Способ бесконтактных уплотнений подвижных соединений л.в.карсавина и устройство для осуществления способа л.в.карсавина

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и позволяет исключить потери рабочей жидкости из замкнутых полостей и объемов. Способ бесконтактных уплотнений включает уплотнение подвижных элементов , схема обвязки которого содержит цилиндрическую втулку 1, поршень 2 и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 16 J 15/44

ГОС УДА P СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТЕ ::

17 (21) 4457976/29 (22) 11.07,88 (46) 30.04.91. Бюл. N. 16 (72) Л.В.Карсавин, В.И,Никитушкин, А.В.Битулев. С.Л,Карсавин и А.В.Толчинская (53) 62.762(088.8) (56) Кондаков Л.А. Рабочие жидкости и уплотнения гидравлических систем. M.: Машиностроение, 1982. с.150-152.

Граменицкий В,Н. Грузопоршневые измерительные приборы.М,: Изд-во стандартов, 1973, с,95, „„Я2 „„1б45б93 А1

2 (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Л.В.КАРСАВИНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Л.В.КАРСАВИНА (57) Изобретение относится к уплотнительной технике и позволяет исключить потери рабочей жидкости из замкнутых полостей и объемов. Способ бесконтактных уплотнений включает уплотнение подвижных элементов, схема обвязки которого содержит цилиндрическую втулку 1, поршень 2 и

1645693 вставленный в него плунжер Э со штоком 4, а также полости 5 и 6 поршня 2 и плунжера

3, нас руженные давлениями Р1 и Pz,.полость

7 давления Рся. и проточки 8,9 поршня 2, сообщенные с давлениями Pl и Р и каналами 13, 14 сообщенными между собой через отсечной клапан 15, нормально открытый в направлении давления Р полости 6, а также текущие нагрузки Fi u Fz поршня 2 и плунжера 3. Способ реализуется следующим образом. Полости 5 и 6 давлений Р1 и Р заполняются рабочей жидкостью, à flopшень 2 и шток 4 плунжера 3 нагружаются текущими нагрузками F1 и Fz, При этом

F1/S1 F2/S2 - P1,2, где 81 — площадь поршня; Sz — площадь плунжера; P> — давление в полости 5; Pz — давление в полости 6, причем

b, Р - Pt — Pz - О, что исключает перетечки из полости 5 в полость 6 и наоборот. При

Изобретение относится к герметизации гидравлических агрегатов, например, различных подвижных плунжерных пар, плотность (герметичность) соединений которых обеспечивается выполнением гарантированных малых зазоров (щелей).

Цель изобретения — исключение потерь жидкости иэ замкнутых полостей и объемов в окружающую среду или ее перетоков, расширение функциональных возможностей и повышение надежности.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство для осуществления способа содержит цилиндрическую втулку 1, внутри которой размещен поршень 2 с площадью

S>, внутри тупикового калиброванного канала которого вставлен плунжер 3 с площадью

Sz и штоком 4, при этом поршень 2 образует во втулке 1 полость 5 высокого давления Ръ а плунжер Э полость 6 высокогодавления Pz и полость 7 штока 4 низкого давления Рсп, Прюочки 6 и 9, выполненные на боковой поверхности поршня 2, сообщенные каналами 10 с полостью 5 и каналами 11 с полостью 7. Реэьбовая пробка 12 герметизирует полость 7. Каналы 13, 14 объединены между собой через отсечной клапан 15, нормально открытый в направлении канала 13 давления Pz. В дополнительном канале 16 ycTsноален дифманометр 17, импульсньге каналы которого включены в канал 18 втулки 1 давления Р1 и канал 13 давления Р плунжера Э, причем в каналах дифманометра 17 установлены эапорнь.е элементы 19.

