Уплотнение с активным электромагнитным регулированием зазора



Уплотнение с активным электромагнитным регулированием зазора
Уплотнение с активным электромагнитным регулированием зазора
Уплотнение с активным электромагнитным регулированием зазора

 

F16J15/00 - Поршни; тронковые поршни; плунжеры (мехи F16J 3/06; поршневые кольца и канавки для них F16J 9/00; вращающиеся поршни, например для двигателей типа "Ванкель" F01C; для двигателей внутреннего сгорания, т.е. специально сконструированные для высоких температур или видоизмененные для направления, зажигания или иного воздействия на заряд рабочей смеси F02F; поршни, предназначенные для гидравлических двигателей объемного вытеснения F03C 1/28; для насосов F04B; поплавки F16K 33/00)

Владельцы патента RU 2503865:

Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" (RU)

Изобретение относится к области уплотнительной техники, в частности к уплотнению роторов. 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. 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 торцом 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. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

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.

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).

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).

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.

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.

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.

Техническим результатом изобретения является создание уплотнения, устраняющего указанные недостатки известных устройств.

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.

Кроме того, кольцевая магнитная перемычка представляет собой, преимущественно, ферромагнитную шайбу.

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 электромагнита

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.

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.

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.

Уплотнение работает следующим образом.

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.

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.

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.

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.

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.

Кроме того, в предлагаемых уплотнениях за счет полной управляемости исключается возможность износа пар уплотнения, что приводит к увеличению ресурса и надежности работы уплотнения.

1. Уплотнение с активным электромагнитным регулированием зазора, содержащее 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, отличающееся 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 торцом 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.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что кольцевая магнитная перемычка представляет собой ферромагнитную шайбу.

3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что система активного электромагнитного регулирования зазора включает 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 электромагнита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области уплотнительной техники, в частности к узлам уплотнения механизмов для герметизации кольцевого зазора между цилиндром и поршнем в устройствах, работающих в условиях возвратно-поступательного движения.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Способ изготовления неподвижных разъемных неподвижных соединений гидравлических систем машин и оборудования различного назначения включает нанесение металлических или фторопластовых покрытий на соединяемые детали и их последующую термическую обработку.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для герметизации различных упругоэластичных тонкостенных камер, оболочек и т.п., работающих под действием давления рабочей среды.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для сборки гидропневмоагрегатов с уплотнительными кольцами радиального сжатия. .

Изобретение относится к уплотнительному устройству и его применению, причем уплотнительное устройство содержит уплотнительное кольцо и фильтрующее кольцо из фильтрующего нетканого материала, установленное по соседству с уплотнительным кольцом со стороны, обращенной к герметизируемому пространству, с аксиальным зазором.

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности. .

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к технологии изготовления плоских прокладок. .

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для обеспечения герметичности неподвижных разъемных соединений, в частности, эксплуатируемых в агрессивных средах. В неподвижном соединении, включающем вал и втулку, при сборке формируют винтовой канал, образуемый сопрягаемыми поверхностями деталей, который заполняют магнитореологическим композитом, состоящим из магнитной жидкости и сорбента, взаимодействующего с молекулами герметизируемой среды. Помещают соединение в неоднородное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого устанавливают по касательной к виткам канала; при этом втулка содержит резервную полость, П-образный паз и отводящий канал, выходящие в межвитковое пространство. Технический результат заключается в повышении герметичности и долговечности неподвижных разъемных соединений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу изготовления эластичного пластинчатого уплотнения. Способ заключается в том, что собирают множество эластичных пластин и множество разделительных прокладок в сварочном приспособлении, таким образом формируя лепестковый пакет, имеющий передний и задний концы и кривизну, приваривают стороны лепесткового пакета к крюковым пластинам. После этого удаляют участок крюковых пластин и накладывают радиально проходящую пластину на листовой пакет. Изобретение повышает надежность уплотнения. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

Группа изобретений относится к уплотнительной технике. Щеточное уплотнение роторов выполнено в виде прижимной щеки и последовательно состыкованных с ней элементов - кольцевой проволочной щетки и опорной щеки. Устройство снабжено технологическим кольцом. Прижимная щека выполнена с торцевым выступом в качестве стыковочного элемента. При изготовлении по сторонам оправки размещают опорные щеки, наматывают проволоку, затем проволочную намотку обжимают прижимными щеками, обрезают проволочную намотку, а затем сваривают состыкованные элементы и производят окончательную механическую обработку. На наружные цилиндрические поверхности состыкованных элементов накладывают металлическую полосу, соединяют концы аргонодуговой сваркой в технологическое кольцо, а сварку состыкованных элементов осуществляют электронным лучом через технологическое кольцо. Устройство для изготовления щеточного уплотнения роторов содержит оправку в виде колец, скрепленных по окружности винтами. Устройство снабжено центрирующими обоймами со ступицами, а оправка размещена на упомянутых ступицах. Между кольцами оправки установлено среднее кольцо, а винтовое крепление крайних колец осуществлено посредством среднего кольца. Изобретение позволяет повысить надежность щеточного уплотнения. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Самоуплотняющееся бесфланцевое соединение содержит две неподвижные между собой детали, выполненные одна в виде корпуса, другая в виде крышки с кольцевым упором, разрезное кольцо, кольцевую грундбуксу Т-образного сечения, сальниковую набивку и поджимные шпильки. Кольцевая грундбукса Т-образного сечения, кольцеразрезные соединительные элементы и кольцевая грундбукса F-образного сечения с упорами разной высоты установлены в зазоре для закладки и выемки разрезного кольца, а кольцевая грундбукса Т-образного сечения установлена с возможностью перемещения под действием уплотняемого давления и поджима сальниковых набивок, которые самоуплотняют бесфланцевое соединение независимо от разрезного кольца. Изобретение позволяет повысить надежность соединения. 1 ил.

