PL243699B1

PL243699B1 - Hybrid protective seal for rolling bearing

Info

Publication number: PL243699B1
Application number: PL435545A
Authority: PL
Inventors: Włodzimierz Ochoński; Mariusz Filipowicz; Karolina Papis-Frączek; Szymon Podlasek
Original assignee: Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority date: 2020-10-01
Filing date: 2020-10-01
Publication date: 2023-10-02
Also published as: PL435545A1

Abstract

Hybrydowe uszczelnienie ochronne dla łożyska tocznego, charakteryzuje się tym, że w komorze utworzonej pomiędzy łożyskiem tocznym (3), czopem wału (1), wewnętrzną powierzchnią cylindryczną gniazda obudowy (2) i pokrywą (11), umieszczone są pierścienie nośne (4) przedzielone magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo (7), umocowane w obudowie (2) lub na czopie wału (1), zaś pierścienie nośne (4) są wyposażone w pierścieniowe wnęki (4a), w których osadzone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo (5, 6). Wielokrawędziowy nabiegunnik (8) w postaci tulejki kołnierzowej, osadzony jest na czopie wału (1) lub w obudowie (2), z kołnierzem (8a) położonym luźno pomiędzy magnesami trwałymi spolaryzowanymi promieniowo (5, 6) oraz magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo (7). Ciecz ferromagnetyczna (9) umieszczona jest w szczelinach promieniowych δ, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowego nabiegunnika (8), wykonanymi na jego zewnętrznych powierzchniach walcowych, a wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi pierścieni nośnych (4), położonymi po obu stronach kołnierza (8a) wielokrawędziowego nabiegunnika (8) lub w szczelinach promieniowych δ utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowego nabiegunnika (8) wykonanymi na jego wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych, a zewnętrznymi powierzchniami walcowymi pierścieni nośnych (4).A hybrid protective seal for a rolling bearing is characterized by the fact that in the chamber formed between the rolling bearing (3), the shaft journal (1), the inner cylindrical surface of the housing seat (2) and the cover (11), there are supporting rings (4) divided an axially polarized permanent magnet (7), mounted in the housing (2) or on the shaft journal (1), and the support rings (4) are equipped with annular cavities (4a) in which radially polarized permanent magnets (5, 6) are embedded . A multi-edge pole piece (8) in the form of a flange sleeve, mounted on the shaft journal (1) or in the housing (2), with a flange (8a) located loosely between radially polarized permanent magnets (5, 6) and an axially polarized permanent magnet (7) . The ferromagnetic liquid (9) is placed in the radial gaps δ, formed between the sealing projections of the multi-edge pole piece (8), made on its external cylindrical surfaces, and the internal cylindrical surfaces of the support rings (4), located on both sides of the flange (8a) of the multi-edge pole piece ( 8) or in the radial gaps δ formed between the sealing projections of the multi-edge pole piece (8) made on its internal cylindrical surfaces and the external cylindrical surfaces of the support rings (4).

Description

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowe uszczelnienie ochronne dla łożyska tocznego, stosowane przy łożyskowaniu wałów szybkoobrotowych w budowie maszyn i urządzeń.The subject of the invention is a hybrid protective seal for a rolling bearing used for bearing high-speed shafts in the construction of machines and devices.

Z opisu patentowego PL211103 B1 znane jest uszczelnienie ferromagnetyczne łożyska tocznego, w którym pierścień nośny o przekroju poprzecznym dwuteowym wraz z umieszczonym w nim, pomiędzy jego ramionami, magnesami trwałymi spolar yzowanymi promieniowo, osadzony jest na wale i usytuowany we wnęce, utworzonej pomiędzy nabiegunnikami, zaś ciecz ferromagnetyczna znajduje się w szczelinach pomiędzy krótszymi końcami ramion pierścienia nośnego, a bocznymi powierzchniami nabiegunników oraz w szczelinach pomiędzy końcami nabiegunników, a walcową powierzchnią dłuższych ramion pierścienia nośnego.From the patent description PL211103 B1, a ferromagnetic seal for a rolling bearing is known, in which a supporting ring with an I-shaped cross-section, together with radially polarized permanent magnets placed between its arms, is mounted on a shaft and located in a cavity created between the pole pieces, and the ferromagnetic liquid is located in the gaps between the shorter ends of the arms of the support ring and the side surfaces of the pole pieces and in the gaps between the ends of the pole pieces and the cylindrical surface of the longer arms of the support ring.

