PL222611B1 - Sposób doboru uszczelnień do wału obrotowego zwłaszcza uszczelek oraz urządzenie do realizacji tego sposobu - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222611 (13) B1 (51) Int.Cl.

(21) Num^{er z}gł^oszeni^a: 400495 _f16j 15/34 (2006.01)

F16J 15/54 (2006.01) F04D 29/10 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 24.08.2012

Sposób doboru uszczelnień do wału obrotowego zwłaszcza uszczelek oraz urządzenie do realizacji tego sposobu

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 03.03.2014 BUP 05/14	(73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.08.2016 WUP 08/16	(72) Twórca(y) wynalazku: PAWEŁ ŚLIWIŃSKI, Gdańsk, PL KAMIL ŁOŚ, Damnica, PL MACIEJ MAREK, Słupsk, PL ADAM LIPSKI, Chełmno, PL

PL 222 611 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do doboru uszczelnień do wału obrotowego zwłaszcza uszczelek, które montuje się na czopie wału obrotowego maszyn mechanicznych.

Znane są sposoby badania uszczelnień w ruchu obrotowym wału. Zgodnie z tymi sposobami montuje się badane uszczelnienie, w postaci uszczelek, w specjalnych urządzeniach, zawierających wał osadzony w łożyskach.

W urządzeniach tych bada się trwałość uszczelek poprzez pomiar czasu do momentu wystąpienia przecieków w uszczelnieniach.

W znanych sposobach badania uszczelnienia w ruchu obrotowym wału dokonuje się również pomiaru innych parametrów takich jak moment tarcia będący sumą momentu tarcia w badanych uszczelnieniach i momentu tarcia w łożyskach wału oraz prędkości obrotowej i temperatury w węzłach badanych uszczelnień. Pomiar tych parametrów pozwala ocenić konstrukcję badanych uszczelek i jej wpływ na ich trwałość. Na podstawie zmierzonego momentu tarcia określa się przydatność uszczelnień w określonych aplikacjach.

Sposób doboru uszczelnień do wału obrotowego zwłaszcza uszczelek, które montuje się na czopie wału obrotowego maszyn mechanicznych charakteryzuje się według wynalazku tym, że przygotowuje się zestaw badawczy składający się z dwóch badanych uszczelek oraz dwóch pomocniczych tulejek, które wykonane są z takiego samego materiału, z którego wykonany jest wał obrotowy maszyny mechanicznej, po czym na nieruchomym wale zaopatrzonym w kanał dopływu i kanał odpł ywu umieszcza się pomocnicze tulejki i zabezpiecza się je pierwszą parą nakrętek. Badane uszczelki montuje się w gnieździe uszczelek osadzonym w obrotowej głowicy i zabezpiecza się je drugą parą nakrętek. Następnie gniazdo uszczelek osadza się na nieruchomym wale w ten sposób, aby pomiędzy pomocniczymi tulejkami i badanymi uszczelkami utworzyć komorę ciśnieniową. Do komory ciśnieniowej doprowadza się medium robocze. Obrotowej głowicy nadaje się ruch obrotowy. Do komory ciśnieniowej wprowadza się pod ciśnieniem medium robocze poprzez kanał dopływu, a odprowadza poprzez kanał odpływu, zaś medium robocze utrzymuje się korzystnie w obiegu zamkniętym. W oparciu o pomiary temperatury pod badanymi uszczelkami, ciśnienia w komorze ciśnieniowej, natężenia przepływu medium roboczego, prędkości obrotowej głowicy, ustala się przydatność badanego uszczelnienia w szczególności uszczelek.

Urządzenie do doboru uszczelnień do wału obrotowego zwłaszcza uszczelek, które montuje się na czopie wału obrotowego maszyn mechanicznych charakteryzuje się według drugiego wynalazku tym, że składa się z nieruchomego wału, na którym obrotowo osadzona jest obrotowa głowica, wewnątrz której zamontowane jest gniazdo uszczelek. Wewnątrz nieruchomego wału poprowadzony jest kanał dopływu, kanał odpływu oraz kanał pomiarowy, a na odprowadzeniu kanału odpływu zamocowany jest zawór dławiący i przepływomierz. Obrotowa głowica zaopatrzona jest w czop uszczelniający, a ponadto obrotowa głowica osadzona jest w tulei, która z kolei osadzona jest w łożyskach, zam ocowanych w obrotowej głowicy, które osadzone są w uchwycie mocującym. Nieruchomy wał oddzielony jest od tulei szczeliną. Gniazdo uszczelek zamocowane jest w obrotowej głowicy za pomocą śruby ustalającej. Na nieruchomym wale zamontowana jest dźwignia czujnika siły oraz osadzone jest gniazdo przyłączy, które zaopatrzone jest w przyłącze dopływu i przyłącze odpływu.

