PL242026B1

PL242026B1 - Revolving shaft hybrid seal with magnetic liquid

Info

Publication number: PL242026B1
Application number: PL433469A
Authority: PL
Inventors: Leszek Matuszewski
Original assignee: Politechnika Gdańska
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2023-01-09
Also published as: PL433469A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie hybrydowe wału obrotowego z cieczą magnetyczną, stanowi połączenie osiowo-promieniowego uszczelnienia labiryntowego oraz uszczelnień z cieczą magnetyczną. Uszczelnienie ma w komorze dławnicowej obudowy (2) zamocowaną co najmniej jedną parę stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych (5) oraz dwie nieruchome tulejki kołnierzowe (3) z kołnierzami skierowanymi w stronę wału obrotowego (1) usytuowane na końcach pakietu uszczelniającego.The subject of the invention is a hybrid seal of a rotating shaft with a magnetic liquid, it is a combination of an axial-radial labyrinth seal and seals with a magnetic liquid. The seal has at least one pair of stepped fixed flange sleeves (5) and two fixed flange sleeves (3) with flanges directed towards the rotating shaft (1) located at the ends of the sealing package in the stuffing box of the housing (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie hybrydowe wału obrotowego z cieczą magnetyczną, stanowi połączenie osiowo-promieniowego uszczelnienia labiryntowego oraz uszczelnień z cieczą magnetyczną i znajduje zastosowanie w budowie maszyn i urządzeń o ruchu obrotowym, pracujących pod ciśnieniem w środowisku gazowym lub w warunkach próżni.The subject of the invention is a hybrid seal of a rotary shaft with a magnetic liquid, it is a combination of an axial-radial labyrinth seal and seals with a magnetic liquid and is used in the construction of rotating machines and devices operating under pressure in a gas environment or in vacuum conditions.

Znane jest z opisu patentowego PL215140 uszczelnienie z cieczą magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że osadzone w obudowie i przedzielone magnesem trwałym, wielokrawędziowe nabiegunniki mają przekrój poprzeczny w kształcie stopniowanych pierścieni z dwiema wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi, jedną gładką, a drugą z występami uszczelniającymi. Umocowana na wale cienkościenna stopniowana tuleja ma osadzone na jej końcach wielokrawędziowe ruchome nabiegunniki z występami uszczelniającymi, usytuowanymi na ich zewnętrznych cylindrycznych powierzchniach, przy czym ruchome nabiegunniki przedzielone są magnesami trwałymi. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pomiędzy występami nieruchomych nabiegunników a zewnętrzną cylindryczną powierzchnią stopniowanej tulei oraz w szczelinach pomiędzy występami ruchomych nabiegunników a wewnętrznymi cylindrycznymi powierzchniami nieruchomych nabiegunników.A seal with a magnetic liquid is known from the patent description PL215140, which is characterized in that the multi-edge pole pieces embedded in the housing and separated by a permanent magnet have a cross-section in the shape of stepped rings with two inner cylindrical surfaces, one smooth and the other with sealing protrusions. A thin-walled, stepped sleeve mounted on the shaft has multi-edge movable pole pieces with sealing protrusions located on their outer cylindrical surfaces, with the movable pole pieces separated by permanent magnets. The magnetic fluid is located in the gaps between the protrusions of the fixed pole pieces and the outer cylindrical surface of the stepped sleeve and in the gaps between the protrusions of the movable pole pieces and the inner cylindrical surfaces of the stationary pole pieces.

Z opisu patentowego PL217657 znane jest też wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, zawierające tulejki kołnierzowe, jedną ruchomą, osadzoną na wale, drugą nieruchomą, osadzoną w obudowie, magnesy trwałe, wielokrawędziowe nabiegunniki i ciecz magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że w gniazdach tulejek kołnierzowych, wykonanych na wewnętrznych powierzchniach bocznych kołnierzy, umieszczone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, przy czym jeden z magnesów spolaryzowany jest w układzie biegunów S-N, a drugi w układzie N-S względem powierzchni wału, a na powierzchniach walcowych kołnierzy znajdują się występy uszczelniające, ponadto po obu stronach zewnętrznych powierzchni bocznych kołnierzy tulejek znajdują się magnesy trwałe, spolaryzowane osiowo oraz wielokrawędziowe nabiegunniki, przy czym w tulejce nieruchomej magnes i nabiegunniki osadzone są na jej wewnętrznej powierzchni walcowej, natomiast w tulejce ruchomej magnes i nabiegunniki osadzone są na jej zewnętrznej powierzchni walcowej, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych, powstałych pomiędzy występami uszczelniającymi na nabiegunnikach i w kołnierzach tulejek a powierzchniami walcowymi tulejek ruchomej i nieruchomej.From the patent description PL217657, there is also known a multi-stage magnetic liquid seal for a rotating shaft, containing flange sleeves, one movable, mounted on the shaft, the other fixed, mounted in the housing, permanent magnets, multi-edge pole pieces and magnetic liquid, which is characterized by the fact that in sockets of the flange sleeves, made on the inner side surfaces of the flanges, are fitted with radially polarized permanent magnets, one of the magnets is polarized in the S-N pole system and the other in the N-S pole system with respect to the shaft surface, and there are sealing protrusions on the cylindrical surfaces of the flanges, moreover on both sides of the outer side surfaces of the sleeve flanges there are permanent magnets, axially polarized and multi-edge pole pieces, while in the stationary sleeve the magnet and pole pieces are mounted on its inner cylindrical surface, while in the movable sleeve the magnet and pole pieces are embedded are on its outer cylindrical surface, and the magnetic liquid is in the annular gaps formed between the sealing protrusions on the pole pieces and in the sleeve flanges and the cylindrical surfaces of the movable and stationary sleeves.

