Способ регулирования зазора в торцевых уплотнениях и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к торцевым уплотнениям многорежимных машин с высокими давлениями рабочих сред. В способе регулирования зазора в торцевых уплотнениях путем стабилизации в пространстве невращающегося кольца уплотнения относительно вращающегося кольца измеряют величину зазора между невращающимся и вращающимся кольцами. Сравнивают измеренное значение зазора с требуемой величиной зазора. Управляют с помощью электромагнитов положением невращающегося кольца в функции разности требуемого и измеренного значений зазора. Устройство снабжено датчиком для измерения зазора между невращающимся и вращающимся кольцами, системой электромагнитов, якорем электромагнитов, а также блоком задания требуемого зазора, причем невращающееся кольцо встроено в якорь электромагнитной системы, выход блока задания требуемого зазора соединен с первым входом регулятора токов электромагнитов, второй вход которого соединен с датчиком для измерения зазора, выход регулятора токов электромагнитов соединен с катушками электромагнитов. Применение способа регулирования зазора в торцевом уплотнении и устройства для его реализации позволит обеспечить гарантированный зазор между уплотнительными кольцами и повысить надежность работы уплотнения и его износостойкость. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к торцевым уплотнениям многорежимных машин с высокими давлениями рабочих сред.

Наиболее близким по технической сущности предложенного нами решения является торцевое гидростатическое уплотнение с регулируемым зазором (авторское свидетельство СССР 1668790, опубликовано в БИ 29, 07.08.91), содержащее установленное на роторе вращающееся кольцо и размещенное в корпусе невращающееся кольцо, пружину, а также вторичное уплотнение, расположенное в канавке на цилиндрической поверхности корпуса, напорную камеру для регулирования зазора, упругий элемент, установленный в канавке на цилиндрической поверхности корпуса и контактирующий одним торцом с вторичным уплотнением, а другим - с торцевой поверхностью канавки, сообщенной с полостью низкого давления, при этом напорная камера образована невращающимся кольцом, пружиной, корпусом и вторичным уплотнением, а на уплотнительной поверхности невращающегося кольца выполнена гидростатическая камера, сообщенная с напорной камерой дросселями с уплотняемой полостью.

Сущность способа регулирования зазора в данном торцевом уплотнении заключается в подборе характеристик поджимающих пружин, создании гидравлических камер, дросселирующих давление подпора, а также в подборе жесткостей элементов торцевого уплотнения.

Недостатком указанных способа и устройства регулирования зазора в торцевых уплотнениях является ограниченная возможность быстроты реакции, когда раскрытие зазора происходит в нештатных ситуациях, переходных режимах работы, наложенных вибрациях, силовых и температурных деформациях системы в зоне уплотнения. Быстродействие пружин, поджимающих невращающееся кольцо, достаточно лишь на одной их собственной частоте, в то время как при запусках, остановах и в нештатных ситуациях в уплотняемой системе проходит широкий спектр вибраций. Не обеспечивает постоянного поджима и гидростатическая камера, дросселирующее отверстие которой имеет постоянный диаметр.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа регулирования зазора в торцевом уплотнении и устройства для его реализации, позволяющего обеспечить гарантированный зазор между уплотнительными кольцами.

1. В способе регулирования зазора в торцевых уплотнениях путем стабилизации в пространстве невращающегося кольца уплотнения относительно вращающегося кольца измеряют величину зазора между невращающимся и вращающимся кольцами, сравнивают измеренное значение зазора с требуемой величиной зазора, управляют с помощью электромагнитов положением невращающегося кольца в функции разности требуемого и измеренного значений.

2. Устройство для регулирования зазора в торцевых уплотнениях, содержащее установленное на роторе вращающееся кольцо, снабжено датчиком для измерения зазора между невращающимся и вращающимся кольцами, системой электромагнитов, якорем электромагнитов, регулятором токов электромагнитов, а также блоком задания требуемого зазора, причем невращающееся кольцо встроено в якорь электромагнитной системы, выход блока задания требуемого зазора соединен с первым входом регулятора токов электромагнитов, второй вход которого соединен с датчиком для измерения зазора, выход регулятора токов электромагнитов соединен с катушками электромагнитов.

Существенные отличия способа находят свое выражение в новой совокупности действий, а для устройства - в новой совокупности связей между элементами устройства. Указанная совокупность действий и связей позволяет обеспечить гарантированный зазор между уплотнительными кольцами и тем самым повысить надежность работы уплотнения и предотвратить его износ.

