Способ бесконтактных уплотнений подвижных соединений Л.В.Карсавина и устройство для осуществления способа Л.В.Карсавина Советский патент 1991 года по МПК F16J15/44 

вставленный в него плунжер 3 со штоком 4, а также полости 5 и 6 поршня 2 и плунжера 3, натруженные давлениями Pi и Ра, полость 7 давления Рея. и проточки 8,9 поршня 2, сообщенные с давлениями PI и Р2 и каналами 13, 14 сообщенными между собой через отсечной клапан 15, нормально открытый в направлении давления Ра полости 6, а также текущие нагрузки FI и Fa поршня 2 и плунжера 3. Способ реализуется следующим образом. Полости 5 и 6 давлений Pi и Рг заполняются рабочей жидкостью, а поршень 2 и шток 4 плунжера 3 нагружаются текущими нагрузками FinFa. При этом Pi/Si F2/S2 Pi,2, где Si - площадь поршня; $2 - площадь плунжера; Pi - давление в полости 5; Рг -давление в полости 6, причем Л Р Pi - Рг 0, что исключает перетечки из полости 5 в полость 6 и наоборот. При

этом нагрузки FI и F2 всегда пропорциональны и синхронны. При потере объема жидкости полостью 6 за счет утечек по зазору плунжера 3 она через проточки 8 и 9 попадает в полость 7 штока 4 плунжера 3, где давление РСЛ. Плунжер 3 поднимается, давление в полости Ра понижается ниже Рея., при этом открывается отсечной клапан 15 и жидкость из полости 7 по каналам 14 и 13 возвращается в полость 6 давления Ра. Плунжер 3 нагружается нагрузкой Fa, давление Ра 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,

Изобретение относится к уплотнитель- ной 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

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 из замкнутых по л остей 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 Si,внутри тупикового калиброванного канала которого вставлен плунжер 3 с площадью Sa и штоком 4, при этом поршень 2 образует во втулке 1 полость 5 высокого давления Pi, а плунжер 3 полость 6 высокого давления Ра и полость 7 штока 4 низкого давления РСл.. Гфишмьи о и 9, выполненные на боковой поверхности поршня 2, сообщенные каналами 10 с полостью 5 и каналами 11 с полостью. Резьбовая пробка 12 герметизирует полость. Каналы 13,14объединены между собой через отсечной клапан 15, нормально открытый в направлении канала 13 давления Рг. В дополнительном канале 16 установлен дифманометр 17, импульсные каналы которого включены в канал 18 втулки 1 давления Pi и канал 13 давления Ра плунжеру 3, причем в каналах дифманомет- ра 17 установлены запорнь е элементы 19. Кроме того, имеется источник 20 давления с запорным элементом 21, включенные через

канал 22 втулки 1 в полость 5 давления Ру, нагрузочную площадку 23, на которую действует текущая нагрузка FI и текущая нагрузка Fa, действующая на нагрузочную площадку штока 4 плунжера 3. При этом между текущими нагрузками FI и Fa. площадями Si и Sa поршня 2 и плунжера 3, а также давлениями Pi и Ра полостей 5 и 6 существует зависимость, при которой

FI F2

ё -с - Р1 ,а . где PI-давление в полости

5 поршня 2, Ра - давление в полости 6 плунжера 3. При этом разность давлений, в полостях 5 и 6 всегда равна нулю, т.е. Д Р

0. ПричемР1 51 Fz

a F2

Sa Fi

Sa - - Si При этом текущие нагрузки FI и Fa изменяются как в одну, так и в другую сторону синхронно и пропорционально, что обеспечивает постоянство АР - Pi - Ра, т.е. Д 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 Pi и

р2 обеспечивается размерами hi и ha, 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 19дифманометра 17 закрыты, Причем полость 5 нагружается до обеспечения заданного зазора hi. Одновременно за счет автономного объема жидкости полость 6 обеспечивает зазор h2. 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 FI и F2 синхронно и пропорционально нагружают грузовую площадку 23 поршня 2 и плунжера 4. При нагоу- жении плунжера 3 текущей нагрузкой F давление в полости 6, каналах 10, 8, канале 13 и канале 16 повышаете и отсечной клапан 15 закрывается, отсекая канал 13 и полость 6 давления Раот канала 14, проточки 9, каналов 11 и полости 7 давлеflSi