Z opisu patentowego PL221037 znane jest również wielostopniowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, zawierające tulejki kołnierzowe, magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki oraz ciecz magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że tulejki kołnierzowe symetryczne osadzone w obudowie lub na wale mają w otworach rozmieszczonych na obwodzie umieszczone walcowe magnesy trwałe, a w wytoczeniach tych tulejek umocowane są wielokrawędziowe nabiegunniki. Ponadto w komorach utworzonych pomiędzy dwoma sąsiednimi tulejkami symetrycznymi znajdują się kołnierze tulejek niesymetrycznych osadzonych na wale lub w obudowie. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na wewnętrznych powierzchniach walcowych nabiegunników a zewnętrznymi powierzchniami walcowymi tulejek kołnierzowych niesymetrycznych osadzonych na wale lub w szczelinach pierścieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznych walcowych powierzchniach nabiegunników a wewnętrznymi walcowymi powierzchniami tulejek kołnierzowych niesymetrycznych osadzonych w obudowie.From the patent description PL221037, there is also known a multi-stage magnetic liquid seal for a rotating shaft, containing flange sleeves, axially polarized permanent magnets, multi-edge pole pieces and a magnetic liquid, characterized in that the symmetrical flange sleeves embedded in the housing or on the shaft have Cylindrical permanent magnets are placed around the circumference, and multi-edge pole pieces are mounted in the grooves of these sleeves. In addition, in the chambers formed between two adjacent symmetrical sleeves, there are flanges of asymmetric sleeves mounted on the shaft or in the housing. The magnetic liquid is in the annular gaps formed between the sealing protrusions located on the inner cylindrical surfaces of the pole pieces and the outer cylindrical surfaces of asymmetric flange bushings mounted on the shaft, or in the annular gaps formed between the sealing protrusions located on the outer cylindrical surfaces of the pole pieces and the inner cylindrical surfaces of asymmetric flange bushings embedded in housing.

Znane jest także z opisu patentowego PL221367 hybrydowe uszczelnienie wału obrotowego, w którym dwa wielokrawędziowe nabiegunniki mające przekrój poprzeczny w kształcie litery „L” przedzielone są magnesem trwałym, a dwa inne wielokrawędziowe nabiegunniki mają przekrój poprzeczny prostokątny i umieszczone są wraz z magnesami trwałymi w wielokrawędziowych nabiegunnikach o przekroju „L”. Ponadto pomiędzy nabiegunnikami usytuowany jest z luzem kołnierz tulejki kołnierzowej. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowych nabiegunników a walcowymi powierzchniami tulejki kołnierzowej. Magnes trwały i wielokrawędziowe nabiegunniki wraz z magnesami umocowane są w obudowie, a tulejka kołnierzowa osadzona jest na wale. W innej wersji uszczelnienia magnes trwały i wielokrawędziowe nabiegunniki wraz z magnesami trwałymi osadzone są na wale, a tulejka kołnierzowa umocowana jest w obudowie.Also known from the patent description PL221367 is a hybrid rotary shaft seal in which two multi-edge pole pieces with an "L"-shaped cross-section are separated by a permanent magnet, and two other multi-edge pole pieces have a rectangular cross-section and are placed together with permanent magnets in multi-edge pole pieces with an "L" section. Furthermore, a flange of the flange sleeve is arranged with some clearance between the pole pieces. The magnetic fluid is contained in the annular gaps formed between the sealing lugs of the multi-edge pole pieces and the cylindrical surfaces of the flange sleeve. The permanent magnet and multi-edge pole pieces with magnets are mounted in the housing, and the flange sleeve is mounted on the shaft. In another version of the seal, a permanent magnet and multi-edge pole pieces with permanent magnets are mounted on the shaft, and the flange sleeve is mounted in the housing.

