RU2503865C1 - Sealing with active electromagnetic gap adjustment - Google Patents
Sealing with active electromagnetic gap adjustment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503865C1 RU2503865C1 RU2012148179/06A RU2012148179A RU2503865C1 RU 2503865 C1 RU2503865 C1 RU 2503865C1 RU 2012148179/06 A RU2012148179/06 A RU 2012148179/06A RU 2012148179 A RU2012148179 A RU 2012148179A RU 2503865 C1 RU2503865 C1 RU 2503865C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- annular
- electromagnet
- seal
- gap
- active electromagnetic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области торцевых бесконтактных уплотнений, в частности к уплотнению роторов для уменьшения утечки рабочей среды из корпусов сжатия центробежных компрессоров и насосов в окружающее пространство, и может использоваться в центробежных компрессорных машинах для обеспечения долговечности узлов уплотнения, следовательно, для повышения надежности работы компрессора.The invention relates to the field of non-contact mechanical seals, in particular to the sealing of rotors to reduce the leakage of the working medium from the compression housings of centrifugal compressors and pumps into the environment, and can be used in centrifugal compressor machines to ensure the durability of the seal assemblies, therefore, to increase the reliability of the compressor.
Известно устройство регулирования зазора в торцевых уплотнениях, содержащее установленное на роторе вращающееся кольцо и размещенное в корпусе невращающееся кольцо, образующие пару уплотнения с рабочим зазором, датчик для измерения зазора, якорь электромагнитной систем, электромагниты, связанные с регулятором токов и блок задания требуемого зазора (см. Патент RU 2176044, опубликован 20.11.2001).A device for adjusting the gap in mechanical seals is known, comprising a rotating ring mounted on the rotor and a non-rotating ring placed in the housing, forming a pair of seals with a working gap, a sensor for measuring the gap, an electromagnetic system armature, electromagnets associated with the current regulator and a required clearance setting unit (see Patent RU 2176044, published November 20, 2001).
Известно также уплотнение с активным электромагнитным регулированием зазора, содержащее установленный на роторе диск и размещенное в корпусе подвижное в осевом направлении кольцо, образующее пару уплотнения с осевым рабочим зазором, систему активного электромагнитного регулирования зазора, включающего датчик зазора и электромагнит, якорь которого жестко связан с кольцом пары уплотнения, полость корпуса за парой уплотнения соединена с линией утечки газа, на которой установлен расходомер с возможностью передачи корректирующего сигнала в контур активного регулирования зазора (см. Патент RU 2386873, опубликован 20.04.2010).A seal with active electromagnetic clearance control is also known, comprising a disk mounted on the rotor and housed in an axially movable ring forming a seal pair with an axial working clearance, an active electromagnetic clearance control system including a clearance sensor and an electromagnet whose anchor is rigidly connected to the ring seal pairs, the body cavity behind the seal pair is connected to a gas leak line on which a flow meter is installed with the possibility of transmitting a correction signal LA in the loop active regulation of the gap (see Patent RU 2386873, published 04/20/2010).
Работа известных устройств заключается в активном регулировании зазора между вращающимся и невращающимся кольцами за счет сил притяжения электромагнита с помощью системы автоматического регулирования, образованной датчиком зазора, электромагнитами и регулятором тока.The work of the known devices is to actively control the gap between the rotating and non-rotating rings due to the attractive forces of the electromagnet using an automatic control system formed by the gap sensor, electromagnets and current regulator.
Недостатком известных устройств является сложность обеспечения микрозазоров (5-7 мкм) в паре уплотнения при осевых перемещениях и биениях вращающегося диска, обуславливаемых температурными и изгибными колебаниями ротора компрессора.A disadvantage of the known devices is the difficulty of providing micro-gaps (5-7 μm) in the sealing pair during axial movements and beats of a rotating disk, caused by temperature and bending vibrations of the compressor rotor.
Кроме того, сложность регулирования зазора в известных устройствах усугубляется зависимостью сил притяжения электромагнита от величины зазора (при постоянстве тока уменьшение зазора приводит к увеличению силы притяжения электромагнита и наоборот), которая обуславливает структурную неустойчивость пары уплотнения, как объекта системы автоматического регулирования.In addition, the difficulty of adjusting the gap in known devices is aggravated by the dependence of the attractive forces of the electromagnet on the size of the gap (at a constant current, reducing the gap leads to an increase in the attractive force of the electromagnet and vice versa), which causes structural instability of the seal pair as an object of the automatic control system.