Z opisu patentowego PL213715 B1 znane jest też uszczelnienie ochronne łożyska tocznego, który charakteryzuje się tym, że we wnękach pierścieni nośnych o przekroju poprzecznym w kształcie litery „C” osadzone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, a ponadto pierścienie te zaopatrzone są w występy uszczelniające, przy czym pierścień nośny nieruchomy osadzony w obudowie ma występy usytuowane poniżej magnesu, na wewnętrznej powierzchni cylindrycznej, a pierścień nośny ruchomy usytuowany na wale ma występy uszczelniające położone powyżej magnesu, na zewnętrznej powierzchni cylindrycznej, natomiast ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach pomiędzy występami jednego pierścienia, a odpowiednią powierzchni cylindryczną drugiego pierścienia.The protective seal of a rolling bearing is also known from the PL213715 B1 patent description, which is characterized by the fact that radially polarized permanent magnets are embedded in the cavities of the supporting rings with a "C" cross-section, and these rings are also equipped with sealing protrusions, with where the fixed support ring mounted in the housing has protrusions located below the magnet, on the inner cylindrical surface, and the movable support ring located on the shaft has sealing protrusions located above the magnet, on the outer cylindrical surface, while the magnetic liquid is located in the annular gaps between the protrusions of one ring, and the corresponding cylindrical surface of the second ring.

Z opisu patentowego PL218859 B1 znane również jest hybrydowe uszczelnienie ochronne, zwłaszcza dla łożyska tocznego w którym pierścień obrotowy o przekroju poprzecznym w kształcie litery „C” osadzony jest na wale i przylega do wewnętrznego pierścienia łożyska, a we wnęce tego pierścienia umieszczona jest z luzem wystająca część pokrywy, w której wykonane jest wytoczenie z osadzonym w nim magnesem trwa łym spolaryzowanym promieniowo. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi, wykonanymi na wewnętrznych, walcowych powierzchniach we wnęce pierścienia obrotowego, a gładkimi powierzchniami walcowymi wystającej części pokrywy lub pomiędzy występami uszczelniającymi wykonanymi na powierzchniach walcowych wystającej części pokrywy, a gładkimi powierzchniami walcowymi we wnęce pierścienia obrotowego.A hybrid protective seal is also known from the patent description PL218859 B1, especially for a rolling bearing, in which a rotating ring with a "C"-shaped cross-section is mounted on the shaft and adheres to the inner ring of the bearing, and a protruding protruding element is placed loosely in the cavity of this ring. part of the cover in which there is a bore with a radially polarized permanent magnet embedded in it. The magnetic liquid is located in the annular gaps formed between the sealing projections made on the internal, cylindrical surfaces in the rotating ring cavity and the smooth cylindrical surfaces of the protruding part of the cover or between the sealing projections made on the cylindrical surfaces of the protruding part of the cover and the smooth cylindrical surfaces in the rotating ring cavity. .

Z kolei w opisie patentowym PL230759 B1 przedstawione jest hybrydowe uszczelnienie ochronne dla łożyska tocznego, które charakteryzuje się tym, że w komorze utworzonej pomiędzy tulejką kołnierzową nieruchomą i tulejką kołnierzową ruchomą umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki przedzielone magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo, przy czym nabiegunniki mogą być umocowane na wewnętrznej powierzchni walcowej tulejki nieruchomej lub na zewnętrznej, walcowej powierzchni tulejki ruchomej. Ponadto w nabiegunnikach na powierzchniach na których znajdują się występy uszczelniające, wykonane są sfazowania pomiędzy którymi umieszczony jest elastyczny pierścień uszczelniający, przylegający do zewnętrznej powierzchni walcowej tulejki ruchomej lub do wewnętrznej powierzchni walcowej tulejki nieruchomej. Ciecz magn etyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników osadzonych w nieruchomej tulejce kołnierzowej, a zewnętrzną powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej ruchomej lub w szczelinach pierścieniowych, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników osadzonych w ruchomej tulejce kołnierzowej, a wewnętrzną powierzchnią walcową tulejki kołnierzowej nieruchomej.In turn, the patent description PL230759 B1 presents a hybrid protective seal for a rolling bearing, which is characterized by the fact that in the chamber created between the fixed flange sleeve and the movable flange sleeve, multi-edge pole pieces separated by an axially polarized permanent magnet are placed, and the pole pieces can be mounted on the inner cylindrical surface of the fixed sleeve or on the outer cylindrical surface of the movable sleeve. Moreover, in the pole pieces, on the surfaces on which the sealing projections are located, there are chamfers between which a flexible sealing ring is placed, adhering to the outer surface of the cylindrical movable sleeve or to the inner surface of the cylindrical fixed sleeve. The magnetic liquid is located in the annular gaps formed between the sealing lugs of the pole pieces mounted in the fixed flange sleeve and the external cylindrical surface of the movable flange sleeve or in the annular gaps formed between the sealing lugs of the pole pieces mounted in the movable flange sleeve and the internal cylindrical surface of the fixed flange sleeve. .