Изобретение относится к конструкциям, предназначенным для герметизации соединения составных частей устройств, предпочтительнее стыка основания и крышки контейнера для транспортирования космических аппаратов. Узел содержит основание, крышку и уплотнитель, расположенный между ними по периметру плоскости стыка крышки с основанием. Уплотнитель состоит из основного монолитного уплотнителя и дополнительного полого уплотнителя. Каждый из уплотнителей установлен в свой паз. Дополнительный уплотнитель в ненагруженном состоянии имеет размер от плоскости стыка основания больший по сравнению с основным уплотнителем на величину не менее величины сжатия основного уплотнителя под заданной для него нагрузкой. Изобретение обеспечивает повышение уровня герметизации и простоту изготовления узла. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к процессу изготовления сотовой ленты, применяемой в газотурбинных двигателях, и касается способа изготовления сотового уплотнения. Осуществляют непрерывную подачу ленты неограниченной длины, выполняют надрезы в шахматном порядке с шагом, равным высоте соты. Длина надреза равна половине периметра соты. Гофрируют ленту таким образом, что форма гофры соответствует форме половины соты. Затем гофрированную ленту складывают по надрезам и калибруют по высоте. После подачи ленты неограниченной длины надрезы, изготовленные в шахматном порядке, выполняют поперечными по всей длине ленты, при этом перемычка, образованная между надрезами, имеет длину стороны соты. Выполняют сжатие кромок ленты с обеих сторон с углом конусности 10-20°. Последующее гофрирование делают продольным по всей ширине ленты, затем поперечно складывают продольно гофрированную ленту по выполненным надрезам, далее после калибровки по высоте сотовую ленту с обеих сторон сваривают по соприкасающимся граням сот. Изобретение обеспечивает повышение прочностных характеристик сотового уплотнения. 3 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Уплотнение расположено между краем отверстия в корпусе транспортного средства и присоединенной дверью. Дверь шарнирно соединена с корпусом транспортного средства вдоль первой заданной секции края отверстия. Уплотнение содержит фиксирующий профиль, с которым соединяется трубчатый уплотнительный профиль, стенку уплотнительного профиля. Стенка уплотнительного профиля содержит одну продольную канавку и образует целостный пленочный шарнир, который является продольным. Уплотнительный профиль содержит одну наружную канавку вдоль участка уплотнения, предназначенного для соединения с первой заданной секцией края отверстия. Наружная канавка выполнена с возможностью уменьшения сопротивления уплотнительного профиля сжатию в направлении зацепления при закрытии между отверстием и дверью. Достигается уменьшение сопротивления сжатию уплотнительного профиля. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение касается системы герметизации с компенсацией давления для вала вращения или перемещения машины, предназначенной для герметизации отсека. Система содержит первую среду, размещенную вокруг вала, и включает, по меньшей мере, кольцевое уплотнение, предназначенное для изоляции упомянутого отсека. Уплотнение размещено радиально вокруг вала и удерживается держателем уплотнения. Система герметизации содержит: устройство усиления давления, соединенное с держателем уплотнения, содержащее цилиндрическую трубу и поршень, снабженный двумя головками различных диаметров и предназначенный для разделения цилиндрической трубы на две изолированных камеры различных диаметров, соответствующих диаметрам поршневых головок. Камера меньшего диаметра соединена с держателем уплотнений и взаимодействует с первой средой, а камера большего диаметра заполнена, по меньшей мере, частично, второй средой; а устройство рекуперации среды, соединенное с камерой большего диаметра, заполнено газом и предназначено для сбора части второй среды из упомянутой камеры в процессе перемещения поршня для обеспечения того, чтобы давление на уровне первой среды, находящейся в контакте с упомянутым уплотнением, превышало наружное давление, приложенное к упомянутому уплотнению. Изобретение повышает надежность системы герметизации. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение касается уплотнения вала, которое включает в себя более одного уплотнительного модуля, по меньшей мере один подвод жидкости и один отвод жидкости, снабженной главным уплотнением, на которое приходится наибольшая часть разности давлений. Второе главное уплотнение выполнено в виде радиального двойного уплотнения, которое образовано двумя газовыми уплотнениями, каждое из которых включает в себя вращающуюся уплотнительную поверхность и неподвижную уплотнительную поверхность, и эти пары уплотнительных поверхностей соответственно расположены напротив друг друга в одной плоскости уплотнения, при этом обе плоскости уплотнения распространяются по существу радиально относительно вала. Изобретение повышает надежность устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для герметизации цилиндра компрессоров. Сальник компрессора содержит корпус с по крайней мере одной дренажной уплотнительной камерой, в каждой из которых размещены манжета и подпирающая ее пружина, также у стенки корпуса в каждой дренажной уплотнительной камере размещена кольцевая проставка, на внешней поверхности которой выполнена канавка, сообщающаяся через по крайней мере одно отверстие с внутренней поверхностью проставки. В корпусе выполнен дренажный канал, соединяющий торец корпуса с упомянутой канавкой. Изобретение повышает надежность работы сальника. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх