Владимир Петров - Законы развития систем

Уплотнители могут изготавливаться из монолитных или пористых (губчатых, вспененных) полимерных или резиновых материалов.

Это пример использования этапа 2 (рис. 7.85).

Рис. 7.108 Резиновые уплотнители (сальники)

Сальниковая система. Пат. США 7 055 593 337

312, 314, 316, 318 — слои конусных уплотнений (сальников)

Пример 7.157. Ниточные и ленточные уплотнители.

При уплотнении часто используют ниточные и ленточные уплотнители, например, из пакли, которые наматывают на соединяемые части для герметизации. Вместо пакли сейчас чаще используют ленту ФУМ.

Это пример использования этапа 2 (рис. 7.85).

Известны уплотнители в виде отдельных шариковили порошка (3).

Широко используются для уплотнения различные гели (4).

Пример 7.158. Уплотнительные смазки.

Части, которые необходимо уплотнить, смазывают пушечным салом, тавотом, солидолом и т. п.

Это пример использования гелей — этап 4 (рис. 7.85).

Жидкости (5)также используются в качестве уплотнителей. Разделение газовых сред осуществляется с помощью жидкостей, или разделение жидких сред с помощью жидкостей разной плотности.

Пример 7.159. Уплотнитель в газовом сифоне.

Такие уплотнители известны всем. Они расположены под раковиной (рис. 7.109а) и унитазом (изогнутая труба). Принцип действия газового сифона показан на рис. 7.109б. Вода, находящаяся в колене (U-образной трубе), не пропускает газ, т. е. не пропускает плохой запах и жиры.

Это пример использования жидкостей — этап 5 (рис. 7.85).

Рис. 7.109. Уплотнитель в газовом сильфоне

В качестве жидкостей могут быть использованы магнитныеи реологические жидкости.

Пример 7.160. Уплотнитель — магнитная жидкость.

При уплотнении вращающихся осей (например, в насосе) уплотнитель должен вплотную прилегать к оси, но это создает дополнительное трение, приводящее к разогреву оси и уплотнителя и их износу.

Уплотнитель должен быть жидким.Жидкость проникает в любые микронеровности оси, плотно герметизируя ее и не создавая трение.

« Как удержать жидкость около вращающейся оси? »

Такая задача решается использованием физических эффектов .

В данном случае необходимо сделать жидкость магнитной , а втулку выполнить из магнита 338. Втулка будет удерживать магнитную жидкость в зоне уплотнения. Таким образом, магнитная жидкость создает барьер между внешней средой и внутренним пространством механизма.

Это пример использования жидкостейи физического эффекта — этап 5 (рис. 7.85).

Уплотнители, использующие магнитные и реологические жидкости, более идеальны. Они выдерживают большие давления и не истираются.

Газовые уплотнители (6).

Обычно такое уплотнение используется в сочетании с каким-либо полем, например, полем давления, т. е. осуществляется подпор противодавлением.

Оригинальное использование газовых уплотнителей предложил академик Петр Леонидович Капица.

Пример 7.161. Сжижение геля.

Для сжижения гелия используются расширительные машины (при расширении газ охлаждается).

В расширительной машине поршень в цилиндре должен двигаться быстро, т. е. без трения (для быстрого расширения объема камеры) и не пускать газ.

Это приводит к необходимости делать между поршнем и цилиндром зазор, но тогда зазор будет пускаться газ.

Как добиться этого?

Эта проблема решалась в лаборатории академика П. Л. Капицы.

Естественно, что пытались, как можно точнее притирать поршень к цилиндру. Но, несмотря на это, поршень заклинивало из-за резкого изменения температур.

Не спасли и уплотнительные кольца.

Наконец, было предложено заполнить зазор между цилиндром и поршнем смазкой.

Смазка прекрасно справлялась со своими обязанностями, но при температуре жидкого гелия смазка замерзала и становилась хрупкой, как стекло.

Уплотнитель должен быть газообразным.Между цилиндром и поршнем должен быть газ, который не мешает быстрому перемещению поршня и герметизирует пространство между поршнем и цилиндром.

Такая задача решается использованием физических эффектов .

Петр Леонидович в разработанной им установке отказался от смазки. Он предложил сделать зазор между цилиндром и поршнем такой, чтобы поршень двигался свободно, а сжатый газ утекал через зазор (рис. 7.110а).

При утечке газ быстро расширяется и создает противодавление, мешающее вытеканию новой порции газа ( физический эффект ). Протекающий газ является как бы газовой смазкой.

Кроме того, в предложенной установке время расширения газа очень мало (сотые доли секунды). Общая утечка газа составляет 2—3% 339.

Но даже эти «потери» газа можно вернуть обратно, если замкнуть выход цилиндра с камерой.

Это пример использование жидкостей — этап 5 и физических эффектов(рис. 7.86).

Рис. 7.110. Установка для сжижения гелия П. Л. Капицы

Можно привести много примеров уплотнителей, представляющих собой комбинацииописанных переходов.

Пример 7.162. Уплотнение в скафандрах.

Уплотнение в скафандрах в местах одевания перчаток и носков. Первоначально такое уплотнение представляло собой пустотелый эластичный тор, в который подавался воздух под давлением. В дальнейшем в это кольцо поместили губку (латексную) с открытыми порами, в которых содержалось определенное количество воздуха (рис. 7.111). При понижении давления снаружи скафандра из губки выделяется воздух и в кольце создается повышенное давление, раздувающее тор и герметизирующее запястье 340.

В решении использованы: гибкая оболочка, пористое вещество(губка) и давление воздуха.

Это пример использования комбинаций — этапы 9, 10, 11

(рис. 7.86).

Рис. 7.111. Компенсирующий элемент защитного скафандра

(а. с. 435 829): 1 — наружный армирующий элемент, представляющий собой чехол из кожи или текстильного материала. 2 — внутренний слой, представляющий собой камеру из пленочного эластичного материла. 3 — упругий вкладыш, выполненный из полимерного материала, например, латексной кубки с открытыми порами.

7.5.3.13. Тенденции развития щеток электродвигателей

В качестве еще одного примера рассмотрим тенденцию развития щеток электродвигателей и электрогенераторов.

Развитие электрических щеток осуществляется путем разрешения физического противоречия : контакт должен быть , для того, чтобы передавать электрическую энергию , и контакта не должно быть , для того, чтобы щетки не истирались .