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie konstrukcji hybrydowego uszczelnienia ochronnego dla łożyska tocznego, zapewniającego jego wysoką szczelność i dużą trwałość, w przypadku stosowania go w budowie maszyn i urządzeń przy łożyskowaniu szybkoobrotowych wałów.The purpose of this invention is to develop a hybrid protective seal design for a rolling bearing, ensuring its high tightness and long durability when used in the construction of machines and devices for bearing high-speed shafts.

Istota hybrydowego uszczelnienia ochronnego dla łożyska tocznego, zawierającego pierścienie nośne, wielokrawędziowy nabiegunnik, magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, magnes trwały spolaryzowany osiowo i ciecz ferromagnetyczną, polega na tym, że w komorze utworzonej pomiędzy łożyskiem tocznym, czopem wału, wewnętrzną powierzchnią cylindryczną gniazda obudowy i pokrywą, umieszczone są pierścienie nośne przedzielone magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo, umocowane w obudowie lub na czopie wału. Pierścienie nośne są wyposażone w pierścieniowe wnęki, w których osadzone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo. Jeden magnes trwały spolaryzowany promieniowo ustawiony jest względem powierzchni wału w układzie bie gunów N-S, a drugi magnes trwały spolaryzowany promieniowo ustawiony jest względem powierzchni wału w układzie biegunów S-N. Wielokrawędziowy nabiegunnik w postaci tulejki kołnierzowej, osadzony jest na czopie wału lub w obudowie, z kołnierzem położonym luźno pomiędzy magnesami trwałymi spolaryzowanymi promieniowo oraz magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo. Ciecz ferromagnetyczna umieszczona jest w szczelinach promieniowych, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowego nabiegunnika, wykonanymi na jego zewnętrznych powierzchniach walcowych, a wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi pierścieni nośnych, położonymi po obu stronach kołnierza wielokrawędziowego nabiegunnika lub ciecz ferromagnetyczna umieszczona jest w szczelinach promieniowych utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowego nabiegunnika, wykonanymi na jego wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych, a zewnętrznymi powierzchniami walcowymi pierścieni nośnych, położonymi po obu stronach kołnierza wielokrawędziowego nabiegunnika.The essence of the hybrid protective seal for a rolling bearing, containing support rings, a multi-edge pole piece, radially polarized permanent magnets, an axially polarized permanent magnet and a ferromagnetic liquid, is that in the chamber formed between the rolling bearing, the shaft journal, the inner cylindrical surface of the housing seat and the cover , there are support rings separated by an axially polarized permanent magnet, mounted in the housing or on the shaft journal. The support rings are equipped with annular cavities in which radially polarized permanent magnets are embedded. One radially polarized permanent magnet is positioned relative to the shaft surface in the N-S pole system, and the other radially polarized permanent magnet is positioned relative to the shaft surface in the S-N pole system. A multi-edge pole piece in the form of a flange sleeve is mounted on the shaft journal or in the housing, with the flange located loosely between radially polarized permanent magnets and an axially polarized permanent magnet. The ferromagnetic liquid is placed in the radial gaps formed between the sealing lugs of the multi-edge pole piece, made on its external cylindrical surfaces, and the internal cylindrical surfaces of the support rings, located on both sides of the flange of the multi-edge pole piece, or the ferromagnetic liquid is placed in the radial gaps formed between the sealing lugs of the multi-edge pole piece , made on its internal cylindrical surfaces, and the external cylindrical surfaces of the support rings, located on both sides of the flange of the multi-edge pole piece.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia według wynalazku, siły pola magnetycznego utrzymują ciecz ferromagnetyczną w szczelinach promieniowych, stanowiąc bariery uszczelniające, które chronią łożysko toczne przed wnikaniem zanieczyszczeń do jego wnętrza, a ponadto dodatkową barierę stanowi uszczelnienie labiryntowe osiowo-promieniowe, utworzone przez pierścienie nośne, magnes trwały, wielokrawędziowy nabiegunnik i pokrywę.In the operating conditions of the seal according to the invention, the magnetic field forces keep the ferromagnetic liquid in the radial gaps, constituting sealing barriers that protect the rolling bearing against the penetration of contaminants into its interior, and an additional barrier is the axial-radial labyrinth seal, formed by the support rings, a permanent magnet , multi-edge pole piece and cover.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania i na rysunku w półprzekroju wzdłużnym, przy czym na fig. 1 pierścienie nośne 4 wraz z magnesami trwałymi spola ryzowanymi promieniowo 5, 6, przedzielone magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo 7 umocowane są w obudowie 2, a wielokrawędziowy nabiegunnik 8 osadzony jest na czopie wału 1, zaś na fig. 2 pierścienie nośne 4 wraz z magnesami trwałymi spolaryzowanymi promi eniowo 5, 6 przedzielone magnesem trwałym 7 osadzone są na czopie wału 1, a wielokrawędziowy nabiegunnik 8 umocowany jest w obudowie 2.The subject of the invention is presented in an example embodiment and in the drawing in a longitudinal half-section, where in Fig. 1 the support rings 4 together with radially polarized permanent magnets 5, 6, separated by an axially polarized permanent magnet 7 are mounted in the housing 2, and the multi-edge pole piece 8 is mounted on the shaft journal 1, and in Fig. 2, the support rings 4 together with radially polarized permanent magnets 5, 6 separated by the permanent magnet 7 are mounted on the shaft journal 1, and the multi-edge pole piece 8 is mounted in the housing 2.

