Уплотнительное устройство Советский патент 1984 года по МПК F16J15/54 

р

О5 О5 Изобретение относится к цетапям машин, а именно к уппотнитепьной техника и может найти применение при уплотнении поцвижных соеаинений гиаравпически и пневматических устройств. Известно уппотнитепьное устройство, соцержащее и эпастомерный уппо нитепьный элемент, установленный межр ау уплотняемыми поверхностями, попоотью с окружающей срецой, а также пьезоэпемент, через усилитель управлявмый датчиком оавпения герметизируемой срецы Cl 1 . Недостатком известного устройства является нет ерметичность уплотнения при вибрационно-уцарном нагружении. Цепь изобретения - повышение герм& тичности уплотнения при вибрацисжноуаарных нагружениях. Поставленная цель достигается тем, что в уппотнитепьном устройстве, содержащем корпус и уплотнительный элемент, установленный между уплотняемыми поверхностями, полостью с герметизируемой средой и полостью с окружающей срецой, а также кольцевой пьезоэлемент, соединеншай через усилитель-с датчиком давления герметизируемой сревдл, между уплотнительным элементом и кольцевым пьезоэлементом расположен пьезоэлемент в виде четырехсегментного кольца, а на корпусе уппотнительного устройства уотановлены в двух п пенцикулярных радиальных направлениях датчики виброускорения, которые соединены через двухканальный усилитель каждый с раоположенными в его плоскости противопо ложными сегментами четырехсегментного пьезоэлемента. На фиг. 1 схематически изображено уплотнительное устройство; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Уплотнительное устройство содержит уплотнительный элемент 1, установленный между уплотняемыми поверхностями корпуса 2 и штока 3, полостью 4 с герметизируемой средой и полостью 5 с окружающей срецой. Уплотнительный эпемент i поджимается к уплотняемым поверхностям корпуса 2 и штока 3 посл цовательно в осевом направлении установленными пьезоэпементом 6 типа чет рехсегментного коиьца и кольцевым пьезоэпементом 7. Сегменты пьезоэлемента 6 попарно соединены с выходами цвухканапьного усипитепя 8, входы соединены датчиками 9 и 10 вифоускорения, щ И1феппенными к корпусу 2 уплотнитец ного устройства в двух перпендикулярных радиальных направлениях (фиг.2). Датчик 9 виброускорения и подключенные к нему через двухканальный усилитель 8 два сегмента пьезоэлемента 6 расположены в вертикальной осевой плоскости, а датчик 10 виброускорения и подключенные к нему через цвухканальный усилитель 8 два остальных сегмента пьезоэлемента 6 расположены в горизонтальной осевой плоскости. Кольцевой пьезоэлемент 7 соединен с выходом усилителя 11, вход которого соединен с датчиком 12 давления герметизируемой среды. Уплотнительное устройство работает следующим образом. При постоянном давлении герметизируемой среды и отсутствии вибрацион ных и ударных нагрузок герметичность уплотнительного устройства обеспечивается путем создания постоянного контактного давления между уплотняемыми , поверхностями корпуса 2 и штока 3 И с ними контактирующими поверхностями уппотнительного Э1гемента 1. Это осуществляется путем статического поджатия уплотнительного элемента 1 к уплот няемым поверхностям корпуса 2 и штока 3 последовательно установленными четырехсегментным, пьезоэлемтентом 6 и кольцевым пьезоэлементом 7, в результате чего герметизируемая среда из полости 4 не может проникнуть в полость 5 с окружающей срецой. При колебаниях давления герметизируемой среды в полости 4 датчик 12 давления вырабатывает электрические сигналы, пропорциональные величине переменного давления герметизируемой среды в полости 4, которые подаются на вход усилителя 11,- усиливаются и из выхода усилителя 11 подаются на кольцевой пьезоэлемент 7. При воздействии электрических сигналов кольцевой пьезоэлемент 7 деформируется, дополнительно через четырехсегментный пьезоэл мент 6 поджимает уплотнительный элемент 1 к уплотняемь1м пов хностям корпуса 2 и щтока 3, увеличивает контактное цавление между ними пропорционально увеличению давления герметизируемой среды и этим обеспечивает герметичность уплотняемого соединения при колебаниях давления. При воздействии на уплотнитепьное устройство вибрационных ипи ударных нагрузок, приложенных, например, в вертикальной плоскости, датчик 9 вифоускорения вырабатывает эцентрические сигналы, пропориионапьные величине виброускорения, которые поцаются на вход усипитепя 8, гце усиливаются, а затем с выхоца усилителя 8 поступав ют на сегменты пьеэоэлемента 6, расположенные в вертикальной плоскости. При возцействии электрических сигналов сегменты пьезоэлемента 6, расположенные в вертикальной плоскости, пеформируются, дополнительно поцжимают упЛотнитепьный элемент 1 к УППОТНЯ&мым поверхностям корпуса 2 и штока 3, увеличивают контактное давление между ними в вертикальной плоскости пропориионапьно величине виброускорения и, тем самым, обеспечивают герметичность уппотнительного устройства при возцействии на него вибрационных или ударных нагрузок, приложенных в вертикалькой плоскости.

При воздействии на уплотнительное устройство вибрационных или ударных нагрузок, приложенных в горизонтальной, плоскости, аналогичным образом дат- чик 1О виброускорения подает электрические сигналы через усилитель 8 на горизонтально расположенные сегменты пьезоэпемента 6, которые увеличивают контактное давление в горизонтальной плоскости между уплотняемыми поверхностями корпуса 2 и штока 3 и с ними контактирующими поверхностями уплотнитепьного элемента 1

пропорцвокально величине вв(оуск(. .Этим обеспечивается герметичность уплотнительного устройства при вифационных или ударных нагрузкак, цейсг вуюишх в горизонтальной плоскости. , Если на уплотнительное устройство во пействуют оинамическне нш руэки направленные под некоторым углом к горизонтальной плоскости, каждый из датчиков 9 и 10 виброускорения вырабатывает электрические сигналы, проп(циоиапьные величинам соответственно вертикальной и горизонтальной составляющих виброускорения. Эти сигналы через усилитель 8 передаются на соответствующие верп кально и горизонтально расположенные пары сегментов пьезоэлемента 6, которые увеличивают контактное давление в соответствующих плоскостях пропорционально величинам составляющих ви роускорения. Тем самым обеспечивается герметичность предлагаемого уплотнительного устройства при воздействии вибрационного или ударного нагружения любого направления.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении герметичности при вибрационных и ударных нагрузках путем изменения контактнся о давления между уплотняющим элементом и уплотняемой поверхностью в зависимости от величины и направления вибрационно-ударного воздействия.

Фиг.2.

УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, соцержащее корпус и уппотнитепьный элемент, .установленный межцу уплотняемыми поверхностями, полостью с герметизируемой срецой и полостью с окружающей срецой, а также копьц&вой пьезоэлемент, соеаиненный через усилитель с цатчиком цавленяя герметизируемой среды, отпи чающееся тем, что, с целью повышения герметичности при вибрационных и уцарных нагрузках, межцу уппотнитепьным элементом и кольцевым пьезоэлементом расположен пьезоэлемент в вице четырехсегментного кольца, а на корпусе уплотнительного устройства установлены в цвух перпенцикулярных рациальных направлениях цатчики виброускорения, которые соединены через авухканальный усилитель кажцый с расположенными в с ® его плоскости противоположными свгме№тами четырехсегментного пьезоэпетмГен(Л та.