Устройство и способ уплотнения движущихся элементов

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ ЭЛЕМЕНТОВ Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения движущихся элементов с различным профилем прижимных поверхностей. Для решения технической задачи - создания нового устройства и способа уплотнения движущихся элементов,обеспечивающих повышение эффективности и надежности уплотнения, повышение КПД устройств, использующих предлагаемое изобретение, - устройство, включающее контактное упругое уплотнительное средство, содержит термостатирующий аппарат, нагнетатель и в качестве контактного упругого уплотнительного средства содержит многослойное уплотнительное средство, имеющее количество слоев не более шести, образованное упругими металлическими лентами. В способе уплотнения движущихся элементов, заключающемся в том, что уплотнение осуществляют с помощью установки между движущимися элементами контактного упругого уплотнительного средства, в качестве контактного упругого уплотнительного средства используют многослойное уплотнительное средство, имеющее количество слоев не более шести, образованное упругими металлическими лентами.(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: АХМЕДЖАНОВ АЛИБИ ХАКИМОВИЧ (KZ) Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения движущихся элементов с различным профилем прижимаемых поверхностей. Различают уплотнения соединений с неподвижным контактом (прокладки, пластины и др.), с подвижным контактом (сальники и др.) и бесконтактные (например, лабиринтные) (Новый политехнический словарь/Главный редактор Ишлинский А.Ю. - Москва: Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", 2000, с. 569). Из источника (Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели: Справочное пособие - М.: ОАО "Издательство "Недра", 1999, с. 375) известно устройство для уплотнения движущихся элементов, применяемое в винтовых забойных двигателях, в которых в качестве контактного упругого уплотнительного средства между металлическим ротором и статором используют обкладку из эластомера, например из резины, с внутренней винтовой поверхностью, закрепленную на статоре. Из источника (Патент RU2011778, МПК E21B 4/02 от 30.04.1994) известно устройство для уплотнения движущихся элементов, применяемое в винтовом забойном двигателе, в котором в качестве контактного упругого уплотнительного средства между ротором и статором используют обкладку из эластомера, например из резины, нанесенную на металлический остов ротора. Наиболее близким аналогом является известное из источника (Патент RU2119035, МПК Е 21 В 4/02 от 20.09.1998) устройство, применяемое в роторно-винтовом гидравлическом двигателе, в котором в качестве контактного упругого уплотнительного средства между ротором и статором используют эластичную оболочку, например из резины, скрепленную на статоре и закрепленную на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее. Из того же источника (Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели: Справочное пособие - М.: ОАО "Издательство "Недра", 1999, с. 375) известен способ уплотнения движущихся элементов, реализуемый в винтовых забойных двигателях, согласно которому уплотнение осуществляют с помощью установки между металлическим ротором и статором обкладки из эластомера,например из резины, с внутренней винтовой поверхностью, при этом обкладку закрепляют на статоре. Из того же источника (Патент RU2011778, МПК Е 21 В 4/02 от 30.04.1994) известен способ уплотнения движущихся элементов, реализуемый в винтовом забойном двигателе, согласно которому уплотнение осуществляют с помощью установки между ротором и статором обкладки из эластомера, например из резины, нанесенной на металлический остов ротора. Наиболее близким аналогом является способ уплотнения движущихся элементов, реализуемый в роторно-винтовом гидравлическом двигателе, согласно которому уплотнение осуществляют с помощью установки между ротором и статором эластичной оболочки, например из резины, скрепленной на статоре и закрепленной на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее (Патент RU2119035,МПК Е 21 В 4/02 от 20.09.1998). Вышеприведенные известные способы уплотнения движущихся элементов, реализуемые в винтовых забойных двигателях (Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели: Справочное пособие - М.: ОАО "Издательство "Недра", 1999, с. 375), винтовом забойном двигателе (Патент RU2011778, МПК Е 21 В 4/02 от 30.04.1994), роторно-винтовом гидравлическом двигателе (Патент RU2119035, МПК Е 21 В 4/02 от 20.09.1998), хотя и явно не указаны в источниках информацииRU2119035, МПК Е 21 В 4/02 от 20.09.1998), но они из них следуют, становятся известными, раскрываются в той части, где описывается работа (действие) этих устройств. Эти способы лежат в основе принципа работы рассматриваемых устройств. Выявленные из источников информации (Балденко Д.Ф.,Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели: Справочное пособие - М.: ОАО "Издательство "Недра", 1999, 375 с.; Патент RU2011778, МПК Е 21 В 4/02 от 30.04.1994; Патент RU2119035,МПК Е 21 В 4/02 от 20.09.1998) способы являются средствами того же назначения, что и предлагаемое изобретение в части способа, характеризуются совокупностью признаков, наиболее сходной с совокупностью существенных признаков заявляемого объекта в части способа. Во всех этих известных объектах эластомер-резина имеет такие неэффективные физикомеханические показатели, например, в сравнении со сталью, как высокий коэффициент трения для пары резина-сталь, низкий предел прочности, низкую теплостойкость (Патент RU2145012, МПК F16F 15/00 от 27.01.2000 и Химический энциклопедический словарь/Главный редактор Кнунянц И.