W opisie patentowym PL223204 przedstawiono także uszczelnienie hybrydowe z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, zawierające tulejki kołnierzowe, wielokrawędziowe nabiegunniki, magnesy trwałe spolaryzowane osiowe i ciecz magnetyczną, które charakteryzuje się tym, że tulejki kołnierzowe przedzielone nabiegunnikami o przekroju prostokątnym i magnesem trwałym osadzone są w obudowie lub na wale, a w komorach utworzonych pomiędzy nabiegunnikami a tulejkami kołnierzowymi umieszczone są nabiegunniki w kształcie tulejek kołnierzowych z występami uszczelniającymi wykonanymi na powierzchniach walcowych kołnierzy i osadzone na wale lub w obudowie, zaś na powierzchniach walcowych nabiegunników umieszczone są magnesy trwałe i nabiegunniki o przekroju prostokątnym. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników a odpowiednimi powierzchniami walcowymi wewnętrznymi lub zewnętrznymi tulejek kołnierzowych oraz pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników a odpowiednimi powierzchniami walcowymi zewnętrznymi lub wewnętrznymi nabiegunników w kształcie tulejek kołnierzowych.The patent description PL223204 also presents a hybrid seal with a magnetic liquid for a rotating shaft, containing flange sleeves, multi-edge pole pieces, axially polarized permanent magnets and a magnetic liquid, characterized in that flange sleeves separated by rectangular section pole pieces and a permanent magnet are embedded in the housing or on the shaft, and in the chambers formed between the pole pieces and flange sleeves, there are pole pieces in the shape of flange sleeves with sealing protrusions made on the cylindrical surfaces of the flanges and mounted on the shaft or in the housing, and permanent magnets and rectangular pole pieces are placed on the cylindrical surfaces of the pole pieces. The magnetic fluid is located in the annular gaps formed between the sealing lugs of the pole pieces and the respective inner or outer cylindrical surfaces of the flange bushings, and between the sealing lugs of the pole pieces and the respective outer or inner cylindrical surfaces of the flanged pole pieces.

Z kolei w zgłoszeniu patentowym P-423123 ujawniono hybrydowe uszczelnienie z cieczą magnetyczną dla wału obrotowego, które charakteryzuje się tym, że w tulejce kołnierzowej symetrycznej osadzonej w obudowie lub na wale obrotowym umocowane są walcowe magnesy trwałe, umieszczone w otworach rozłożonych równomiernie w kołnierzu, do którego przylegają obustronnie wielokrawędziowe nabiegunniki, umocowane na wewnętrznych lub zewnętrznych walcowych powierzchniach tulejki. Ponadto, na wale obrotowym lub w obudowie osadzone są tulejki kołnierzowe niesymetryczne, w których umocowane są również walcowe magnesy trwałe, rozłożone równomiernie w kołnierzach, do których przylegają obustronnie wielokrawędziowe nabiegunniki, umocowane na zewnętrznych lub wewnętrznych walcowych powierzchniach tulejek kołnierzowych. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na wewnętrznych lub zewnętrznych powierzchniach walcowych nabiegunników a zewnętrznymi lub wewnętrznymi powierzchniami walcowymi tulejek kołnierzowych niesymetrycznych oraz w s zczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznych lub wewnętrznych powierzchniach walcowych nabiegunników a wewnętrznymi lub zewnętrznymi powierzchniami walcowymi tulejki kołnierzowej symetrycznej.In turn, patent application P-423123 discloses a hybrid seal with a magnetic liquid for a rotating shaft, which is characterized in that cylindrical permanent magnets are fixed in a symmetrical collar sleeve embedded in the housing or on the rotating shaft, placed in holes evenly distributed in the flange, to which the multi-edge pole pieces adhere on both sides, fixed on the inner or outer cylindrical surfaces of the sleeve. In addition, asymmetric flange sleeves are mounted on the rotating shaft or in the housing, in which cylindrical permanent magnets are also fixed, evenly distributed in the flanges, to which multi-edge pole pieces adhere on both sides, fixed on the outer or inner cylindrical surfaces of the flange sleeves. The magnetic liquid is in the annular gaps formed between the sealing protrusions located on the inner or outer cylindrical surfaces of the pole pieces and the outer or inner cylindrical surfaces of asymmetric flange sleeves, and in the annular gaps between the sealing protrusions located on the outer or inner cylindrical surfaces of the pole pieces and the inner or outer cylindrical surfaces symmetrical flange sleeve.