W korzystnym wariancie drugiego wynalazku w uchwycie mocującym wykonany jest otwór prześwitowy, w którym zamontowany jest czujnik prędkości obrotowej, który usytuowany jest w osi śruby ustalającej.

Dzięki wykorzystaniu wynalazku, uzyskane wyniki badania uszczelnienia, obarczone są małymi błędami pomiarowymi. Sposób według wynalazku umożliwia wyznaczenie i dopasowanie uszczelnienia, w warunkach odzwierciedlających rzeczywiste warunki współpracy uszczelnienia w wale obrotowym maszyn. W wyniku tego, uszczelnienie może być dłużej eksploatowane.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest bliżej w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym na fig. 1 przedstawiono schemat urządzenia do doboru badanych uszczelnień, a na fig. 2 szczegół A z fig. 1.

P r z y k ł a d I

Urządzenie do doboru uszczelnień do wału wirnika satelitowego maszyn wyporowych składa się z nieruchomego wału 1, na którym obrotowo osadzona jest obrotowa głowica 4.

PL 222 611 B1

W nieruchomym wale 1 wykonany jest kanał dopływu 18a i kanał odpływu 18b, oraz kanał p omiarowy 17. Na odprowadzeniu kanału odpływu 18b zamocowany jest zawór dławiący 22 i przepływomierz 25.

Na nieruchomym wale 1 osadzone jest gniazdo przyłączy 5, które zaopatrzone jest w przyłącze dopływu 13a i przyłącze odpływu 13b, parę zaślepek 20, oraz zabezpieczone jest płytką zabezpieczającą 21.

Na nieruchomym wale 1 zamontowana jest dźwignia czujnika siły 11, na którym zamocowany jest czujnik siły 24.

Obrotowa głowica 4 osadzona jest w tulei 10 i zaopatrzona jest w czop uszczelniający 27. W obrotowej głowicy 4 zamocowane jest gniazdo 2 badanych uszczelek 3 przy pomocy śruby ustalającej 15. Nieruchomy wał 1 oddzielony jest od tulei 10 szczeliną 26. Tuleja 10 osadzona jest w łoż yskach 12 zamocowanych w obrotowej głowicy 4, które osadzone są w uchwycie mocującym 6.

Na nieruchomym wale 1 umieszcza się pomocnicze tulejki 9 wykonane ze stali 40H o chropowatości powierzchni Ra = 0,1, i zabezpiecza się je pierwszą parą nakrętek 8.

Następnie dwie badane uszczelki 3 typu MUPU osadza się w gnieździe 2 badanych uszczelek 3. Badane uszczelki 3 zabezpiecza się drugą parą nakrętek 7.

Gniazdo 2 badanych uszczelek 3 osadza się na nieruchomym wale 1 w ten sposób, aby pomiędzy pomocniczymi tulejkami 9 i badanymi uszczelkami 3 utworzyć komorę ciśnieniową 16.

W celu uszczelnienia komory ciśnieniowej 16 pomiędzy tą komorą a pomocniczymi tulejkami 9 montuje się O-Ring 19.

Pod pomocniczymi tulejkami 9 umieszcza się termoparę 14, zaś przewody termopary 14 umieszcza się w kanałach pomiarowych 17 wewnątrz nieruchomego wału 1.

W uchwycie mocującym 6 w osi śruby ustalającej 15 w otworze prześwitowym 23, montuje się czujnik prędkości obrotowej. Do komory ciśnieniowej 16 doprowadza się pod ciśnieniem medium r obocze poprzez kanał dopływu 18a, a odprowadza poprzez kanał odpływu 18b, przy czym medium robocze utrzymuje się w obiegu zamkniętym, przy pomocy niezależnego agregatu pompowego.

Następnie głowicy 4 nadaje się ruch obrotowy przy pomocy silnika poprzez czop 27.

W trakcie pracy urządzenia, wzrasta temperatura medium roboczego, w wyniku tarcia badanych uszczelek 3 o pomocnicze tulejki 9. Pomiaru temperatury medium roboczego dokonuje się za pomocą termopar 14. Ciśnienie w komorze ciśnieniowej 16 ustawia się za pomocą zaworu dławiącego 22. Prędkość obrotową obrotowej głowicy 4 mierzy się za pomocą czujnika prędkości obrotowej, natomiast przy pomocy przepływomierza 25 mierzy się natężenie przepływu medium.

Ustawiono ciśnienie w komorze ciśnieniowej 16 równe 2 MPa, prędkość obrotową obrotowej głowicy 4 równą 1500 obr/min. i natężenie przepływu medium równe 5 l/min.

Moment tarcia w węzłach badanych uszczelek 3, który jest wynikiem, nastawionego zaworem dławiącym 22, ciśnienia w komorze ciśnieniowej 16 i prędkości obrotowej głowicy 4, wyznacza się za pomocą czujnika siły 24, który montuje się na dźwigni czujnika siły 11.