Si Fi

P2 ПрИ которых

ния

При этом

ё-«

Г 1 -

S2 - Si

Д Р Pi - Р2 0. Следовательно, перепад 20 давлений на бесконтактном уплотнении (щелевом зазоре) поршня 2 между полостями 5 давления PI и 6 давления Р2 равен нулю и обьем полости 5 остается постоянным, т.е. жидкость из него не вытекает, что контроли- 25 руется по вылету h. При этом контроль нулевого перепада давлений осуществляется по дифманометру 17. запорные элемзнтн 19 которого открываются и он нагружается давлением Pi и Ра полостей 5 и 6. Таким 30 образом, по зазорам плунжера 3 и поршня 2 теряется жидкость только из обьема полости 6 давления Р2. При этом жидкость из полости 6 через каналы 10 и проточку 8 перетекает через сопротивление зазоров в 35 проточку 9, и через каналы 11 поступает в полость 7 низкого давления РСл., величина которого может быть равна Ратм. При этом размер h2 во времени уменьшается, соответственно уменьшается обьем полости 6 и 40

уполмчмпяртго обьРМ ПОЛПСТИ 7, НО ДЭВЛ6ние Р2 и РСЛ. в них остаются постоянными. При достижении минимально допустимого критического размера h2 в автономном обь- 45 еме перекрываются запорные элементы 19 дифманометра 17 (чтобы не перегрузить дифмэнометр 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 Нг, При этом отсечной клапан 15 открывается обратным перепадом давления, так как давление в полости 6 понижается за счет комп- 55 рессии ниже атмосферного, После этого текущая нагрузка F2 восстанавливается, давление в полости 6 возврастает до исходного значения, клапан 15 закрывается и

цикл повторяется при Д Р - Р,

-рг

Запорные элементы 19 дифманометра 17

открываются и процесс контроля уплотнения протекает в той же последовательности. Таким образом, жидкость из полости 5 не 5 теряется, а жидкость из полости 6 осуществляет постоянный реверсивный цикл без потерь в окружающую среду. Причем, процесс восстановления размера h2 плунжера 4 осуществляется практически мгновенно. При 10 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 чув ст- 15 вительность системы, расширяя функциональные возможности ее применения в различных областях техники, например в системах образцовых гидравлических гру- зопоршневых 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 возможностей 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 обьемов высоких и низких давлений гидроприводных систем, заполненных жидкой рабочей средой, отличающийся тем что, с целью исключения потерь жидкости из замкнутых полостей и обьемов в окружающую среду или ее перетоков в полости низкого давления, выполняют автономный технологический обьем, 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 дав- 0, лония элемента, сообщают полости высоко50

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 эле- мента в автономном объеме, измеряют его допустимый критический объем высокого давления и, при достижении критической величины перемещают элемент и открывают запорный орган, возвращая технологи- ческую жидкость из полости низкого в полость высокого давления, восстанавливая ее объем и номинальное положение элемента, после чего закрывают запорный орган.

возможностей и повышения надежности путем исключения перетекания рабочей жидкости между полостями и ее потерь в окружающую среду, в теле подвижного элемента 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 поршня выполнены проточки, одна из которых сообщена с полостью высокого, а другая низкого давления плунжера, в теле цилиндра выполнены каналы, один из которых включен в проточку высокого, а другой низкого давления, причем каналы сообщены между собой через отсечной клапан, нормально открытый в направлении высокого давления.

4. Устройство по п.З. отличающееся тем, что , с целью контроля перепада давлений, в теле цилиндра выполнен канал, который сообщен с полостью высокого давления поршня, в канал включена одна из полостей, давления дифманометра, вторая полость которого включена в канал высокого давления плунжера.