一種液體潤滑機械密封密封性能的測試裝置制造方法
【專利摘要】一種液體潤滑機械密封密封性能的測試裝置，包括密封裝置、驅(qū)動裝置、輔助裝置、測試裝置，密封裝置包括帶有密封液進出口的密封腔體、安裝在密封腔體內(nèi)的動組件、靜組件；驅(qū)動裝置包括支架、電機、同步帶輪、同步帶、轉(zhuǎn)軸和軸承箱；測試裝置包括傳力桿、壓力傳感器、熱電偶傳感器、電子天平和計算機。本實用新型的有益效果是：能準(zhǔn)確、方便的自動采集各種密封端面摩擦扭矩、密封端面溫升和密封端面泄漏率；振動和噪音低；結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝對中方便；采用三支點式結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)兩支點或稱懸臂梁式密封實驗裝置在高速運轉(zhuǎn)時實驗臺架振動大的缺點。
【專利說明】一種液體潤滑機械密封密封性能的測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種液體潤滑機械密封密封性能的測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前已知的機械密封實驗裝置中，多為兩支點或稱懸臂梁式密封實驗裝置，旋轉(zhuǎn)主軸與電機利用聯(lián)軸器傳遞動力，若對中不好，在高速旋轉(zhuǎn)下，軸端擺動和振動很大，這將嚴(yán)重影響機械密封密封性能參數(shù)的準(zhǔn)確測量；還有傳統(tǒng)的密封裝置軸承箱為整體式結(jié)構(gòu)，需要鑄造工藝加工，費時費力。傳統(tǒng)的機械密封摩擦扭矩的測量多采用在電機和軸承箱之間安裝扭矩儀來獲得，測試的數(shù)據(jù)包含了軸承箱內(nèi)軸承的摩擦扭矩和潤滑油與軸間的粘性阻力，此值雖可通過試驗標(biāo)定部分消除，但一方面增加了試驗的工作量，更重要的是在長時間試驗過程中，軸承箱溫度上升，導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸受熱膨脹，其值是難以定量估算的。因此已有的機械密封測試系統(tǒng)受軸承箱的影響太大，不能精確評定密封摩擦性能，尤其是對于端面開動壓流槽的非接觸式機械密封，其本身摩擦扭矩的數(shù)量級比較小，若存在上述如此多的難以評定的未知因素的影響，其摩擦性能難以精確評定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決傳統(tǒng)密封實驗裝置在高速運轉(zhuǎn)時振動大、對中困難、密封端面摩擦扭矩難以準(zhǔn)確測量等問題，本實用新型提供了一種測量摩擦扭矩方法新型、準(zhǔn)確，可方便調(diào)節(jié)軸轉(zhuǎn)速和密封腔體壓力，振動小，對中、安裝、拆卸簡單，自動采集密封性能參數(shù)的液體潤滑機械密封密封性能的裝置。
[0004]本實用新型所述的一種液體潤滑機械密封密封性能的裝置，其特征在于:包括密封裝置、驅(qū)動裝置、輔助裝置、測試裝置，所述的密封裝置包括帶有密封液進出口的密封腔體、安裝在密封腔體內(nèi)的動組件、靜組件，所述的動組件包括動環(huán)座、實驗密封動環(huán)、輔助密封動環(huán)，所述的實驗密封動環(huán)、輔助密封動環(huán)安裝在轉(zhuǎn)軸的軸套上；所述的靜組件包括靜環(huán)端蓋、輔助靜環(huán)端蓋、實驗密封靜環(huán)以及輔助密封靜環(huán)，所述的實驗靜環(huán)、所述的輔助密封靜環(huán)分別與密封腔體兩端的靜環(huán)端蓋和輔助靜環(huán)端蓋固定，并且所述的實驗密封靜環(huán)與所述的實驗密封動環(huán)的端面接觸面、所述的輔助密封靜環(huán)與所述的輔助密封動環(huán)的端面接觸面均位于所述的密封腔體內(nèi)部；所述的靜環(huán)端蓋和所述的輔助靜環(huán)端蓋分別固定在第一軸承座、第二軸承座上；所述的實驗密封靜環(huán)上開有接漏口和測溫孔；