Кроме того, имеется источник 20 давления с запорным элементом 21, включенные через

35 этом нагрузки Fl H Рг всегда пропорциональны и синхронны. При потере обьема жидкости г олостью 6 за счет утечек по зазору плунжера 3 она через проточки 8 и 9 попадает в полость 7 штока 4 плунжера 3, где давление Рсп. Плунжер 3 поднимается, давление в полости Р понижается ниже

Pcs., при этом открывается отсечной клапан

15 и жидкость из полости 7 по каналам 14 и

13 возвращается в полость 6 давления Pz, Плунжер 3 нагружается нагрузкой Fz, давление Р восстанавливается, отсечной клапан

15 закрывается и система уплотнения работает в том же режиме. Таким образом, полностью исключаются потери рабочей жидкости полостью 5, а потери объема полости 6 восстанавливаются за счет обеспечения реверса утечек при подъеме и опускании плунжера 3, 2 с, и 2 з.п,ф-лы, 1 ил, канал 22 втулки 1 в полость 5 давления Р„, нагруэочную площадку 23, на которую действует текущая нагрузка F> и текущая нагрузка Fz, действующая на нагрузочную площадку штока 4 плунжерз 3. При этом между текущими нагрузками F> и Fz. площадями S> и Sz поршня 2 и плунжера 3, а также давлениями Р1 и Р полостей 5 и б существует зависимость, при которой — — — = Pi z, где P> — давление в полости

Е1 z

S1 $2

5 поршня 2, Pz — давление в полости б плунжера 3, При этом разность давлений, в полостях 5 и б всегда равна нулю, т.е. Л P

= О, ПричемР =, à Fz =

Sz Fi

Sz

При этом текущие нагрузки F и Fz изменяются как в одну, так и в другую сторону синхронно и пропорционально, что обеспечивает постоянство Л P - P> — Pz, т,е. Л Р=

-0 (механизм синхронизации на чертеже не обозначен). Контроль положения "вылета" поршня 2 и плунжера 3, т,е, "постоянство" их объемов в полостях 5 и 6 давлений Р1 и

Pz обеспечивается размерами h> и Ь2, между подвижными и неподвижными элементами системы втулка 1 — поршень 2 — плунжер 3, Способ реализуется следующим образом, Полость 5 давления Р1 нагружается технологической жидкостью через канал 22 от источника 20 давления, После этого запорный элемент 21 может быть закрыт, если полость 20 негерметична. При этом запорные элементы 19 дифманометра 17 закрыты, Причем полость 5 нагружается до обеспече1645693 ния заданного зазора h>. Одновременно эа счет автономного объема жидкости полость

6 обеспечивает зазор hz. При этом может быть вывернута пробка 12 и вынут плунжер

3. Затем плунжер 3 вставляется на место и фиксируется в поршне 2 пробкой 12, После этого текущие нагрузки F1 и Fz синхронно и пропорционально нагружают грузовую площадку 23 поршня 2 и плунжера 4. При наг оужении плунжера 3 текущей нагрузкой F давление в полости 6, каналах 10, про- «r

8, канале 13 и канале 16 повышается и: сечной клапан 15 закрывается, отсекая канал 13 и полость 6 давления Р2 от канала 14, проточки 9, каналов 11 и полости 7 давлеЕ Рг ни Ро, При этсм — =- — = Р1,2, а

% %

S< F S2 F1

r1 —, и Г2 = — —, при которых

Яг Si

Л P = P> — Р = О. Следовательно, перепад давлений на бесконтактном уплотнении (щелевом зазоре) поршня 2 между полостями 5давления Р> и 6 давления Pz равен нулю и объем полости 5 остается постоянным, т.е. жидкость из него не вытекает, что контролируется по "вылету" h. При этом контроль нулевого перепада давлений осуществляется по дифманометру t 7, за парные элемент i

19 которого открываются и он нагружается давлением Р> и Р полостей 5 и 6. Таким образом, по зазорам плунжера 3 и поршня

2 теряется жидкость только из объема полости 6 давления Р>. При этом жидкость из полости 6 через каналы 10 и проточку 8 перетекает через сопротивление зазоров в проточку 9, и через каналы 11 поступает в полость 7 низкого давления Р«,, величина которого может быть равна Papaw, При этом размер hg во времени уменьшается, соответственно уменьшается объем полости 6 и оличи Ртгa объем полости 7, но давление Р2 и Рсп. в них остаются постоянными.