Uszczelnienie składa się z pierścieni nośnych 4, wielokrawędziowego nabiegunnika 8, dwóch magnesów trwałych spolaryzowanych promieniowo 5, 6, jednego magnesu trwałego spolaryzowanego osiowo 7 i cieczy ferromagnetycznej 9. W komorze utworzonej pomiędzy łożyskiem tocznym 3, czopem wału 1, wewnętrzną powierzchnią cylindryczną gniazda obudowy 2 i pokrywą 11, umieszczone są pierścienie nośne 4 przedzielone magnesem trwałym 7 spolaryzowanym osiowo, umocowane w obudowie 2 (fig. 1) lub na czopie wału 1 (fig. 2). Pierścienie nośne 4 posiadają pierścieniowe wnęki 4a, w których osadzone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo 5, 6. Magnes trwały spolaryzowany promieniowo 5 jest ustawiony względem powierzchni wału 1 w układzie biegunów N-S, a magnes trwały spolaryzowany promieniowo 6 jest ustawiony względem powierzchni wału 1 w układzie biegunów S-N. Wielokrawędziowy nabiegunnik 8 w postaci tulejki kołnierzowej osadzony jest na czopie wału 1 (fig. 1) lub w obudowie 2 (fig. 2), z kołnierzem 8a położonym luźno pomiędzy magnesami trwałymi spolaryzowanymi promieniowo 5, 6 oraz magnesem trwałym spolaryzowanym osiowo 7. Ciecz ferromagnetyczna 9 umieszczona jest w szczelinach promieniowych δ, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowego nabiegunnika 8, wykonanymi na ich zewnętrznych powierzchniach walcowych, a wewnętrznymi powierzchniami cylindrycznymi pierścieni nośnych 4, położonymi po obu stronach kołnierza 8a wielokrawędziowego nabiegunnika 8 (fig. 1) lub w szczelinach promieniowych δ utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi wielokrawędziowego nabiegunnika 8, wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych, a zewnętrznymi powierzchniami walcowymi pierścieni nośnych 4, położonymi po obu stronach kołnierza 8a wielokrawędziowego nabiegunnika 8 (fig. 2). Zamknięty obwód magnetyczny Φ utworzony jest przez pierścienie nośne 4, magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo 5, 6, magnes trwały spolaryzowany osiowo 7, wielokrawędziowy nabiegunnik 8 i ciecz ferromagnetyczną 9. Pokrywa 11 mocuje pierścienie nośne 4 i magnes trwały 7 (fig. 1) lub wielokrawę dziowy nabiegunnik 8 (fig. 2) w obudowie 2. Pierścień osadczy sprężynujący 10 ustala położenie wielokrawę dziowego nabiegunnika 8 (fig. 1 ) lub pierścieni nośnych 4 i magnesu trwałego spolaryzowanego osiowo 7 (fig. 2) na czopie wału 1.The seal consists of support rings 4, a multi-edge pole piece 8, two radially polarized permanent magnets 5, 6, one axially polarized permanent magnet 7 and a ferromagnetic liquid 9. In the chamber formed between the rolling bearing 3, the shaft journal 1, and the inner cylindrical surface of the housing seat 2 and cover 11, there are support rings 4 separated by an axially polarized permanent magnet 7, mounted in the housing 2 (fig. 1) or on the shaft journal 1 (fig. 2). The support rings 4 have annular cavities 4a in which radially polarized permanent magnets 5, 6 are embedded. The radially polarized permanent magnet 5 is positioned relative to the surface of shaft 1 in the N-S pole system, and the radially polarized permanent magnet 6 is positioned relative to the surface of shaft 1 in the S-N poles. The multi-edge pole piece 8 in the form of a flange sleeve is mounted on the shaft journal 1 (fig. 1) or in the housing 2 (fig. 2), with the flange 8a located loosely between the radially polarized permanent magnets 5, 6 and the axially polarized permanent magnet 7. Ferromagnetic liquid 9 is placed in the radial slots δ, formed between the sealing projections of the multi-edge pole piece 8, made on their external cylindrical surfaces, and the internal cylindrical surfaces of the support rings 4, located on both sides of the flange 8a of the multi-edge pole piece 8 (Fig. 1) or in the radial slots δ formed between the sealing projections of the multi-edge pole piece 8, made on their internal cylindrical surfaces, and the external cylindrical surfaces of the support rings 4, located on both sides of the flange 8a of the multi-edge pole piece 8 (Fig. 2). The closed magnetic circuit Φ is formed by support rings 4, radially polarized permanent magnets 5, 6, axially polarized permanent magnet 7, multi-edge pole piece 8 and ferromagnetic liquid 9. The cover 11 fastens the support rings 4 and the permanent magnet 7 (fig. 1) or the multi-edge front pole piece 8 (fig. 2) in the housing 2. The snap ring 10 fixes the position of the multi-edge pole piece 8 (fig. 1) or the support rings 4 and the axially polarized permanent magnet 7 (fig. 2) on the shaft journal 1.