[0005]所述的驅(qū)動裝置包括支架、電機、同步帶輪、同步帶、轉(zhuǎn)軸和軸承箱，所述電機固定于支架上，所述電機的輸出軸通過同步帶輪和同步帶與貫穿軸承箱的轉(zhuǎn)軸連接；所述的電機通過電機變頻器與計算機連接；
[0006]所述的輔助裝置包括壓縮機、高壓管、儲液罐和循環(huán)泵，所述的壓縮機通過高壓管與儲液罐相連，所述的儲液罐進出口通過高壓管和循環(huán)泵與所述的密封腔體的進出口相連接;
[0007]所述的測試裝置包括傳力桿、壓力傳感器、熱電偶傳感器、電子天平和上述的計算機，所述的傳力桿一端固定于密封腔體上、另一端與位于所述的密封腔體下方的壓力傳感器相接觸；所述的熱電偶傳感器位于所述的實驗靜環(huán)的測溫孔處；所述的壓力傳感器、熱電偶傳感器和電子天平分別與所述的計算機連接。
[0008]所述的密封腔體內(nèi)安裝兩套動組件和靜組件組成的密封結(jié)構(gòu)。
[0009]所述的軸承箱的兩端安裝帶有軸承的第二軸承座和第三軸承座，所述的轉(zhuǎn)軸通過所述的第二軸承貫穿安裝在第二軸承座和第三軸承座的軸承上。
[0010]所述的實驗密封靜環(huán)背面的測溫孔至離密封端面1_。
[0011]所述密封腔體通過螺栓與靜環(huán)密封端蓋和輔助靜環(huán)密封端蓋連接，形成可拆卸型結(jié)構(gòu)。
[0012]所述的第一軸承座與所述的第二軸承座、所述的第三軸承座通過螺釘固定在兩條水平滑軌上，密封腔體的水平中心軸與所述的轉(zhuǎn)軸的中心軸重合。
[0013]所述的高壓管上設(shè)置調(diào)控閥。
[0014]利用本實用新型所述的裝置進行如下操作:
[0015]I)向儲液罐中加入密封介質(zhì)，啟動壓縮機供壓至密封壓力，啟動循環(huán)泵以實現(xiàn)密封介質(zhì)在密封腔內(nèi)的循環(huán)，密封介質(zhì)壓力大小通過壓縮機來進行控制；
[0016]2)測量端面溫度:啟動電機，電機帶動動組件旋轉(zhuǎn)，在實驗密封靜環(huán)上的測試孔內(nèi)插入熱電偶傳感器，熱電偶傳感器將實時監(jiān)測的溫度信號傳輸?shù)接嬎銠C，計算機對接收的溫度信號進行分析處理；
[0017]3)測量泄漏率:在機械密封端面壓差作用下，密封介質(zhì)將通過端面向外界泄漏，將泄漏出的密封介質(zhì)利用接管收集后引入測量的容器中，并置于萬分之一克精度的電子分析天平之上，電子分析天平采用數(shù)據(jù)線與計算機相接，每隔固定時間讀取數(shù)據(jù)，稱量固定時間內(nèi)容器內(nèi)液體的質(zhì)量，即可獲得泄漏率；
[0018]4)測量摩擦扭矩:密封腔體與傳力桿相連，傳力桿另一端與壓力傳感器垂直接觸，試驗時，機械密封端面的摩擦扭矩將與壓力傳感器所測得力產(chǎn)生的力矩相平衡，獲得壓力傳感器與轉(zhuǎn)軸間的距離，即可得到一套密封結(jié)構(gòu)的摩擦扭矩(M)，即:
[0019]M=0.5XFXR
[0020]其中，M代表摩擦扭矩；F代表傳力桿對壓力傳感器的壓力；R代表密封腔體中心軸與力傳感器的垂直距離，0.5代表試驗時采用兩套相同密封結(jié)構(gòu)。
[0021]工作原理:電機通過螺栓固定在支架上，電機與轉(zhuǎn)軸之間通過同步帶輪和同步帶連接，電機的轉(zhuǎn)速可通過計算機或者手動調(diào)節(jié)，密封腔體內(nèi)裝有兩套相同的動組件和靜組件組成的密封結(jié)構(gòu)，采用此布置方式一方面可自動平衡密封腔內(nèi)的軸向力，另一方面，試驗過程中測得數(shù)據(jù)取平均值，可較準(zhǔn)確的測得密封性能；實驗中測量的密封端面泄漏率、端面溫度、端面摩擦扭矩均為該密封的密封性能參數(shù)；實驗前首先向儲液罐中加入密封介質(zhì)，然后啟動壓縮機供壓至密封壓力，啟動循環(huán)泵以實現(xiàn)密封介質(zhì)在密封腔內(nèi)的循環(huán)，密封介質(zhì)壓力大小可通過壓縮機來進行控制；實驗時啟動電機，電機通過皮帶和皮帶輪帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，在機械密