При достижении минимально допустимого критического размера hz в автономном объеме перекрываются запорные элементы 19 дифманометра 17 (чтобы не перегрузить дифманометр односторонним давлением), плунжер 3 поднимается и вытесняет технологическую жидкость из полости 7 через каналы 11, 14, 16 и 13 обратно в полость 6, восстанавливая первоначальный размер hg, При этом отсечной клапан 15 открывается обратным перепадом давления, так как давление в полости 6 понижается за счет компрессии ниже атмосферного, После этого текущая нагрузка Fg восстанавливается, давление в полости 6 воэврастает до исходного значения, клапан 15 закрывается и цикл повторяется при Ь P Р— P> О, 5

1 5

Запорные элементы 19 дифманометра 17 открываются и процесс контроля уплотнения протекает в той же последовательности. Таким образом, жидкость из полости 5 не теряется, а жидкость из полости 6 осуществляет постоянный реверсивный цикл без потерь в окружающую среду, Причем, процесс восстановления размера hg плунжера 4 осуществляется практически мгновенно, При этом поршень 2 может постоянно вращаться, например, относительно неподвижной втулки 1 и плунжера 3 (не показано), что стабилизирует гидравлические трения в зазорах и повышает стабильность и чувствительность системы, расширяя функциональные возможности ее применения в различных областях техники, например в системах образцовых гидравлических груэопоршневых весов, повышает эксплуатационную надежность систем и значительно сокращает потери времени на различные коррекции "вылетов", уровней и т.п., т е. исходных положений.

Технико-экономическая эффективность способа заключается в расширении воэможностей использования таких уплотнений в различных областях техники, включая измерительную технику высокой точности, а также повышении производительности, точности и надежности гидравлической аппаратуры. Кроме того, исключение течи рабочей жидкости в окружающую среду повышает технику безопасности и культуру производства.

Формула изобретения

1, Способ бесконтактных уплотнений подвижных соединений, включающий разделение рабочих полостей и объемов высоких и низких давлений гидроприводных систем, заполненных жидкой рабочей средой, отличающийся тем, что, с целью исключения потерь жидкости из замкнутых полостей и объемов в окружающую среду или ее перетоков в полости низкого давления, выполняют автономный технологический объем, размещают в нем контактный или бесконтактный подвижный элемент и делят при этом на полости высокого и низкого давления, заполняют их технологической жидкостью, нагружают элемент текущими нагрузками и уравнивают давление полости элемента с полостью высокого давления гидроприводной системы, включают полость высокого давления элемента в зону бесконтактного уплотнения, разделяющую эти полости, включают полость низкого давления элемента в зону бесконтактного уплотнения полости высокого и низкого давления элемента, сообщают полости высоко1645693

Составитель И,Пащенко

Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Редактор В.Ковтун

Заказ 1339 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 го и низкого давления элемента через запорный орган и разделяют их, отводят утечки технологической жидкости из полости высокого в полость низкого давления, контролируют номинальное положение элемента в автономном обьеме, измеряют его допустимый критический обьем высокого давления и, при достижении критической величины перемещают элемент и открывают запорный орган, возвращая технологическую жидкость иэ полости низкого в полость высокого давления, восстанавливая ее обьем и номинальное положение элемента, после чего закрывают эапорный орган.

2. Способ по п,1, отличающийся тем, что перепад давления между полостями высокого давления элемента и системы измеряют и регулируют.

3. Устройство бесконтактных уплотнений подвижных соединений, содержащее гидроприводную систему, состоящую иэ поршня и цилиндра, полости которых заполнены жидкой рабочей средой высокого и низкогодавления,отл ича ю щеес я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности путем исключения перетекания рабочей жидкости между полостями и ее потерь в окружающую среду, в теле подвижного эле5 мента выполнен автономный тупиковый калиброванный канал, в который вставлен плунжер со штоком с образованием между их торцами полостей высокого и низкого давлений, при этом нл боковой поверхности

10 поршня выполнены проточки, одна иэ которых сообщена с полостью высокого, а другая низкого давления плунжера. в теле цилиндра выполнены каналы. один из которых включен в проточку высокого, а другой

15 низкого давления, причем каналы сообщены между собой через отсечной клапан. нормальнр открытый в направлении высокого давления.

4. Устройство по и 3, о т л и ч а ю щ е20 е с я тем, что, с целью контроля перепада давлений, в теле цилиндра выполнен канал, который сообщен с полостью высокого давления поршня, в канал включена одна иэ полостей давления дифманометра, вторая

25 полость которого включена в канал высокого давления плунжера.