Istota uszczelnienia według wynalazku, zawierającego tulejki kołnierzowe, stopniowane tulejki kołnierzowe ruchome, stopniowane tulejki kołnierzowe nieruchome, pierścieniowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, magnesy trwałe o przekroju poprzecznym ceowym i ciecz magnetyczną polega na tym, że w komorze dławnicowej obudowy umieszczona jest co najmniej jedna para stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych oraz dwie tulejki kołnierzowe nieruchome z kołnierzami skierowanymi w stronę wału obrotowego usytuowane na końcach pakietu uszczelniającego i oddzielone od obu stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych pierścieniowymi magnesami trwałymi, zaś na wale obrotowym osadzone są co najmniej dwie pary stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych oddzielonych od siebie pierścieniowym magnesem trwałym. Ponadto w kołnierzach stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych wykonane są wytoczenia, w których osadzony jest magnes trwały o przekroju poprzecznym ceowym z ramionami skierowanymi w stronę wału obrotowego, zaś w kołnierzach stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych wykonane są wytoczenia, w których osadzone są magnesy trwałe o przekroju poprzecznym ceowym z ramionami skierowanymi w stronę obudowy, przy czym odległość pomiędzy ramionami magnesów trwałych o przekroju poprzecznym ceowym mierzona od strony wewnętrznej jest równa długości pierścieniowych magnesów trwałych. Stopniowane tulejki kołnierzowe nieruchome umieszczone są luźno pomiędzy stopniowanymi tulejkami kołnierzowymi ruchomymi, zaś stopniowane tulejki kołnierzowe ruchome umieszczone są luźno pomiędzy stopniowanymi tulejkami kołnierzowymi nieruchomymi i nieruchomymi tulejkami kołnierzowymi, umieszczonymi na końcach pakietu uszczelniającego. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych pomiędzy ramionami stanowiącymi bieguny N i S magnesu trwałego o przekroju poprzecznym ceowym osadzonego w stopniowanych tulejkach kołnierzowych nieruchomych a odpowiednimi zewnętrznymi powierzchniami walcowymi stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych oraz w szczelinach pierścieniowych pomiędzy ramionami stanowiącymi bieguny N i S magnesów trwałych o przekroju poprzecznym ceowym osadzonych w stopniowanych tulejkach kołnierzowych ruchomych a odpowiednimi wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi nieruchomych tulejek kołnierzowych oraz stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych. Korzystnym jest, gdy w komorze dławnicowej obudowy umieszczone są co najmniej dwie pary stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych przedzielonych pierścieniowym magnesem trwałym, zaś na wale obrotowym osadzona jest co najmniej jedna para stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych oraz dwie ruchome tulejki kołnierzowe z kołnierzami skierowanymi w stronę obudowy usytuowane na końcach pakietu uszczelniającego i oddzielone od obu stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych pierścieniowymi magnesami trwałymi. Ponadto, w kołnierzach stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych wykonane są wytoczenia, w których osadzone są magnesy trwałe o przekroju poprzecznym ceowym z ramionami skierowanymi w stronę wału obrotowego, zaś w kołnierzach stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych wykonane są wytoczenia, w których osadzony jest magnes trwały o przekroju poprzecznym ceowym z ramionami skierowanymi w stronę obudowy, przy czym odległość pomiędzy ramionami magnesów trwałych o przekroju poprzecznym ceowym mierzona od strony wewnętrznej jest równa długości pierścieniowych magnesów trwałych. Stopniowane tulejki kołnierzowe nieruchome umieszczone są luźno pomiędzy stopniowanymi tulejkami kołnierzowymi ruchomymi i ruchomymi tulejkami kołnierzowymi, umieszczonymi na końcach pakietu uszczelniającego, zaś stopniowane tulejki kołnierzowe ruchome umieszczone są luźno pomiędzy stopniowanymi tulejkami kołnierzowymi nieruchomymi. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych pomiędzy ramionami, stanowiącymi bieguny N i S magnesu trwałego o przekroju poprzecznym ceowym, osadzonego w stopniowanych tulejkach kołnierzowych ruchomych, a odpowiednimi wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych oraz w szczelinach pierścieniowych pomiędzy ramionami stanowiącymi bieguny N i S magnesów trwałych o przekroju poprzecznym ceowym osadzonych w stopniowanych tulejkach kołnierzowych nieruchomych a odpowiednimi zewnętrznymi powierzchniami walcowymi stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych oraz ruchomych tulejek kołnierzowych.The essence of the seal according to the invention, comprising flange bushings, stepped movable flange bushings, stationary stepped flange bushings, axially polarized ring permanent magnets, C-shaped permanent magnets and a magnetic liquid, consists in the fact that at least one pair of stepped fixed flange bushings and two fixed flange bushings with flanges directed towards the rotating shaft, located at the ends of the sealing package and separated from both stepped fixed flange bushings by ring permanent magnets, and at least two pairs of stepped movable flange bushings separated from each other by ring permanent magnets are mounted on the rotating shaft permanent magnet. In addition, in the flanges of the stepped fixed flange sleeves there are recesses in which a permanent magnet with a