следящее устройство системы управления

Формула изобретения

Следящее устройство системы управления, состоящее из подвижного вала и насаженной на него втулки неподвижной части теплонагруженного устройства и установленных с зазором контактных уплотнительных колец, взаимодействующих с соответствующими контактными поверхностями сопрягаемых деталей, отличающееся тем, что одно из контактных уплотнительных колец имеет возможность скользить по посадочной контактной поверхности неподвижной части теплонагруженного устройства, а другое кольцо взаимодействует с подвижной частью вала и между контактными уплотнительными кольцами установлен упругий кольцеобразный экран переменного сечения, снабженный продольными термобиметаллическими пружинами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к конструкции следящих устройств для управления энергетической установкой, и может быть использовано в качестве устройств управления установок, имеющих теплонагруженные рабочие камеры.

Известна конструкция центрального уплотнения воздухонагревателя, представляющего собой кольцеобразное деформируемое тело с центральным отверстием под вал и периферийными уплотняющими поверхностями по сопрягаемой крышке (см. книгу А.А.Беляева «Ремонт котлов высокого давления» - М.: Энергоиздат, 1989 г., с.184-185).

Недостатком такой конструкции является высокая вероятность нарушения физико-механических свойств уплотнительного деформируемого материала, что приводит к утечкам рабочего тела из-за потери подвижности, значительной коррозии и износа основных сопрягаемых теплонапряженных деталей.

Также известно кольцевое контактное уплотнение, у которого на вал насажена втулка с канавками, в которые установлены, с небольшим зазором , уплотнительные кольца, взаимодействующие с соответствующими контактными поверхностями сопрягаемой (соконтактной) детали (см. книгу Г.С.Скубачевского «Авиационные газотурбинные двигатели» - М.: Машиностроение, 1974 г., с.463-465).

Однако у этой конструкции уплотнительного устройства имеется тот недостаток, что при потере в процессе эксплуатации упругих свойств колец повышается выделение тепла трения, это ведет к перегреву колец, которое вызывает большее выделение тепла и выход уплотнения из строя из-за утечек рабочего тела через кольцевые зазоры между контактными кольцами и сопрягаемыми деталями.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности эксплуатации следящего устройства системы управления теплонагруженных устройств и механизмов, снижение удельной стоимости при эксплуатации таких устройств, а также повышение уровня безопасности их эксплуатации.

Сущность изобретения заключается в том, что следящее устройство системы управления, состоящее из подвижного вала и насаженной на него втулки неподвижной части теплонагруженного устройства и установленных с зазором контактных уплотнительных колец, взаимодействующих с соответствующими контактными поверхностями сопрягаемых деталей, при этом одно из контактных уплотнительных колец имеет возможность скользить по посадочной контактной поверхности неподвижной части теплонагруженного устройства, а другое кольцо взаимодействует с подвижной частью вала и между контактными уплотнительными кольцами установлен упругий кольцеобразный экран переменного сечения, снабженный продольными термобиметаллическими пружинами.

Предложенное техническое решение иллюстрируется графически, где на чертеже показан общий вид следящего устройства системы управления.

Следящее устройства системы управления состоит из теплонапряженной камеры 1 энергетической установки (например, реактивная двигательная установка, котлы теплосетей, перерабатывающие механизмы биоэнергоустановок), внутри которой размещен подвижный вал 2, связанный с внешним приводом 3. Подвижный вал 2 имеет возможность возвратно-поступательного движения внутри втулки 4 крышки 5 камеры 1 энергетической установки. Вал 2 снабжен торцевой коронкой 6, взаимодействующей с посадочным выходным каналом 6а. На крышке 5, со стороны камеры 1, выполнена кольцевая торцевая выточка 7, а на вале 2, со стороны коронки 6, выполнена кольцевая проточка 8 с соответствующими посадочными контактными поверхностями 9 и 10.

На торцевую выточку 7 и кольцевую проточку 8, с возможностью скользить по их посадочным контактным поверхностям, соответственно 9 и 10, надеты с зазором контактные уплотнительные кольца, соответственно 11 и 12. Кольца 11 и 12 в зазоре соединены между собой посредством консольных частей 13 упругого кольцеобразного экрана переменного сечения (трубки) 14 (например, бочкообразной формы), снабженного продольными термобиметаллическими пружинами 15, изгибающимися при нагреве в сторону инертного слоя, а при охлаждении - в сторону активного слоя.

Следящее устройство работает следующим образом.

В неработающей энергетической установке упругий кольцеобразный экран 14 находится в поджатом состоянии контактными упругими кольцами 11 и 12, соответственно по торцевой выточке 7 крышки 5 и кольцевой проточке 8 вала 2.

При работе энергетической установки в теплонапряженной камере 1 создается повышенная (до нескольких сотен градусов) температура, воздействующая на продольные термобиметаллические пружины 15, изгибающиеся при нагреве в сторону инертного слоя, а при охлаждении - в сторону активного слоя. Усилие изгибающихся термобиметаллических пружин 15 воздействует на скрепленный с ними упругий кольцеобразный экран 14, который через контактные уплотнительные кольца 11, 12 и через торцевую выточку 7 крышки 5 камеры 1 и проточку 8 вала 2 воздействует на соответствующие посадочные контактные поверхности 9 и 10 крышки 5 и торцевой коронки 6, взаимодействующей с выходным каналом 6а. При этом изгиб пружин 15 происходит в сторону инертного слоя, увеличивая относительный зазор , а следовательно, увеличивается усилие контакта контактных поверхностей 9 и 10 с уплотнительными кольцами 11 и 12 и экранируется полость камеры 1 от втулки 4 под вал 2 в крышке 5 энергоустановки.

Перемещение вала 2 посредством внешнего привода 3 в продольном (возвратно-поступательном) направлении производит изменение относительного расстояния между крышкой 5 камеры 1 и коронкой 6 вала 2, предотвращая утечку рабочего тела из камеры 1 через втулку 4 в крышке 5.

При охлаждении внутри камеры 1 рабочий процесс происходит в обратном порядке, а изгиб термобиметаллических пружин 15 производится в сторону активного слоя. А так как изгиб пружин 15 в любом направлении из-за инерционности идет с задержкой от изменения температуры, термонапряженная камера 1 постоянно изолирована от втулки 4 в крышке 5, устраняя тем самым утечки рабочего тела из камеры 1.

Предложенное следящее устройство системы управления позволяет повысить надежность и безопасность работы, эффективность эксплуатации систем управления теплонапряженных устройств и механизмов, а также способствует снижению стоимости эксплуатации таких устройств и улучшению экологической обстановки.