pokrywą nieruchomą 5, łożyskiem 3, wałem 1 i pokrywą ruchomą 11, umieszczona jest tulejka kołnierzowa 4 osadzona na wale 1, wyposażona w kołnierz, położony w jej dolnej części, a nabiegunniki 7, 9 przedzielone magnesami 6, 8, osadzone na walcowej powierzchni tulejki 4, usytuowane są nad kołnierzem. Na zewnętrznych, walcowych powierzchniach kołnierza tulejki 4 i wielokrawędziowych nabiegunników 7, 9 wykonane są występy uszczelniające, a kołnierz tulejki 4 i wielokrawędziowe nabiegunniki 7, 9 umieszczone są w odpowiednich wytoczeniach pokrywy nieruchomej 5, zaś ciecz magnetyczna 10 znajduje się w pierścieniowych szczelinach δ, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi kołnierza tulejki 4 i nabiegunników 7, 9, a wewnętrznymi, walcowymi powierzchniami wytoczeń w pokrywie nieruchomej 5. Pierścień sprężysty osadczy 12 mocuje tulejkę kołnierzową 4 i pokrywę ruchomą 11 na wale pionowym 1. Zamknięte obwody magnetyczne Φι i Φ2 utworzone są w tulejkę kołnierzową 4, pokrywę nieruchomą 5, magnesy trwałe 6, 8, wielokrawędziowe nabiegunniki 7, 9 i ciecz magnetyczną 10.The seal consists of a fixed cover 5 fixed in the housing 2, a movable cover 11 and a flange bushing 4 mounted on the vertical shaft 1, permanent magnets 6, 8 axially polarized, multi-edge pole pieces 7, 9 and a magnetic liquid 10. The covers 5, 11 are equipped with annular projections 5a, 11a and annular recesses 5b, 11b located on their end faces, forming an axial labyrinth seal when assembled. Moreover, the fixed cover 5 has, on the shaft 1 side, cylindrical grooves with diameters increasing towards the rolling bearing 3, and in the chamber formed between the fixed cover 5, the bearing 3, the shaft 1 and the movable cover 11, a collar bush 4 is mounted on the shaft 1, equipped with a collar located in its lower part, and pole shoes 7, 9 separated by magnets 6, 8, mounted on the cylindrical surface of the sleeve 4, are located above the collar. On the outer, cylindrical surfaces of the sleeve flange 4 and multi-edge pole pieces 7, 9 there are sealing projections, and the sleeve collar 4 and multi-edge pole pieces 7, 9 are placed in the corresponding recesses of the fixed cover 5, and the magnetic fluid 10 is located in the annular slots δ, formed between the sealing projections of the sleeve flange 4 and pole pieces 7, 9, and the internal, cylindrical surfaces of the recesses in the fixed cover 5. The snap ring 12 fixes the collar sleeve 4 and the movable cover 11 on the vertical shaft 1. Closed magnetic circuits Φι and Φ2 are formed into the sleeve flange 4, fixed cover 5, permanent magnets 6, 8, multi-edge pole shoes 7, 9 and magnetic fluid 10.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, pierwszy stopień stanowi uszczelnienie labiryntowe osiowe, utworzone przez pierścieniowe występy i pierścieniowe wnęki pokrywy nieruchomej i pokrywy ruchomej, a drugi i trzeci stopień tworzą uszczelnienia z cieczą magnetyczną, która utrzymywana przez siły magnetyczne w odpowiednich szczelinach pierścieniowych, stanowi bariery dla czynnika uszczelnianego, zapewniające odpowiednią szczelność.In the operating conditions of the seal according to the invention, the first stage is an axial labyrinth seal formed by the annular projections and annular recesses of the fixed cover and the movable cover, and the second and third stages form seals with a magnetic fluid, which is held by magnetic forces in the respective annular gaps and constitute barriers. for the sealed medium, ensuring adequate tightness.

Oznaczenia na rysunku:Designations in the drawing:

- wał pionowy,- vertical shaft,

- obudowa,- housing,

- łożysko toczne,- rolling bearing,

- tulejka kołnierzowa,- collar sleeve,

- pokrywa nieruchoma, a - pierścieniowy występ, b - pierścieniowa wnęka, ,8 - magnesy trwałe,- fixed cover, a - annular protrusion, b - annular recess, 8 - permanent magnets,

PL 230 874 Β1PL 230 874 Β1

7, 9 - wielokrawędziowe nabiegunniki,7, 9 - multi-edge pole pieces,

- ciecz magnetyczna,- magnetic liquid,

- pokrywa ruchoma, a - pierścieniowy występ, b - pierścieniowa wnęka,- movable cover, a - annular protrusion, b - annular recess,

- pierścień sprężysty osadczy, δ - szczelina pierścieniowa, Φι, Φ2 - zamknięte obwody magnetyczne.- retaining spring ring, δ - annular gap, Φι, Φ2 - closed magnetic circuits.

Claims

Patent claim

1. Hybrid seal for a vertical shaft, including a fixed cover, a movable cover, a flange sleeve, axially polarized permanent magnets, multi-edge pole pieces and a magnetic liquid, characterized in that the fixed cover (5) is embedded in the housing (2), the movable cover (11) is mounted on a vertical shaft (1), both covers (5, 11) are equipped with annular projections (5a, 11a) and annular recesses (5b, 11b), located on their faces, forming a seal labyrinthine axial, while the fixed cover (5) has on the shaft side (1) cylindrical embossing with diameters increasing towards the rolling bearing (3), and in the chamber formed between the fixed cover (5), bearing (3), shaft (1) and the cover movable (11), a flanged sleeve (4) is mounted on the shaft (1), equipped with a flange located in its lower part, and pole pieces (7, 9) separated by magnets (6, 8), mounted on the cylindrical surface of the sleeve (4) ), are located above the flange, with sealing projections on the outer cylindrical surfaces of the sleeve flange (4) and multi-edge pole pieces (7, 9), and the sleeve collar (4) and multi-edge pole pieces (7, 9) are placed in the appropriate recesses of the cover stationary (5), while the magnetic fluid (10) is located in the annular gaps (δ) formed between the sealing lips of the sleeve flange (4) and pole pieces (7, 9) and the internal, cylindrical recess surfaces in the fixed cover (5).