C-section cross-section is embedded, with the arms directed towards the rotating shaft, while in the flanges of the stepped movable flange sleeves there are recesses in which permanent magnets with a C-section cross-section are embedded with the arms directed towards the housing, the distance between the arms of the permanent magnets having a C-section, measured from the inside, is equal to the length of the ring permanent magnets. Stepped fixed flange sleeves are placed loosely between stepped movable flange sleeves, while stepped movable flange sleeves are placed loosely between stepped fixed flange sleeves and fixed flange sleeves located at the ends of the sealing package. The magnetic liquid is located in the annular gaps between the arms constituting the N and S poles of a permanent magnet with a U-shaped cross-section embedded in the stepped fixed flange sleeves and the corresponding external cylindrical surfaces of the stepped movable flange sleeves and in the annular gaps between the arms constituting the N and S poles of the permanent magnets with a cross-section transverse C-section embedded in stepped movable flange sleeves and the corresponding internal cylindrical surfaces of fixed flange sleeves and fixed step flange sleeves. It is advantageous when in the stuffing box of the housing there are at least two pairs of stepped fixed flange sleeves separated by an annular permanent magnet, and at least one pair of stepped movable flange sleeves and two movable collar sleeves with flanges directed towards the housing are mounted on the rotating shaft. ends of the sealing package and separated from both stepped flange bushings by movable annular permanent magnets. In addition, in the flanges of the stepped fixed flange sleeves there are recesses in which permanent magnets with a C-shaped cross-section are embedded with the arms directed towards the rotating shaft, while in the flanges of the stepped movable flange sleeves there are recesses in which a permanent magnet with a C-shaped cross-section is embedded with the arms facing the housing, the distance between the arms of the permanent magnets having a U-shaped cross-section measured from the inside is equal to the length of the annular permanent magnets. Stepped fixed flange sleeves are placed loosely between stepped movable flange sleeves and movable flange sleeves located at the ends of the sealing package, while stepped movable flange sleeves are placed loosely between stepped fixed flange sleeves. The magnetic liquid is located in the annular gaps between the arms constituting the N and S poles of a permanent magnet with a C-shaped cross-section, embedded in the movable stepped flange sleeves, and the corresponding internal cylindrical surfaces of the fixed fixed flange sleeves and in the annular gaps between the arms constituting the N and S poles of the magnets permanent, with a U-section cross-section, embedded in stationary stepped flange bushings and the corresponding outer cylindrical surfaces of the movable stepped flange bushings and movable flange bushings.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju wzdłużnym, przy czym na fig. 1 pokazano rozwiązanie uszczelnienia, w którym w komorze dławnicowej obudowy umieszczona jest co najmniej jedna para stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych oraz dwie nieruchome tulejki kołnierzowe z kołnierzami skierowanymi w stronę wału obrotowego, us ytuowane na końcach pakietu uszczelniającego i oddzielone od obu stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych pierścieniowymi magnesami trwałymi, zaś na wale obrotowym osadzone są co najmniej dwie pary stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych oddzielonych od siebie pierścieniowym magnesem trwałym, zaś na fig. 2 - pokazano rozwiązanie uszczelnienia w układzie odwrotnym, czyli w komorze dławnicowej obudowy umieszczone są co najmniej dwie pary stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych oddzielonych od siebie pierścieniowym magnesem trwałym, zaś na wale obrotowym umieszczona jest co najmniej jedna para stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych oraz dwie ruchome tulejki kołnierzowe z kołnierzami skierowanymi w stronę obudowy, usytuowane na końcach pakietu uszczelniającego i oddzielone od obu stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych pierścieniowymi magnesami trwałymi.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing in a half-section, with Fig. 1 showing a sealing solution in which at least one pair of stepped fixed flange sleeves and two fixed flange sleeves with flanges directed towards the shaft are placed in the stuffing box of the housing. located at the ends of the sealing package and separated from both stepped flange sleeves fixed by ring permanent magnets, and at least two pairs of stepped flange sleeves separated by ring permanent magnets are mounted on the rotating shaft, and Fig. 2 shows the sealing solution in the reverse arrangement, i.e. in the stuffing box of the housing, there are at least two pairs of stepped fixed flange sleeves separated from each other by a ring permanent magnet, and at least one pair is placed on the rotating shaft stepped movable flange sleeves and two movable flange sleeves with flanges directed towards the housing, located at the ends of the sealing package and separated from both stepped movable flange sleeves with ring permanent magnets.