На чертеже изображено торцевое уплотнение с регулируемым зазором.

Способ регулирования зазора в торцевых уплотнениях состоит в том, что посредством датчиков измеряют зазор между невращающимся и вращающимся кольцами уплотнения. Затем сравнивают измеренное значение зазора с требуемой величиной. В функции разности требуемой и измеренной величины зазора управляют положением невращающегося кольца посредством электромагнитов. Например, в нагнетательных установках используемых при перекачке газа, торцевое уплотнение должно иметь зазор между невращающимся и вращающимся кольцами от 1 мкм до 3 мкм. Данный способ и устройство для его реализации позволит поддерживать зазор в этих пределах с точностью до 1 мкм.

Устройство для реализации способа регулирования зазора в торцевых уплотнениях содержит вращающееся кольцо 1, установленное на роторе 2, невращающееся кольцо 3, установленное в корпусе 4, датчик 5 для измерения зазора между невращающимся и вращающимся кольцами, якорь 6 электромагнитной системы, электромагниты 7 и 8, регулятор 9 токов электромагнитов, блок 10 задания требуемого зазора. Невращающееся кольцо 3 встроено в якорь 6 электромагнитной системы, выход блока 10 задания требуемого зазора соединен с первым входом регулятора 9 токов электромагнитов, второй вход которого соединен с датчиком 5 для измерения зазора, выход регулятора 9 токов электромагнитов соединен с катушками электромагнитов 7 и 8. В качестве датчика 5 для измерения зазора может быть применен индуктивный датчик с соответствующей измерительной системой.

Регулятор 9 токов электромагнитов, например, состоит из стандартных регуляторов, построенных на базе операционных усилителей (Михайлов О.В. "Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов." - М.: Машиностроение, 1990. - С. 124), широтно-импульсного модулятора, транзисторного моста и неуправляемого выпрямителя (диодного моста).

Блок 10 задания требуемого зазора, например, может быть реализован на потенциометре, запитанном от стабилизированного источника питания.

Устройство для реализации зазора в торцевом уплотнении работает следующим образом. Блок 10 задания требуемого зазора подает сигнал на первый вход регулятора 9 токов электромагнитов. На второй вход регулятора 9 приходит сигнал с датчика 5 для измерения зазора. В функции разности этих сигналов формируются токи электромагнитов 7 и 8. Если разность равна нулю (наблюдается требуемая величина зазора), то токи электромагнитов устанавливаются такими, что движения якоря электромагнитной системы и, следовательно, невращающегося кольца не будет. При появлении рассогласования между сигналами блока 10 задания требуемого зазора и датчика 5 (в случае действия внешних вибраций и других возмущений) регулятор 9 начнет формировать токи электромагнитов 7 и 8 таким образом, чтобы якорь электромагнитов и невращающееся кольцо переместить на нужную величину для сведения рассогласования к нулю. Следовательно, предполагаемое торцевое уплотнение работает как электромеханическая следящая система. Выбор динамических настроек регулятора 9 позволяет достичь высокого быстродействия рассматриваемой следящей системы и обеспечить поддержание на заданном уровне величины зазора между невращающимся и вращающимся кольцами уплотнения.

Таким образом, применение способа регулирования зазора в торцевом уплотнении и устройства для его реализации позволит обеспечить гарантированный зазор между уплотнительными кольцами и тем самым повысить надежность работы уплотнения и его износостойкость.

Формула изобретения

1. Способ регулирования зазора в торцевых уплотнениях путем стабилизации в пространстве невращающегося кольца уплотнения относительно вращающегося кольца, отличающийся тем, что измеряют величину зазора между невращающимся и вращающимся кольцами, сравнивают измеренное значение зазора с требуемой величиной зазора, управляют с помощью электромагнитов положением невращающегося кольца в функции разности требуемого и измеренного значений зазора.

2. Устройство регулирования зазора в торцевых уплотнениях, содержащее установленное на роторе вращающееся кольцо и размещенное в корпусе невращающееся кольцо, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком для измерения зазора между невращающимся и вращающимся кольцами, системой электромагнитов, якорем электромагнитов, а также блоком задания требуемого зазора, причем невращающееся кольцо встроено в якорь электромагнитной системы, выход блока задания требуемого зазора соединен с первым входом регулятора токов электромагнитов, второй вход которого соединен с датчиком для измерения зазора, выход регулятора токов электромагнитов соединен с катушками электромагнитов.

РИСУНКИ

Рисунок 1