Уплотнение поршня Советский патент 1993 года по МПК F16J15/40 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для уплотнения компрессоров.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения.

На чертеже представлено уплотнение поршня, разрез.

Устройство состоит из цилиндра 1, штока 2, на который надет поршень 3 с неразъемной втулкой 4. Втулка 4 выполнена методом заливки антифрикционного материала и служит направляющей для поршня 3. С двух сторон поршня установлены магнитные системы в виде постоянных магнитов 5 радиальной намагниченности с полюсными наконечниками 6, образующими с цилиндром 1 уплотняемые зазоры, Со стороны цилиндра 1 полюсные наконечники 6 имеют зубчатую поверхность. На торцевых поверхностях магнитов 5 установлены немагнитные кольцевые проставки 7 и 8, в которых по периметру выполнены сквозные радиальные отверстия 9, заполненные

магнитоактивной порошковой компози цией. Поршень снабжен стаканами 10, изготовленными из магнитомягкого материала и размещенными между штоком 2 и магнитом 5. Стаканы имеют со стороны уплотняемой среды выступы, охватывающие немагнитные проставки 8 и имеющие со стороны поверхности цилиндра 1 зубчатую поверхность. Поршень 3 со стаканами 10 крепится на штоке 2 с помощью гайки 11. На поршне 3 между втулкой 4 и немагнитными проставками 7 в канавках, выполненных в поршне 2, установлены уплотнительные элементы в виде разрезных колец 12 из магнитомягкого материала. Поверхность колец 12 со стороны цилиндра 1 также выполнена зубчатой. В рабочих зазорах и в радиальных сквозных отверстиях 9 проставок 7 и 8 размещена порошковая магнитоактивная композиция, обладающая герметизирующими и смазывающими свойствами.

Цилиндро-поршневой узел работает следующим образом.

(Л

С

00

о ю со чэ

N

ы

В процессе работы происходит частичный унос магнитоактивной порошковой композиции, содержащейся в рабочих зазорах. Содержащаяся в отверстиях 9 сухая порошковая магнитоактивная композиция подается в рабочие зазоры благодаря силе воздействия градиента магнитного поля на порошковую композицию. Величина этой силы значительна и зависит как от магнитной восприимчивости композиции, так и от градиента напряженно сти магнитного пиля в рабочих зазорах.

Магнитные силы, действующие в рабочих зазорах, превосходят другие действующие там же силы, например, гравитационные и газодинамические. Газовая смесь (природный газ, песчинки, частицы воды, капли масла и т.д.) стремятся в противоположную движению поршня сторону. Основной перепад давления удерживается уплотнительными кольцами 12, которые выполнены разрезными из магни- томягкого материала. Причем давление газа задерживается не только уплотнительными кольцами 12, которые поджаты к полости цилиндра Л ввиду своей конструкции и пружинных свойств материала, но и в меньшей степени силами магнитных потоков Ф и Ф. Магнитный поток Ф1 замыкается через полюсный наконечник б, корпус цилиндра 1, стаканы 10, магнитный поток Фа замыкается через полюсные наконечники 6, корпус цилиндра 1, уплотнительные кольца 12, поршень 3 и стаканы 10. Такое замыка- ние магнитных полей происходит за счет того, что постоянные магниты с полюсными наконечниками 7 и 8, которые в сочетании с магнитрмягкими элементами и формируют направления потоков магнитных полей. Под воздействием магнитных потоков Ф1 и Фа порошковая магнитная композиция во время хода поршня 3 поступает в нужном количестве из радиальных отверстий 9 в рабочие зазоры. При этом магнитоактивная композиция, попадая на поверхность цилиндра 1. выполняет тем самым роль смазки. За счет эффекта левитации немагнитные частицы газовой смеси не могут попасть в рабочие зазоры, что исключает попадание абразива в зону трения.

Магнитный поток Фг Ф1, т.к. рабочие зазоры в местах трения уплотнительных

колец 12 намного меньше, чем рабочие зазоры, образованные выступами стаканов 10, полюсных наконечников б и внутренней поверхностью корпуса цилиндра 1, следовательно градиент магнитного поля имеет наибольшее значение в области зубчатой поверхности уплотнительных колец 12. Поэтому в процессе работы на уплотнительных кольцах образуется слой порошковой магнитоактивной композиции, не пропускающей газовую смесь. Кроме того, выступы стаканов 10 во время поступательного движения поршня 3 собирают свободную по- рошковую композицию, которая

используется в следующем поступательном движении поршня. Уплотнительные кольца 12 в местах разрезов имеет минимальный зазор и заполнены магнитоактивной композицией, поэтому в результате эффекта аблитерации унос композиции практически не происходит и необходимый запас ее в радиальных отверстиях 9 достаточен для работы узла от ремонта до ремонта.

Формула изобретения

1. Уплотнение поршня, содержащее установленные с двух сторон поршня магнитные системы в виде постоянного магнита с полюсными наконечниками, образующими с цилиндром уплотняемые зазоры, заполненные магнитоактивным составом, и уплотнительные элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, оно снабжено немагнитными кольцевыми проставками, установленными на

торцевых поверхностях магнита, который выполнен с радиальным намагничиванием, уплотнительные элементы выполнены в виде колец из магнитомягкого материала и размещены в канавках, выполненных в поршне

между немагнитными проставками, при этом магнитоактивный состав выполнен в виде порошковой композиции.

2.Уплотнениепоршня поп.1,отл ича- ю щ е е с я тем, что в немагнитных простав- ках выполнены сквозные радиальные отверстия, заполненные магнитоактивным составом.

3. Уплотнение поршня по п.1, от л и ч а- ю щ е е с я тем, что уплотнительные элементы выполнены в виде разрезных колец.

I a 7 8 10

Сущность изобретения: с двух сторон поршня установлены магнитные системы в виде постоянного магнита с полюсными наконечниками, образующими с цилиндром уплотняемые зазоры, заполненные магнитоакт ивным составом, Немагнитные кольцевые проставки установлены на торцевых поверхностях магнита. Магнит выполнен с радиальным намагничиванием, а уплотни- тельные элементы - в виде колец из магнитомягкого материала и размещены в канавках, выполненных в поршне между проставками. Магнитоактивный состав выполнен в виде порошкообразной композиции. В проставках имеются сквозные радиальные отверстия, заполненные магни- тоактивным составом. Уплотнительные элементы выполнены в виде разрезных колец. 2 з.п.ф-лы. 1 ил.