Л. - Москва: Советская энциклопедия, 1983, с. 791). Из-за неэффективных физико-механических показателей резины известные объекты имеют общие недостатки: используемые в них уплотнительные средства характеризуются повышенным износом, пониженной прочностью, пониженной теплостойкостью, не широким диапазоном температур и давлений для эксплуатации, невозможностью эффективного управления температурой уплотнительного средства для постоянного поддержания его рабочей температуры, исключения его перегрева, приводящего к разрушению резины, невозможностью эффективного управления прижимным давлением уплотнительного средства для постоянного поддержания надежной герметизации в местах контакта; использование резины для уплотнения движущихся элементов в устройствах снижает эффективность и надежность гермети-1 018831 зации, снижает КПД устройств. Технической задачей изобретения является создание нового устройства и способа уплотнения движущихся элементов, устраняющих указанные недостатки известных объектов, обеспечивающих повышение эффективности и надежности уплотнения, повышение КПД устройств, использующих предлагаемое изобретение. Для решения данной технической задачи устройство уплотнения движущихся элементов, включающее контактное упругое уплотнительное средство, содержит термостатирующий аппарат, нагнетатель и в качестве контактного упругого уплотнительного средства содержит многослойное уплотнительное средство, имеющее количество слоев не более шести, образованное упругими металлическими лентами, способными под усилием деформироваться в подобие к форме прижимаемых частей, у которого в зазорах между слоями упругие ленты подпружинены и у которого противоположные боковые торцы лент герметично закреплены к упругим подвижным пластинам, противоположные концевые торцы лент скреплены с концевыми упругими подвижными пластинами, при этом упругие подвижные пластины снабжены соответствующими отверстиями в зависимости от организации движения охлаждающей среды. Предусматриваются следующие варианты выполнения отверстий. Только концевые упругие подвижные пластины, на которых закреплены концевые торцы лент,снабжены отверстиями для движения охлаждающей среды. Отверстиями для движения охлаждающей среды снабжены боковые и концевые упругие подвижные пластины, на которых закреплены торцы лент. Для случая использования одной охлаждающей среды - жидкости или газа - устройство содержит термостатирующий аппарат и нагнетатель, для случая использования двух охлаждающих сред или пары жидкость-жидкость, или пары жидкость-газ, или пары газ-газ - устройство содержит нагнетатель и термостатирующий аппарат для каждой среды в отдельности. В способе уплотнения движущихся элементов, заключающемся в том, что уплотнение осуществляют с помощью установки между движущимися элементами контактного упругого уплотнительного средства, в качестве контактного упругого уплотнительного средства используют многослойное уплотнительное средство, имеющее количество слоев не более шести, образованное упругими металлическими лентами, способными под усилием деформироваться в подобие к форме прижимаемых частей, организуют с помощью термостатирующего аппарата и нагнетателя посредством охлаждающей среды поддержку рабочей температуры в многослойном уплотнительном средстве и передачу давления на прижимаемые части движущегося элемента. Поддерживают рабочую температуру многослойного уплотнительного средства, организуя подачу охлаждающей среды одним из следующих вариантов. Поддерживают рабочую температуру многослойного уплотнительного средства, организуя подачу охлаждающей среды сразу через все слои. Поддерживают рабочую температуру многослойного уплотнительного средства, организуя подачу охлаждающей среды последовательно от слоя к слою. Поддерживают рабочую температуру многослойного уплотнительного средства, организуя два изолированных потока двух охлаждающих сред таким образом, что среды двигаются в соседних слоях последовательно, чередуясь друг с другом, по петлеобразным траекториям. В случае использования одной охлаждающей среды в качестве охлаждающей среды используют жидкость или газ, в случае использования двух охлаждающих сред используют пару сред или жидкостьжидкость, или жидкость-газ, или газ-газ. Создают прижимное давление P1 в пределах не меньше P2 и меньше P3, где P2 - давление в изолируемой зоне, P3 - давление, отвечающее пределу упругой деформации ленты. Ниже представлены схемы одних из лучших воплощений изобретения. На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации изобретения в случае использования одной охлаждающей среды и подачи охлаждающей среды сразу через все слои. На фиг. 2 представлена схема устройства для реализации изобретения в случае использования двух охлаждающих сред и подачи охлаждающих сред в перекрестных направлениях. На фиг. 3 представлена схема части устройства для реализации изобретения - вид сверху. Кроме того, сущность изобретения поясняется достаточными для понимания графическими материалами в виде схем, описывающих часть устройства с четырехслойным уплотнительным средством в случае подачи охлаждающей среды сразу через все слои (фиг. 4 - фронтальный разрез), в случае подачи охлаждающей среды последовательно от слоя к слою (фиг. 5 - фронтальный разрез). Устройство для уплотнения движущихся элементов 1 имеет термостатирующий аппарат 2, нагнетатель 3, четырехслойное уплотнительное средство 4, содержащее упругие ленты 5, пружинки 6, пластинки 7. Изобретение реализуется следующим образом. Устанавливают между движущимися элементами 1 многослойное уплотнительное средство 4, содержащее упругие ленты 5 и пружинки 6 между ними для обеспечения свободного прохождения охлаж-2 018831 дающей среды, у которого торцы лент 5 скреплены на пластинки 7 с возможностью движения этих