封端面壓差作用下，密封介質(zhì)將通過端面向外界泄漏，其漏液通過導(dǎo)管收集后流入置于電子分析天平的容器內(nèi)，通過稱量固定時間內(nèi)容器內(nèi)液體的質(zhì)量即可獲得密封泄漏率；實驗側(cè)密封端面的溫升可以通過把熱電偶傳感器插入實驗靜環(huán)孔內(nèi)測量；當(dāng)動組件旋轉(zhuǎn)時，密封端面間的摩擦力矩將與傳力桿外端所受到的力矩相平衡，壓力傳感器測得的力與力臂的乘積即為兩機械密封的合摩擦力矩(M=FXR);壓力傳感器、熱電偶傳感器和電子天平測得的數(shù)據(jù)通過計算機采集處理后可獲得試驗機械密封的密封性能參數(shù)。
[0022]本實用新型有益效果是:1)本實驗裝置可在線測量各類液體潤滑機械端面密封的泄漏率、端面溫度和摩擦扭矩；2)傳統(tǒng)密封實驗裝置不能精確測量摩擦扭矩，本實驗裝置采用一種新的測量摩擦扭矩的方法，能夠較精確的獲得密封端面間的摩擦扭矩；3)本實驗裝置中壓力和轉(zhuǎn)速可方便調(diào)節(jié)，可進行不同操作工況下的接觸式機械密封和非接觸式機械密封的試驗研究；4)本實驗裝置采用三支點式結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)兩支點或稱懸臂梁式密封實驗裝置在高速運轉(zhuǎn)時實驗臺架振動大的缺點；5)本實驗裝置電機跟軸通過同步帶輪和同步帶連接，克服了傳統(tǒng)密封裝置電機和軸通過聯(lián)軸器連接，對中困難的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是圖1的局部放大圖。
[0025]圖3是圖2的局部放大圖。
[0026]圖4是液體機械密封實驗裝置的左視圖。
[0027]圖5是摩擦扭矩測試原理圖(M代表摩擦扭矩；F代表傳力桿對壓力傳感器的壓力洱代表密封腔體中心軸與力傳感器的垂直距離)。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖進一步說明本實用新型
[0029]參照附圖:
[0030]實施例1本實用新型所述的一種液體潤滑機械密封密封性能的裝置，包括密封裝置1、驅(qū)動裝置2、輔助裝置3、測試裝置4，所述的密封裝置I包括帶有密封液進出口的密封腔體11、安裝在密封腔體內(nèi)的動組件12、靜組件13,所述的動組件12包括動環(huán)座121、實驗密封動環(huán)122、輔助密封動環(huán)123，所述的實驗密封動環(huán)122、輔助密封動環(huán)123安裝在轉(zhuǎn)軸25的軸套251上；所述的靜組件13包括靜環(huán)端蓋131、輔助靜環(huán)端蓋132、實驗密封靜環(huán)133以及輔助密封靜環(huán)134，所述的實驗密封靜環(huán)133、所述的輔助密封靜環(huán)134分別與密封腔體11兩端的靜環(huán)端蓋131和輔助靜環(huán)端蓋132固定，并且所述的實驗密封靜環(huán)133與所述的實驗密封動環(huán)122的端面的接觸面、所述的輔助密封靜環(huán)134與所述的輔助密封動環(huán)123的端面的接觸面均位于所述的密封腔體11內(nèi)部；所述的靜環(huán)端蓋131和所述的輔助靜環(huán)端蓋132分別固定在第一軸承座14、第二軸承座261 ;所述的實驗密封靜環(huán)133上開有接漏口 1311和測溫孔1312 ；
[0031]所述的驅(qū)動裝置2包括支架21、電機22、同步帶輪23、同步帶24、轉(zhuǎn)軸25和軸承箱26，所述電機22固定于支架21上，所述電機22的輸出軸通過同步帶輪23和同步帶24與貫穿軸承箱26的轉(zhuǎn)軸25連接；所述的電機22通過電機變頻器與計算機43連接；
[0032]所述的輔助裝置3包括壓縮機31、高壓管32、儲液罐33和循環(huán)泵34，所述的壓縮機31通過高壓管32與儲液罐33相連，所述的儲液罐33進出口通過高壓管32和循環(huán)泵34與所述的密封腔體11的進出口相連接；