Uzyskano następujące wyniki badania zestawu uszczelnienia: moment tarcia w parze badanych uszczelek 3 równy 1,0 Nm, temperatura medium roboczego równą 36°C, trwałość badanych uszczelek 3 równą 30 min.

P r z y k ł a d II

W urządzeniu jak w przykładzie I montuje się pomocnicze tulejki 9 wykonane ze stali NIMAX pokryte powłoką Balinit C, o chropowatości powierzchni Ra = 0,1 oraz dwie badane uszczelki 3 typu TumRing, które przeznaczone są do wału wirnika satelitowego.

Badanie przeprowadza się jak opisano powyżej.

Uzyskano następujące wyniki badania: moment tarcia w parze badanych uszczelek 3 równy 0,28 Nm, temperaturę medium roboczego równą 30°C, trwałość badanych uszczelek 3 równą 24 godziny.

W oparciu o uzyskane wyniki uzyskane w wyniku badań opisanych w przykładzie I oraz w przykładzie II stwierdzono, że badane uszczelki TumRing w skojarzeniu z czopem wału o chropowatości Ra = 0,1 z powłoką Balinit C będą charakteryzowały się znacznie mniejszymi stratami tarcia oraz znacznie większą trwałością w porównaniu z uszczelkami MUPU w skojarzeniu z czopem wału wyk onanego ze stali 40H o tej samej chropowatości.

PL 222 611 B1

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób doboru uszczelnień do wału obrotowego zwłaszcza uszczelek, które montuje się na czopie wału obrotowego maszyn mechanicznych, znamienny tym, że przygotowuje się zestaw badawczy składający się z dwóch badanych uszczelek (3) oraz dwóch pomocniczych tulejek (9), które wykonane są z takiego samego materiału, z którego wykonany jest wał obrotowy maszyny mechanicznej, po czym na nieruchomym wale (1) zaopatrzonym w kanał dopływu (18a) i kanał odpływu (18b) umieszcza się pomocnicze tulejki (9) i zabezpiecza się je pierwszą parą nakrętek (8), zaś badane uszczelki (3) montuje się w gnieździe (2) badanych uszczelek, które osadzone jest w obrotowej głowicy (4) i zabezpiecza się je drugą parą nakrętek (7), po czym gniazdo (2) uszczelek (3) osadza się na nieruchomym wale (1) w ten sposób, aby pomiędzy pomocniczymi tulejkami (9) i badanymi uszcze lkami (3) utworzyć komorę ciśnieniową (16), do której doprowadza się medium robocze, zaś obrotowej głowicy nadaje się ruch obrotowy, a do komory ciśnieniowej (16) wprowadza się pod ciśnieniem m edium robocze poprzez kanał dopływu (18a), a odprowadza poprzez kanał odpływu (18b), zaś medium robocze utrzymuje się korzystnie w obiegu zamkniętym, po czym w oparciu o pomiary temperatury pod badanymi uszczelkami (3), ciśnienia w komorze ciśnieniowej (16), natężenia przepływu medium roboczego, prędkości obrotowej głowicy (4), ustala się przydatność badanego zestawu uszczelnienia.
2. 2. Urządzenie do doboru uszczelnień do wału obrotowego zwłaszcza uszczelek, które montuje się na czopie wału obrotowego maszyn mechanicznych, znamienne tym, że składa się z nieruchomego wału (1), na którym obrotowo osadzona jest obrotowa głowica (4), wewnątrz której zamontowane jest gniazdo (2) badanych uszczelek (3), zaś wewnątrz nieruchomego wału (1) poprowadzony jest kanał dopływu (18a), kanał odpływu (18b) oraz kanał pomiarowy (17), a na odprowadzeniu kanału odpływu (18b) zamocowany jest zawór dławiący (22) i przepływomierz (25), przy czym obrotowa głowica (4) zaopatrzona jest w czop (27), a ponadto obrotowa głowica (4) osadzona jest w tulei (10), która z kolei osadzona jest w łożyskach (12), zamocowanych w obrotowej głowicy (4), które osadzone są w uchwycie mocującym (6), zaś nieruchomy wał (1) oddzielony jest od tulei (10) szczeliną (26), a gniazdo (2) badanych uszczelek (3) zamocowane jest w obrotowej głowicy (4) za pomocą śruby ustalającej (15), przy czym na nieruchomym wale (1) zamontowana jest dźwignia czujnika siły (11) oraz osadzone jest gniazdo przyłączy (5), które zaopatrzone jest w przyłącze dopływu (13a) i przyłącze odpływu (13b).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że w uchwycie mocującym (6) wykonany jest otwór (23), w którym zamontowany jest czujnik prędkości obrotowej, który usytuowany jest w osi śruby ustalającej (15).