концов в одной движущейся плоскости для повышения эффективности прогиба лент, их прижатия к прижимным поверхностям. Поддерживают рабочую температуру многослойного уплотнительного средства 4, организуя подачу охлаждающей среды одним из вышеуказанных вариантов с использованием соответствующего вида устройства, в котором упругие подвижные пластины 7 снабжены соответствующими отверстиями в зависимости от организации движения охлаждающей среды. Посредством термостатирующего аппарата 2 и нагнетателя 3 осуществляют подачу и циркуляцию охлаждающей среды в многослойное уплотнительное средство 4, поддерживают рабочую температуру и передают прижимное давление на крайнюю ленту 5, контактирующую с движущим элементом 1. При этом создают прижимное давление P1 в пределах не меньше Р 2 и меньше P3. Указанный диапазон давлений обосновывается тем, что при P1 меньше P2 давление в изолируемой зоне пересиливает прижимное и происходит разгерметизация,а при P1 не меньше P3 для металлической ленты кончается область упругих деформаций и развивается пластическая деформация, что также приводит к разгерметизации. Для случая использования одной охлаждающей среды - жидкости или газа - устройство содержит термостатирующий аппарат и нагнетатель, для случая использования двух охлаждающих сред или пары жидкость-жидкость, или пары жидкость-газ, или пары газ-газ - устройство содержит нагнетатель и термостатирующий аппарат для каждой среды в отдельности. На основе практических экспериментов по отработке термостатирования многослойного уплотнительного средства с целью поддержания его рабочей температуры целесообразно ограничить количество слоев числом не более шести, поскольку при количестве слоев более шести эффективность теплообмена,связанного с уплотнительным средством, повышается незначительно, в частности за единицу времени температура крайней контактирующей ленты понижается значительно медленней, чем в случае числа слоев не более шести. Предлагаемое изобретение может быть использовано для уплотнения движущихся элементов с различным профилем прижимаемых поверхностей из-за повышенной управляемой гибкости ленты, ее прочности и возможности создания управляемого прижимного давления в широком диапазоне. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство уплотнения движущихся элементов, включающее контактное упругое уплотнительное средство, отличающееся тем, что оно содержит термостатирующий аппарат, нагнетатель и в качестве контактного упругого уплотнительного средства содержит многослойное уплотнительное средство,имеющее количество слоев не более шести, образованное упругими металлическими лентами, способными под усилием деформироваться в подобие к форме прижимаемых частей, у которого в зазорах между слоями упругие ленты подпружинены и у которого противоположные боковые торцы лент герметично закреплены к упругим подвижным пластинам, противоположные концевые торцы лент скреплены с концевыми упругими подвижными пластинами, при этом упругие подвижные пластины снабжены соответствующими отверстиями в зависимости от организации движения охлаждающей среды. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что только концевые упругие подвижные пластины, на которых закреплены концевые торцы лент, снабжены отверстиями для движения охлаждающей среды. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковые и концевые упругие подвижные пластины, на которых закреплены торцы лент, снабжены отверстиями для движения охлаждающей среды. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для случая использования одной охлаждающей среды - жидкости или газа - устройство содержит термостатирующий аппарат и нагнетатель, для случая использования двух охлаждающих сред - или пары жидкость-жидкость, или пары жидкость-газ, или пары газ-газ - устройство содержит нагнетатель и термостатирующий аппарат для каждой среды в отдельности. 5. Способ уплотнения движущихся элементов, заключающийся в том, что уплотнение осуществляют с помощью установки между движущимися элементами контактного упругого уплотнительного средства, отличающийся тем, что в качестве контактного упругого уплотнительного средства используют многослойное уплотнительное средство, имеющее количество слоев не более шести, образованное упругими металлическими лентами, способными под усилием деформироваться в подобие к форме прижимаемых частей, организуют с помощью термостатирующего аппарата и нагнетателя посредством охлаждающей среды поддержку рабочей температуры в многослойном уплотнительном средстве и передачу давления на прижимаемые части движущегося элемента. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что поддерживают рабочую температуру многослойного уплотнительного средства, организуя подачу охлаждающей среды сразу через все слои. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что поддерживают рабочую температуру многослойного уплотнительного средства, организуя подачу охлаждающей среды последовательно от слоя к слою. 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что поддерживают рабочую температуру многослойного уплотнительного средства, организуя два изолированных потока двух охлаждающих сред таким образом,что среды двигаются в соседних слоях последовательно, чередуясь друг с другом, по петлеобразным траекториям. 9. Способ по п.5, отличающийся тем, что в случае использования одной охлаждающей среды в качестве охлаждающей среды используют жидкость или газ, в случае использования двух охлаждающих сред используют пару сред или жидкость-жидкость, или жидкость-газ, или газ-газ. 10. Способ по п.5, отличающийся тем, что создают прижимное давление P1 в пределах Р 2P1P3,где Р 2 - давление в изолируемой зоне, P3 - давление, отвечающее пределу упругой деформации ленты.