[0033]所述的測試裝置4包括傳力桿41、壓力傳感器42、熱電偶傳感器、電子天平和上述的計算機43，所述的傳力桿41 一端固定于密封腔體11上、另一端與位于所述的密封腔體11下方的壓力傳感器42相接觸；所述的熱電偶傳感器位于所述的實驗密封靜環(huán)123的測溫孔1232處；所述的壓力傳感器42、熱電偶傳感器和電子天平分別與所述的計算機43連接。
[0034]所述的密封腔體11內(nèi)安裝兩套動組件12和靜組件13組成的密封結(jié)構(gòu)。
[0035]所述的軸承箱26的兩端安裝帶有軸承的第二軸承座261和第三軸承座262，所述的轉(zhuǎn)軸25貫穿安裝在第二軸承座261和第三軸承座262的軸承上。
[0036]所述的實驗密封靜環(huán)133背面的測溫孔1331至離密封端面1_。
[0037]所述密封腔體11通過螺栓與實驗密封靜環(huán)133密封端蓋和輔助密封靜環(huán)134密封端蓋連接，形成可拆卸型結(jié)構(gòu)。
[0038]所述的第一軸承座14與所述的第二軸承座261、所述的第三軸承座262通過螺釘固定在兩條水平滑軌27上，密封腔體11的水平中心軸與所述的轉(zhuǎn)軸25的中心軸重合。
[0039]所述的高壓管32上設(shè)置調(diào)控閥321。
[0040]工作原理:電機22通過螺栓固定在支架21上，電機22與轉(zhuǎn)軸25之間通過同步帶輪23和同步帶24連接，電機22的轉(zhuǎn)速可通過計算機43或者手動調(diào)節(jié)，密封腔體11內(nèi)裝有兩套相同的動組件12和靜組件13組成的密封結(jié)構(gòu)，采用此布置方式一方面可自動平衡密封腔內(nèi)的軸向力，另一方面，試驗過程中測得數(shù)據(jù)取平均值，可較準(zhǔn)確的測得密封性能；實驗中測量的密封端面泄漏率、端面溫度、端面摩擦扭矩均為該密封的密封性能參數(shù)；實驗前首先向儲液罐中加入密封介質(zhì)，然后啟動壓縮機供壓至密封壓力，啟動循環(huán)泵以實現(xiàn)密封介質(zhì)在密封腔內(nèi)的循環(huán)，密封介質(zhì)壓力大小可通過壓縮機來進行控制；實驗時啟動電機，電機通過皮帶和皮帶輪帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，在機械密封端面壓差作用下，密封介質(zhì)將通過端面向外界泄漏，其漏液通過導(dǎo)管收集后流入置于電子分析天平的容器內(nèi)，通過稱量固定時間內(nèi)容器內(nèi)液體的質(zhì)量即可獲得密封泄漏率；實驗側(cè)密封端面的溫升可以通過把熱電偶傳感器插入實驗靜環(huán)孔內(nèi)測量；當(dāng)動組件旋轉(zhuǎn)時，密封端面間的摩擦力矩將與傳力桿外端所受到的力矩相平衡，壓力傳感器測得的力與力臂的乘積即為兩機械密封的合摩擦力矩(M=FXR);壓力傳感器、熱電偶傳感器和電子天平測得的數(shù)據(jù)通過計算機采集處理后可獲得試驗機械密封的密封性能參數(shù)。
[0041]實施例2利用實施例1所述的裝置進行如下操作:
[0042]I)向儲液罐中加入密封介質(zhì)，啟動壓縮機供壓至密封壓力，啟動循環(huán)泵以實現(xiàn)密封介質(zhì)在密封腔內(nèi)的循環(huán)，密封介質(zhì)壓力大小通過壓縮機來進行控制；
[0043]2)測量端面溫度:啟動電機，電機帶動動組件旋轉(zhuǎn)，在實驗密封靜環(huán)上的測試孔內(nèi)插入熱電偶傳感器，熱電偶傳感器將實時監(jiān)測的溫度信號傳輸?shù)接嬎銠C，計算機對接收的溫度信號進行分析處理；
[0044]3)測量泄漏率:在機械密封端面壓差作用下，密封介質(zhì)將通過端面向外界泄漏，將泄漏出的密封介質(zhì)利用接管收集后引入測量的容器中，并置于萬分之一克精度的電子分析天平之上，電子分析天平采用數(shù)據(jù)線與計算機相接，每隔固定時間讀取數(shù)據(jù)，稱量固定時間內(nèi)容器內(nèi)液體的質(zhì)量，即可獲得泄漏率；