Техническим результатом изобретения является создание уплотнения, устраняющего указанные недостатки известных устройств.The technical result of the invention is the creation of a seal that eliminates these disadvantages of known devices.
Данный технический результат достигается благодаря тому, что уплотнение с активным электромагнитным регулированием зазора содержит установленный на роторе диск, размещенный в корпусе кольцевой электромагнит с обмоткой и, по меньшей мере, двумя полюсами, подпружиненный относительно корпуса в осевом направлении и образующий с диском пару уплотнения с осевым рабочим зазором, и подключенную к обмотке электромагнита систему активного электромагнитного регулирования зазора, отличающийся тем, что диск выполнен из немагнитного материала с кольцевым пазом, в котором коаксиально размещены, по меньшей мере, два кольцевых постоянных магнита, намагниченных в осевом направлении с чередующейся полярностью, первые торцы которых замкнуты кольцевой магнитной перемычкой, а вторые торцы обращены к рабочему зазору пары уплотнения, каждый полюс кольцевого электромагнита с соответствующим ему торцем кольцевого постоянного магнита расположены на одинаковом расстоянии от оси ротора, а система активного электромагнитного регулирования зазора подключена к обмотке кольцевого электромагнита с возможностью возникновения отталкивающей силы в паре уплотнения при подаче тока.This technical result is achieved due to the fact that the seal with active electromagnetic clearance control contains a disk mounted on the rotor, housed in an annular electromagnet housing with a winding and at least two poles, axially spring-loaded relative to the housing and forming an axial seal pair with the disk working gap, and connected to the winding of the electromagnet system of active electromagnetic regulation of the gap, characterized in that the disk is made of non-magnetic material with an annular groove in which at least two annular permanent magnet coaxially placed are axially magnetized with alternating polarity, the first ends of which are closed by an annular magnetic jumper, and the second ends face the working gap of the seal pair, each pole of the ring electromagnet with its corresponding the end face of the annular permanent magnet are located at the same distance from the axis of the rotor, and the system of active electromagnetic regulation of the gap is connected to the winding of the ring electron shield with the possibility of repulsive forces in the seal pair when current is applied.
Кроме того, кольцевая магнитная перемычка представляет собой, преимущественно, ферромагнитную шайбу.In addition, the annular magnetic jumper is mainly a ferromagnetic washer.
Кроме того, система активного электромагнитного регулирования зазора может включать измерительный преобразователь расхода утечек газа за уплотнением и измерительный преобразователь положения кольцевого электромагнита относительно диска, выходы которых связаны через суммирующее устройство с входом усилителя мощности, выход которого подключен к обмотке кольцевого электромагнитаIn addition, the active electromagnetic gap control system may include a gas leakage flow meter behind the seal and a ring electromagnet position transmitter relative to the disk, the outputs of which are connected through a summing device to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the winding of the ring electromagnet
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показано предлагаемое уплотнение с активным электромагнитным регулированием зазора; на фиг.2 схематично показан принцип создания сил отталкивания в паре уплотнения при использовании двух постоянных магнитов; на фиг.3 - то же, при использовании трех постоянных магнитов.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows the proposed seal with active electromagnetic regulation of the gap; figure 2 schematically shows the principle of creating repulsive forces in a pair of seals using two permanent magnets; figure 3 is the same when using three permanent magnets.