Oznaczenia na rysunku:Designations in the drawing:

- wał obrotowy,- rotating shaft,

- obudowa,- case,

- tulejka kołnierzowa, 3a - kołnierz,- flange sleeve, 3a - flange,

- stopniowana tulejka kołnierzowa ruchoma, 4a - kołnierz, 4b - wytoczenie,- stepped movable flange sleeve, 4a - flange, 4b - recess,

- stopniowana tulejka kołnierzowa nieruchoma, 5a - kołnierz, 5b - wytoczenie, , 7 - pierścieniowe magnesy trwałe,- stepped fixed flange sleeve, 5a - flange, 5b - recess, 7 - ring permanent magnets,

8, 9 - magnesy trwałe o przekroju poprzecznym ceowym,8, 9 - permanent magnets with C-shaped cross-section,

- ciecz magnetyczna,- magnetic liquid,

11, 12 - pierścienie osadcze sprężynujące, d - szczelina pierścieniowa, Φ1, Φ2, Φ3 - zamknięte obwody magnetyczne.11, 12 - snap rings, d - annular gap, Φ1, Φ2, Φ3 - closed magnetic circuits.

Przykład IExample I

Uszczelnienie składa się z tulejek kołnierzowych 3, stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych 4, stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych 5, pierścieniowych magnesów trwałych 6, 7 spolaryzowanych osiowo, magnesów trwałych 8, 9 o przekroju poprzecznym ceowym i cieczy magnetycznej 10. W pierwszej wersji uszczelnienia (fig.1) w komorze dławnicowej obudowy 2 umieszczona jest co najmniej jedna para stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych 5 oraz dwie nieruchome tulejki kołnierzowe 3 z kołnierzami skierowanymi w stronę wału obrotowego 1 usytuowane na końcach pakietu uszczelniającego i oddzielone od obu stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych 5 pierścieniowymi magnesami trwałymi 6, zaś na wale obrotowym 1 osadzone są co najmniej dwie pary stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych 4 oddzielonych od siebie pierścieniowym magnesem trwałym 7. Ponadto w kołnierzach 5a stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych 5 wykonane są wytoczenia 5b, w których osadzony jest magnes trwały 9 o przekroju poprzecznym ceowym z ramionami skierowanymi w stronę wału obrotowego 1, zaś w kołnierzach 4a stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych 4 wykonane są wytoczenia 4b, w których osadzone są magnesy trwałe 8 o przekroju poprzecznym ceowym z ramionami skierowanymi w stronę obudowy 2, przy czym odległość pomiędzy ramionami magnesów trwałych 8, 9 o przekroju poprzecznym ceowym mierzona od strony wewnętrznej jest równa długości pierścieniowych magnesów trwałych 6, 7. Stopniowane tulejki kołnierzowe nieruchome 5 umieszczone są luźno pomiędzy stopniowanymi tulejkami kołnierzowymi ruchomymi 4, zaś stopniowane tulejki kołnierzowe ruchome 4 umieszczone są luźno pomiędzy stopniowanymi tulejkami kołnierzowymi nieruchomymi 5 i nieruchomymi tulejkami kołnierzowymi 3, umieszczonymi na końcach pakietu uszczelniającego. Ciecz magnetyczna 10 znajduje się w szczelinach pierścieniowych δ pomiędzy ramionami stanowiącymi bieguny N i S magnesu trwałego 9 o przekroju poprzecznym ceowym osadzonego w stopniowanych tulejkach kołnierzowych nieruchomych 5 a odpowiednimi zewnętrznymi powierzchniami walcowymi stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych 4 oraz w szczelinach pierścieniowych δ pomiędzy ramionami stanowiącymi bieguny N i S magnesów trwałych 8 o przekroju poprzecznym ceowym osadzonych w stopniowanych tulejkach kołnierzowych ruchomych 4 a odpowiednimi wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi nieruchomych tulejek kołnierzowych 3 oraz stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych 5.The seal consists of flange sleeves 3, stepped movable flange sleeves 4, stepped fixed flange sleeves 5, axially polarized ring permanent magnets 6, 7, permanent magnets 8, 9 with U-shaped cross-section and magnetic liquid 10. In the first version of the seal (fig. 1) in the stuffing box of the housing 2 there are at least one pair of stepped fixed flange sleeves 5 and two fixed flange sleeves 3 with flanges directed towards the rotating shaft 1 located at the ends of the sealing package and separated from both stepped flange sleeves 5 with ring permanent magnets 6 , and at least two pairs of stepped movable flange sleeves 4 are mounted on the rotating shaft 1, separated from each other by an annular permanent magnet 7. Moreover, in the flanges 5a of the stationary flange sleeves 5 there are grooves 5b, in which the there is a permanent magnet 9 with a C-shaped cross-section with arms directed towards the rotating shaft 1, and recesses 4b are made in the flanges 4a of the stepped flange sleeves 4, in which permanent magnets 8 with a C-shaped cross-section with arms directed towards the housing 2 are embedded, where the distance between the arms of the permanent magnets 8, 9 with a C-shaped cross-section measured from the inside is equal to the length of the ring permanent magnets 6, 7. Stepped fixed flange sleeves 5 are placed loosely between the stepped movable flange sleeves 4, and the stepped movable flange sleeves 4 are placed they are loosely between stepped flange sleeves 5 and stationary flange sleeves 3 located at the ends of the sealing package. The magnetic liquid 10 is located in the annular gaps δ between the arms constituting the N and S poles of the permanent magnet 9 with a U-shaped cross-section embedded in the stepped fixed flange sleeves 5 and the corresponding external cylindrical surfaces of the stepped movable flange sleeves 4 and in the annular gaps δ between the arms constituting the N poles and S of permanent magnets 8 with a U-shaped cross-section embedded in stepped movable flange sleeves 4 and the corresponding internal cylindrical surfaces of fixed flange sleeves 3 and fixed step flange sleeves 5.

