Уплотнение вала

 

Союз Советских

Социалистических

Республик п»732607

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.10.78 (21) 2679466(25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

F 16 J 15/54

Гесудлрстееииый комитет

Опубликовано 05.05.80. Бюллетень №17

Дата опубликования описания 15.05.80 (53) УДК 62-762 (088.8) до делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Ю. А. Митькин

Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

Изобретение относится к жидкостным уплотнениям, применяемым для герметизации вращающихся элементов конструкций, работающих в условиях вакуума, газовых сред под давлением и т. п.

Известно уплотнение вращающегося вала, в котором перепад давлений удерживается феррожидкостью, находящейся в рабочем зазоре в магнитном поле (1).

Известно также уплотнение вала с электротехническим устройством, обеспечивающим удерживание запирающей жидкости— диэлектрика в рабочем зазоре в электрическом поле. Электротехническое устройство выполнено в виде конденсатора, состоящего из двух металлических обкладок, одна из которых разделена на несколько колец, соединенных с одним и тем же полюсом источника электрического тока. Для большей надежности обкладки конденсатора покрыты изоляцией. Благодаря взаимодействию поляризованного жидкого диэлектрика с электрически заряженными обкладками конденсатора диэлектрик удерживается в зазоре 121.

Недостатком этого уплотнения является то, что изоляция обкладок конденсатора в процессе работы подвергается старению, которое сопровождается появлением трещин.

Особенно интенсивно эти процессы происходят при повышенных температурах. В этом случае возможно также дополнительное образование трещин в изоляции за счет различных температурных коэффициентов расширения металлической фольги и слоя изоляции. Трещины, а также воздушные включения в изоляции обкладок могут образовываться и в процессе технологического изготовления электродных систем. Эти трещины будут заполнены жидким диэлектриком, находящимся в рабочем зазоре. Наличие трещин в поверхностном слое изоляции уменьшает электрическую прочность промежутка между электродами в этих местах.

Она определяется уже только слоем жидкого диэлектрика между электродами. При случайном пробое жидкого диэлектрика в этих местах, например при попадании в жидкий диэлектрик проводящих частиц примесей из окружающей среды, уплотнение выходит из

20 строя. Это происходит потому, что любой пробой между электродами закорачивает рабо— чий зазор, т. е. напряжение на нем резко снижается, а жидкий диэлектрик при этом не удерживается в рабочем зазоре. Это явле732607 ние существенно снижает надежность уплотнения, особенно если учесть, что для повышения удерживаемого уплотнением перепада давлений необходимо увеличивать напряженность электрического поля в зазоре.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения.

Цель достигается тем, что в уплотнении вала кольца обкладки конденсатора соединены с одним и тем же полюсом источ/ ника электрического тока через ограничивающие резисторы. В этом случае пробой между электродами в любом элементарном конденсаторе приводит к снятию напряжения только с рабочего зазора, находящегося в зоне рассматриваемого элементарного конденсатора, а на всех других участках рабочего зазора напряжение остается без изменения, что и позволяет им удерживать необходимый перепад давлений. Кроме того, такой способ выполнения электротехнического устройства уплотнения дает возможность увеличить напряженность электрического поля в рабочем зазоре и соответственно удерживаемый уплотнением перепад давлений.

На чертеже изображено уплотнение вала, вертикальный разрез.

Уплотнительная электроизоляционная втулка 1, в которую вформована металлическая обкладка 2, закреплена на валу 3.

Концентрично с втулкой 1 установлена уплотнительная электроизоляционная втулка 4, укрепленная на корпусе 5, в которую вформованы металлические кольца 6 с выводами 7. Втулки 1 и 4 образуют между собой рабочий зазор 8, заполненный запирающей жидкостью — диэлектриком. Каждое металлическое кольцо 6 через вывод 7 и резистор

9 присоединяется с помощью проводников к одному полюсу источника 10 электрического тока, а к другому полюсу через щеточный контакт 11 и токосъемное кольцо 12 подключается обкладка 2. Технологически втулки 1 и 4, включающие соответствующие электроды — обкладку 2 и кольца 6, а также выводы 7, можно изготовить из изоляционного материала (полиэтилена, полистирола и т. д.), например, литьевым способом.

Под действием напряжения, приложенного к обкладке 2 и кольцам 6, в рабочем зазоре, заполненном жидким диэлектриком, возникает электростатическое поле. В результате воздействия этого поля жидкий диэлектрик поляризуется, что сопровождается появлением на поверхности диэлектрика связанных зарядов. Взаимодействие поляризованных зарядов жидкого диэлектрика с электрическими зарядами обкладок кондесатора обеспечивает удерживание жидкости в рабочем зазоре. Плотность связанных зарядов в диэлектрике прямо пропорциональна напряженности электрического поля, что и обуславливает возрастание удерживаемого уплотнением перепада давлений с увеличением напряженности поля. Удерживаемый уплотнением перепад давлений обеспечивается всеми элементарными конденсаторами, ю т. е. определяется при заданных условиях длиной рабочего зазора, заполненного жидким диэлектриком.

При случайном пробое между электродами в любом элементарном конденсаторе, происходящем главным образом из-за по о падания проводящих частиц в жидкий диэлектрик во время работы уплотнения, напряжение с рабочего зазора этого конденсатора снимается, а все напряжение, поступающее от источника тока, прикладывается к последовательно включенному резистору 9.

На всех других элементарных конденсаторах напряжение остается без изменения, поэтому жидкий диэлектрик будет удерживаться в рабочем зазоре.

Прооой жидкого диэлектрика при боль>0 шом сопротивлении в разрядной цепи длится в течение времени, измеряемого микросекундами. При пробое жидкого диэлектрика частицы примеси выгорают, разрушаются на более мелкие частицы и разлетаются в разные стороны, в результате чего раз25 ряд гаснет, а рассматриваемый участок рабочего зазора восстанавливает свою работоспособность. Пробои жидкого диэлектрика в рабочем зазоре редки (например один пробой за 100 часов и реже), что достиse гается соответствующим выбором напряженности электрического поля в зазоре, а длительность пробоя мала, поэтому пробой жидкого диэлектрика в рабочем зазоре всегда будет формироваться только в одном элементарном конденсаторе.

Следовательно, в предлагаемом уплотнении случайный пробой между электродами в одном элементарном конденсаторе при достаточно большом их числе, которое выбирается из условий надежности для конкретных случаев, практически не сказывается на удерживаемом уплотнениием перепаде давлений. Это означает, что в рабочем зазоре с жидким диэлектриком можно вы-! брать большую напряженность электрического поля, повысив тем самым удерживаемый уплотнением перепад давлений.

Таким образом, выполнение электротехнического устройства предлагаемого уплотнения в виде концентрического конденсатора, у которого одна обкладка разделена

@ на несколько колец, соединенных с одним и тем же полюсом источника электрического тока через ограничивающие резисторы, позволяет повысить надежность уплотнения, а также увеличить удерживаемый перепад давлений.

SS

Формула изобретения

Уплотнение вала жидкостью — диэлектриком, размещенной между установленны732 607

Составитель Г. Щуренко

Редактор Ж. Рожкова Техред К. Шуфрич Корректор М. Пожо

Заказ 1710/28 Тираж 1005 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П q Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 ми на валу и корпусе концентричными обкладками конденсатора, одна из которых разделена на несколько колец, соединенных с одним и тем же полюсом источника электрического тока, отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности, упомянутые кольца соединены с источником тока через ограничивающие резисторы. ь

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 420836, кл. F 16 j 15 / 54, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 339708, кл. F 16 j 15/54, 1970.