Claims

1. Hybrid protective seal for a rolling bearing, comprising support rings, a multi-edge pole piece, radially polarized permanent magnets, an axially polarized permanent magnet and a ferromagnetic liquid, characterized in that in a chamber formed between the rolling bearing (3), the shaft journal (1), the inner cylindrical surface of the housing socket (2) and the cover (11), there are support rings (4) separated by an axially polarized permanent magnet (7), mounted in the housing (2) or on the shaft journal (1), and the support rings (4) are equipped with annular cavities (4a) in which radially polarized permanent magnets (5, 6) are embedded, with one radially polarized permanent magnet (5) positioned relative to the shaft surface (1) in the N-S pole system, and the second permanent magnet polarized radially (6) is positioned in relation to the surface of the shaft (1) in the S-N pole system, while the multi-edge pole piece (8) in the form of a flange sleeve is mounted on the shaft journal (1) or in the housing (2), with the flange (8a) located loosely between radially polarized permanent magnets (5, 6) and an axially polarized permanent magnet (7), and the ferromagnetic liquid (9) is placed in the radial gaps (δ), formed between the sealing projections of the multi-edge pole piece (8), made on its external cylindrical surfaces , and the internal cylindrical surfaces of the support rings (4), located on both sides of the flange (8a) of the multi-edge pole piece (8), or the ferromagnetic liquid (9) is placed in the radial slots (δ) formed between the sealing projections of the multi-edge pole piece (8), made on its internal cylindrical surfaces and the external cylindrical surfaces of the support rings (4), located on both sides of the flange (8a) of the multi-edge pole piece (8).