Przykład IIExample II

W komorze dławnicowej obudowy 2 umieszczone są co najmniej dwie pary stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych 5 przedzielonych pierścieniowym magnesem trwałym 6, zaś na wale obrotowym 1 osadzona jest co najmniej jedna para stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych 4 oraz dwie ruchome tulejki kołnierzowe 3 z kołnierzami skierowanymi w stronę obudowy 2 usytuowane na końcach pakietu uszczelniającego i oddzielone od obu stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych 4 pierścieniowymi magnesami trwałymi 7. Ponadto, w kołnierzach 5a stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych 5 wykonane są wytoczenia 5b, w których osadzone są magnesy trwałe 9 o przekroju poprzecznym ceowym z ramionami skierowanymi w stronę wału obrotowego 1, zaś w kołnierzach 4a stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych 4 wykonane są wytoczenia 4b, w których osadzony jest magnes trwały 8 o przekroju poprzecznym ceowym z ramionami skierowanymi w stronę obudowy 2, przy czym odległość pomiędzy ramionami magnesów trwałych 8, 9 o przekroju poprzecznym ceowym mierzona od strony wewnętrznej jest równa długości pierścieniowych magnesów trwałych 6, 7. Stopniowane tulejki kołnierzowe nieruchome 5 umieszczone są luźno pomiędzy stopniowanymi tulejkami kołnierzowymi ruchomymi 4 i ruchomymi tulejkami kołnierzowymi 3, umieszczonymi na końcach pakietu uszczelniającego, zaś stopniowane tulejki kołnierzowe ruchome 4 umieszczone są luźno pomiędzy stopniowanymi tulejkami kołnierzowymi nieruchomymi 5. Ciecz magnetyczna 10 znajduje się w szczelinach pierścieniowych δ pomiędzy ramionami, stanowiącymi bieguny N i S magnesu trwałego 8 o przekroju poprzecznym ceowym, osadzonego w stopniowanych tulejkach kołnierzowych ruchomych 4, a odpowiednimi wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi stopniowanych tulejek kołnierzowych nieruchomych 5 oraz w szczelinach pierścieniowych δ pomiędzy ramionami stanowiącymi bieguny N i S magnesów trwałych 9 o przekroju poprzecznym ceowym osadzonych w stopniowanych tulejkach kołnierzowych nieruchomych 5 a odpowiednimi zewnętrznymi powierzchniami walcowymi stopniowanych tulejek kołnierzowych ruchomych 4 oraz ruchomych tulejek kołnierzowych 3. Pierścienie osadcze sprężynujące 11, 12 ustalają położenie tulejek kołnierzowych 3, 4, 5 oraz pierścieniowych magnesów trwałych 6, 7 w komorze dławnicowej obudowy 2 oraz na wale obrotowym 1. W pierwszej wersji uszczelnienia (fig. 1) zamknięte obwody magnetyczne Φι, Φ3 utworzone są przez nieruchome tulejki kołnierzowe 3, pierścieniowe magnesy trwałe 6, stopniowane tulejki kołnierzowe nieruchome 5, magnesy trwałe 8 o przekroju poprzecznym ceowym i ciecz magnetyczną 10, zaś zamknięty obwód magnetyczny Φ2 utworzony jest przez stopniowane tulejki kołnierzowe ruchome 4, pierścieniowy magnes trwały 7, magnes trwały 9 o przekroju poprzecznym ceowym i ciecz magnetyczną 10. W drugiej wersji uszczelnienia (fig. 2) zamknięte obwody magnetyczne Φι, Φ3 utworzone są przez ruchome tulejki kołnierzowe 3, stopniowane tulejki kołnierzowe ruchome 4, pierścieniowe magnesy trwałe 7, magnesy trwałe 9 o przekroju poprzecznym ceowym i ciecz magnetyczną 10, zaś zamknięty obwód magnetyczny Φ2 utworzony jest przez stopniowane tulejki kołnierzowe nieruchome 5, pierścieniowy magnes trwały 6, magnes trwały 8 o przekroju poprzecznym ceowym i ciecz magnetyczną 10.In the stuffing box of the housing 2 there are at least two pairs of stepped fixed flange sleeves 5 separated by an annular permanent magnet 6, and at least one pair of stepped movable flange sleeves 4 and two movable flange sleeves 3 with flanges directed towards the housing are placed on the rotating shaft 1. 2 located at the ends of the sealing package and separated from both stepped movable flange sleeves by 4 ring permanent magnets 7. Moreover, recesses 5b are made in the flanges 5a of the stationary flange sleeves 5, in which permanent magnets 9 with C-shaped cross-section with arms directed in side of the rotating shaft 1, and in the flanges 4a of the stepped flange sleeves 4 there are grooves 4b, in which a permanent magnet 8 with a C-shaped cross-section is embedded, with arms directed towards the housing 2, the distance between the magnet arms of permanent steels 8, 9 with a U-shaped cross-section measured from the inside is equal to the length of ring permanent magnets 6, 7. Stepped stationary flange sleeves 5 are placed loosely between stepped movable flange sleeves 4 and movable flange sleeves 3, located at the ends of the sealing package, and stepped movable flange sleeves 4 are placed loosely between stepped fixed flange sleeves 5. The magnetic fluid 10 is located in the annular gaps δ between the arms, which are poles N and S of a permanent magnet 8 with a C-shaped cross-section, embedded in stepped movable flange sleeves 4, and the appropriate internal cylindrical surfaces of stepped fixed flange sleeves 5 and in the annular gaps δ between the arms constituting the N and S poles of permanent magnets 9 with a U-shaped cross-section embedded in stepped sleeves circularly 5 and the corresponding external cylindrical surfaces of stepped movable flange bushings 4 and movable flange bushings 3. Snap rings 11, 12 fix the position of flange bushings 3, 4, 5 and ring permanent magnets 6, 7 in the stuffing box chamber of the housing 2 and on the rotating shaft 1. In the first version of the seal (fig. 1) closed magnetic circuits Φι, Φ3 are formed by stationary flange sleeves 3, annular permanent magnets 6, stepped stationary flange sleeves 5, permanent magnets 8 with C-shaped cross-section and magnetic liquid 10, while the closed magnetic circuit Φ2 is formed by stepped flange sleeves movable 4, annular permanent magnet 7, permanent magnet 9 with C-shaped cross-section and magnetic liquid 10. In the second version of the seal (fig. 2), closed magnetic circuits Φι, Φ3 are formed by movable flange sleeves 3, stepped flange sleeves movable 4, annular permanent magnets 7, permanent magnets 9 with C-shaped cross-section and magnetic liquid 10, while the closed magnetic circuit Φ2 is formed by stepped fixed flange sleeves 5, ring-shaped permanent magnet 6, permanent magnet 8 with C-shaped cross-section and magnetic liquid 10.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, szczelność zapewnia osiowo-promieniowe uszczelnienie labiryntowe, powstałe pomiędzy tulejkami kołnierzowymi 3 oraz stopniowanymi tulejkami kołnierzowymi 4, 5, osadzonymi w komorze dławnicowej obudowy 2 oraz na wale obrotowym 1, a ponadto ciecz magnetyczna 10 utrzymywana siłami pola magnetycznego, pierścieniowych szczelinach δ pomiędzy ramionami stanowiącymi bieguny N i S magnesów trwałych 8, 9 o przekroju poprzecznym ceowym a odpowiednimi powierzchniami cylindrycznymi tulejek kołnierzowych 3 oraz stopniowanych tulejek kołnierzowych 4, 5 tworzy dodatkowe bariery uszczelniające dla czynnika roboczego.In the operating conditions of the seal according to the invention, the tightness is ensured by an axial-radial labyrinth seal, formed between flange sleeves 3 and stepped flange sleeves 4, 5, embedded in the stuffing box chamber of the housing 2 and on the rotating shaft 1, and also magnetic liquid 10 held by magnetic field forces, annular gaps δ between the arms constituting the N and S poles of the permanent magnets 8, 9 with C-shaped cross-section and the corresponding cylindrical surfaces of the flange bushings 3 and stepped flange bushings 4, 5 create additional sealing barriers for the working medium.

