Уплотнение вала

д Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пц 732607 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл. Г 16 1 15/54 Гесудлрстееииый комитет Опубликовано 05.05.80. Бюллетень 17Дата опубликования описания 15.05.80до делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения Ю. А. Митькин Ивановский энергетический институт им, В. И. Ленина(54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА Изобретение относится к жидкостным уплотнениям, применяемым для герметизациивращающихся элементов конструкций, работающих в условиях вакуума, газовых средпод давлением и т. п,Известно уплотнение вращающегося вала, в котором перепад давлений удерживается феррожидкостью, находящейся в рабочем зазоре в магнитном поле 11.Известно также уплотнение вала с электротехническим устройством, обеспечивающим удерживание запирающей жидкости -диэлектрика в рабочем зазоре в электрическом поле. Электротехническое устройствовыполнено в виде конденсатора, состоящегоиз двух металлических обкладок, одна изкоторых разделена на несколько колец, соединенных с одним и тем же полюсом источника электрического тока. Для большей надежности обкладки конденсатора покрытыизоляцией. Благодаря взаимодействию поляризованного жидкого диэлектрика с электрически заряженными обкладками конденсатора диэлектрик удерживается в зазоре 121,Недостатком этого уплотнения являетсято, что изоляция обкладок конденсатора впроцессе 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 треши ны будут заполнены жидким диэлектриком,находящимся в рабочем зазоре. Наличие трещин в поверхностном слое изоляции уменьшает электрическую прочность промежутка между электродами в этих местах.15Она 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 явле 732607ние 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 электроизоляциони а я 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 вывода. ми 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 условияхдлиной рабочего зазора, заполненного жидким диэлектриком.При случайном пробое между электродами в любом элементарном конденсаторе, происходящем главным образом из-за поо 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 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 разряд 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 дости 2 е 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 выбрать 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 перепаддавлений.Формула изобретения Уплотнение вала жидкостью - диэлектриком, размещенной между установленны732 607 авнтель Г. Щурен К. Шуфрич1005 едактор Ж. Рожковаказ 1710/28ЦНИ енного комитетатений и открытРаушская набУжгород, ул. П 113035,лиал П 5ми 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,СостТех ред Тираж ПИ Государствделам изобр Москва, Ж - 3 П 1 Патентэ, г ь Источники информации,принятые во внимание при экспертизе