Уплотнение с постоянными магнитами и с активным электромагнитным регулированием зазора содержит установленный на валу 1 ротора вращающийся упорный диск 2, выполненный из немагнитного материала, и герметично установленный в корпусе 3 невращающийся подвижный в осевом направлении (в пределах микроперемещений) кольцевой электромагнит 4 с обмоткой 5 и полюсами. Герметичность установки электромагнита 4 в корпусе 3 обеспечивается благодаря резиновому уплотнительному кольцу 6, размещенному в кольцевом углублении внешней цилиндрической поверхности кольцевого электромагнита 4. Диск 2 имеет кольцевой паз 7, выполненный со стороны электромагнита 4, в котором коаксиально размещены два постоянных кольцевых магнита 8, разноименно намагниченных в осевом направлении с чередующейся полярностью. В кольцевом пазу 7 может быть размещено три и более постоянных магнитов 8, которые также разноименно намагничены в осевом направлении и имеют чередующуюся полярность. Диск 2 с постоянными магнитами 8 и электромагнит 4 образуют уплотнительную пару с осевым рабочим зазором 8. Постоянные магниты 8 размещены в кольцевом пазу 7 так, что их первые торцы, обращенные вовнутрь паза 7, замкнуты между собой кольцевой перемычкой, представляющей собой магнитный шунт в виде ферромагнитной шайбы 9, а вторые торцы обращены к рабочему зазору, при этом полюса электромагнита 4 расположены на одном уровне с торцами магнитов 8, т.е. каждый полюс кольцевого электромагнита 4 расположен на одинаковом расстоянии от оси ротора с торцем соответствующего кольцевого постоянного магнита 8. Уплотнение также содержит систему активного электромагнитного регулирования зазора, которая включает измерительный преобразователь 10 расхода утечек газа за уплотнением (из выходной полости уплотнения) в линии 13 и измерительный преобразователь положения кольцевого электромагнита 4 относительно диска 2, выходы которых через суммирующее устройство (не показано) с входом усилителя 11 мощности. Выход усилителя 11 мощности подключен к обмотке 5 электромагнита 4. Конструкция уплотнения предусматривает пружины 12, с помощью которых электромагнит 4 подпружинен относительно корпуса 3 в сторону диска 2, т.е. пружины 12 прижимают электромагнит 4 к диску 2 при выключенном уплотнении, в результате чего уплотнение закрыто.A permanent magnet seal with active electromagnetic clearance control comprises a rotating
Открывание и функционирование уплотнения осуществляется путем подачи и регулирования электрического тока в обмотку 5 электромагнита 4 с выхода системы активного электромагнитного регулирования зазора, которая также может содержать дополнительный измерительный преобразователь 14 зазора в паре уплотнения, включенный в контур регулирования зазора.Opening and functioning of the seal is carried out by supplying and regulating the electric current to the winding 5 of the
Уплотнение работает следующим образом.Sealing works as follows.
При выключенной системе активного электромагнитного регулирования зазора ток в обмотке 5 электромагнита 4 отсутствует, уплотнение закрыто за счет прижатия электромагнита 4 к диску 2 ротора прижимными пружинами 12, в результате чего в «стояночном состоянии компрессора» утечки газа через уплотнение близки к нулю. При этом магнитный поток Ф0, создаваемый постоянными магнитами 8 диска 2, замыкается через магнитопровод электромагнита 4 и создает дополнительную силу прижатия электромагнита 4 к диску 2.When the active electromagnetic regulation of the gap is turned off, there is no current in the
При включении системы активного электромагнитного регулирования зазора через обмотку 5 электромагнита 4 начинает протекать ток таким образом, чтобы магнитный поток Ф1 создаваемый электромагнитом 4, был направлен противоположно потоку Ф0 постоянных магнитов 8. При достижении тока номинального значения магнитные потоки Ф0 и Ф1 замыкаются через воздушный зазор в одном и том же направлении, в связи с чем в паре уплотнения возникают отталкивающие силы FЭМ (фиг.2). Под действием сил отталкивания FЭМ в паре уплотнения появляется зазор 8, что приводит к открыванию уплотнения, позволяя вращаться диску 2 ротора без трения, но с таким зазором δ, чтобы утечки газа были минимальными. Величина утечки затворного газа через пару уплотнения определяется величиной зазора δ, следовательно, определяется величиной тока в обмотке 5 электромагнита 4. Величина зазора поддерживается постоянной за счет автоматического регулирования тока в электромагните 4 при определенной настройке системы активного электромагнитного регулирования зазора.When you turn on the system of active electromagnetic regulation of the gap through the
В соответствии со структурой контура управления электромагнитного регулирования зазора, управляющий сигнал может формироваться либо по сигналу измерительного преобразователя 10 расхода утечек газа, любо по сигналу измерительного преобразователя 14 рабочего зазора в паре уплотнения, либо по совокупности сигналов вышеуказанных измерительных преобразователей. Управляющий сигнал поступает на вход усилителя 11 мощности, выход которого подключен к обмотке 5 электромагнита 4.In accordance with the structure of the control loop of the electromagnetic regulation of the gap, the control signal can be generated either by the signal of the
Пара уплотнения может содержать более двух кольцевых магнитов 8, расположенных в кольцевом пазу 7 вращающегося диска 2, а кольцевой электромагнит 4 соответственно более двух полюсов, конструктивно совмещенных в зазоре пары уплотнения с торцами кольцевых магнитов 8. Так на фиг.3 показана схема электромагнитного взаимодействия для трехполюсного варианта конструктивного исполнения пары уплотнения.A pair of seals may contain more than two