Claims

1. A hybrid seal of the crankshaft with a magnetic liquid consists of stepped movable flange bushings, stepped stationary flange bushings, axially polarized annular permanent magnets, permanent magnets with C-shaped cross-section and a magnetic liquid characterized in that it has at least one pair of stepped fixed flange sleeves (5) and two fixed flange sleeves (3) with flanges directed towards the rotating shaft (1) located at the ends of the sealing package and separated from both stepped fixed flange sleeves (5) by ring permanent magnets (6), and on the rotating shaft (1) there are at least two pairs of stepped movable flange sleeves (4) separated from each other by an annular permanent magnet (7), and in the flanges (5a) recesses (5b) are made, in which a permanent magnet is embedded ( 9) with a C-shaped cross-section with arms directed in the deg of the rotating shaft (1), and in the flanges (4a) grooves (4b) are made, in which permanent magnets (8) with a U-shaped cross-section with arms directed towards the housing (2) are embedded, the distance between the arms of the permanent magnets (8, 9) with a C-shaped cross-section measured from the inside is equal to the length of the ring permanent magnets (6, 7), while the stepped fixed flange sleeves (5) are placed loosely between the stepped movable flange sleeves (4), and the stepped movable flange sleeves (4) are placed loosely between the stepped fixed flange sleeves (5) and the fixed flange sleeves (3), located at the ends of the sealing package, and the magnetic liquid (10) is located in the annular gaps (δ) between the arms constituting the N and S poles of the magnet permanent (9) with a U-shaped cross-section embedded in stepped fixed flange sleeves (5) and with the same outer cylindrical surfaces of the stepped movable flange sleeves (4) and in the annular gaps (δ) between the arms constituting the N and S poles of the permanent magnets (8) with C-shaped cross-section embedded in the movable stepped flange sleeves (4) and the corresponding internal cylindrical surfaces of the stationary sleeves (3) and stepped fixed flange sleeves (5).

2. A seal according to claim 1, characterized in that in the stuffing box of the housing (2) there are at least two pairs of stepped fixed flange sleeves (5) separated by a ring permanent magnet (6), and at least one pair of stepped movable flange sleeves is mounted on the rotating shaft (1) ( 4) and two movable flange sleeves (3) with flanges directed towards the housing (2) located at the ends of the sealing package and separated from both stepped movable flange sleeves (4) by ring permanent magnets (7), and grooves are made in the flanges (5a) (5b), in which permanent magnets (9) with a C-section cross-section are embedded, with arms directed towards the rotating shaft (1), and in the flanges (4a) recesses (4b) are made, in which a permanent magnet (8) is embedded ) of a C-section with arms directed towards the housing (2), the distance between the arms of the permanent magnets (8, 9) of a C-section measured from of the inner side is equal to the length of the ring permanent magnets (6, 7), and the stepped fixed flange sleeves (5) are placed loosely between the stepped movable flange sleeves (4) and the movable flange sleeves (3), located at the ends of the sealing package, and the stepped sleeves movable flange sleeves (4) are placed loosely between stepped fixed flange sleeves (5), and the magnetic liquid (10) is located in the annular gaps (δ) between the arms, which are the N and S poles of the permanent magnet (8) with a U-shaped cross-section, embedded in stepped movable flange sleeves (4) and the corresponding internal cylindrical surfaces of fixed fixed flange sleeves (5) and in the annular gaps (δ) between the arms constituting the N and S poles of permanent magnets (9) with a U-shaped cross-section embedded in fixed fixed flange sleeves (9) (5) and resp the right outer cylindrical surfaces of the stepped movable flange sleeves (4) and the movable flange sleeves (3).