[0045]4)測量摩擦扭矩:密封腔體與傳力桿相連，傳力桿另一端與壓力傳感器垂直接觸，試驗時，機械密封端面的摩擦扭矩將與壓力傳感器所測得力產(chǎn)生的力矩相平衡，獲得壓力傳感器與轉(zhuǎn)軸間的距離，即可得到一套密封結(jié)構(gòu)的摩擦扭矩(M)，即:
[0046]M=0.5XFXR
[0047]其中，M代表摩擦扭矩；F代表傳力桿對壓力傳感器的壓力；R代表密封腔體中心軸與力傳感器的垂直距離，0.5代表試驗時采用兩套相同密封結(jié)構(gòu)。
[0048]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.一種液體潤滑機械密封密封性能的測試裝置，其特征在于:包括密封裝置、驅(qū)動裝置、輔助裝置、測試裝置，所述的密封裝置包括帶有密封液進出口的密封腔體、安裝在密封腔體內(nèi)的動組件、靜組件，所述的動組件包括動環(huán)座、實驗密封動環(huán)、輔助密封動環(huán)，所述的實驗密封動環(huán)、輔助密封動環(huán)安裝在轉(zhuǎn)軸的軸套上；所述的靜組件包括靜環(huán)端蓋、輔助靜環(huán)端蓋、實驗密封靜環(huán)以及輔助密封靜環(huán)，所述的實驗靜環(huán)、所述的輔助密封靜環(huán)分別與密封腔體兩端的靜環(huán)端蓋和輔助靜環(huán)端蓋固定，并且所述的實驗密封靜環(huán)與所述的實驗密封動環(huán)的端面接觸面、所述的輔助密封靜環(huán)與所述的輔助密封動環(huán)的端面接觸面均位于所述的密封腔體內(nèi)部；所述的靜環(huán)端蓋和所述的輔助靜環(huán)端蓋分別固定在第一軸承座、第二軸承座上；所述的實驗密封靜環(huán)上開有接漏口和測溫孔； 所述的驅(qū)動裝置包括支架、電機、同步帶輪、同步帶、轉(zhuǎn)軸和軸承箱，所述電機固定于支架上，所述電機的輸出軸通過同步帶輪和同步帶與貫穿軸承箱的轉(zhuǎn)軸連接；所述的電機通過電機變頻器與計算機連接； 所述的輔助裝置包括壓縮機、高壓管、儲液罐和循環(huán)泵，所述的壓縮機通過高壓管與儲液罐相連，所述的儲液罐進出口通過高壓管和循環(huán)泵與所述的密封腔體的進出口相連接； 所述的測試裝置包括傳力桿、壓力傳感器、熱電偶傳感器、電子天平和上述的計算機，所述的傳力桿一端固定于密封腔體上、另一端與位于所述的密封腔體下方的壓力傳感器相接觸；所述的熱電偶傳感器位于所述的實驗靜環(huán)的測溫孔處；所述的壓力傳感器、熱電偶傳感器和電子天平分別與所述的計算機連接。
2.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于:所述的密封腔體內(nèi)安裝兩套動組件和靜組件組成的密封結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的測試裝置，其特征在于:所述的軸承箱的兩端安裝帶有軸承的第二軸承座和第三軸承座，所述的轉(zhuǎn)軸通過所述的第二軸承貫穿安裝在第二軸承座和第三軸承座的軸承上。
4.如權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征在于:所述的實驗密封靜環(huán)背面的測溫孔至離密封端面1mm。
5.如權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于:所述密封腔體通過螺栓與靜環(huán)密封端蓋和輔助靜環(huán)密封端蓋連接，形成可拆卸型結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的測試裝置，其特征在于:所述的第一軸承座與所述的第二軸承座、所述的第三軸承座通過螺釘固定在兩條水平滑軌上，密封腔體的水平中心軸與所述的轉(zhuǎn)軸的中心軸重合。
【文檔編號】G01M3/02GK203643093SQ201320489009
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】孟祥鎧, 佘寶瑛, 沈明學(xué), 白少先, 彭旭東 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)