Таким образом, предлагаемое уплотнение с постоянными магнитами 8 и с активным электромагнитным регулированием зазора позволяет существенно уменьшить утечку рабочего газа из области высокого давления машины за счет более простой и структурно устойчивой системы активного электромагнитного регулирования зазора и обеспечивает при этом характеристики, сравнимые с характеристиками известных сухих газодинамических уплотнений.Thus, the proposed seal with
Кроме того, в предлагаемых уплотнениях за счет полной управляемости исключается возможность износа пар уплотнения, что приводит к увеличению ресурса и надежности работы уплотнения.In addition, the proposed seals due to complete controllability eliminates the possibility of wear of the seal pairs, which leads to an increase in the life and reliability of the seal.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148179/06A RU2503865C1 (en) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | Sealing with active electromagnetic gap adjustment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148179/06A RU2503865C1 (en) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | Sealing with active electromagnetic gap adjustment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2503865C1 true RU2503865C1 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49884760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012148179/06A RU2503865C1 (en) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | Sealing with active electromagnetic gap adjustment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503865C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3619489A1 (en) * | 1986-06-10 | 1987-12-17 | Gutehoffnungshuette Man | Shaft seal |
EP0396441A1 (en) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | EG&G SEALOL, INC. | Bi-Directional, non-contact face seal |
SU1634907A1 (en) * | 1989-01-13 | 1991-03-15 | Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Face seal |
SU1668790A1 (en) * | 1989-07-10 | 1991-08-07 | Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Face hydrostatic seal with adjustable clearance |
RU2176044C2 (en) * | 1998-04-02 | 2001-11-20 | Самарский государственный технический университет | Method for controlling gap in end sealings and apparatus for performing the same |
RU2386873C1 (en) * | 2008-09-12 | 2010-04-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Seal with active electromagnetic adjustment of clearance |
-
2012
- 2012-11-13 RU RU2012148179/06A patent/RU2503865C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3619489A1 (en) * | 1986-06-10 | 1987-12-17 | Gutehoffnungshuette Man | Shaft seal |
SU1634907A1 (en) * | 1989-01-13 | 1991-03-15 | Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Face seal |
EP0396441A1 (en) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | EG&G SEALOL, INC. | Bi-Directional, non-contact face seal |
SU1668790A1 (en) * | 1989-07-10 | 1991-08-07 | Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Face hydrostatic seal with adjustable clearance |
RU2176044C2 (en) * | 1998-04-02 | 2001-11-20 | Самарский государственный технический университет | Method for controlling gap in end sealings and apparatus for performing the same |
RU2386873C1 (en) * | 2008-09-12 | 2010-04-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Seal with active electromagnetic adjustment of clearance |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20110215532A1 (en) | Ferrofluid sealing apparatus for a reciprocating shaft | |
JP2016089745A (en) | Magnetic levitation type pump | |
US2488827A (en) | Magnetic coupling | |
CN110630746B (en) | Take automatic shutdown protection to prevent leaking mechanical seal | |
CN108518347A (en) | A kind of integral shaft synchronizes canned motor pump to suspension permanent magnet | |
CN109026999B (en) | Axial magnetic suspension bearing | |
CN111404317A (en) | Magnetic suspension motor | |
US6727600B1 (en) | Small underwater generator with self-adjusting axial gap | |
CN106300798A (en) | A kind of multipole vicarious permanent magnetic speed-adjusting pump dynamic transfer system of shaftless envelope | |
RU2503865C1 (en) | Sealing with active electromagnetic gap adjustment | |
RU126084U1 (en) | SEAL WITH ACTIVE ELECTROMAGNETIC CLEARANCE ADJUSTMENT | |
GB1474339A (en) | High speed rotor assembly | |
US20210175778A1 (en) | Compact halbach electrical generator for integration in a solid body | |
JP2011064325A (en) | System, method and device for providing magnetic seal | |
US20200018400A1 (en) | Seal device | |
CN107093938B (en) | Magnetic suspension motor and household air conditioner | |
JP2016138540A (en) | Power generator device and hydraulic generating equipment | |
CN208380885U (en) | A kind of integral shaft is to the synchronous canned motor pump of suspension permanent magnet | |
CN110131314B (en) | Magnetic suspension bearing, motor, compressor and air conditioner | |
CN108506343B (en) | Half-freedom-degree axial-magnetizing hybrid axial magnetic bearing | |
CN206320304U (en) | Concentric multiaxis magnetic fluid sealing structure | |
JP2012036928A (en) | Rotary apparatus | |
RU2386873C1 (en) | Seal with active electromagnetic adjustment of clearance | |
RU79631U1 (en) | SEAL WITH ACTIVE ELECTROMAGNETIC CLEARANCE ADJUSTMENT | |
CN107093939A (en) | A kind of magnetic suspension motor and dust catcher |