CN103063376A

CN103063376A - 往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台及其测试方法

Info

Publication number: CN103063376A
Application number: CN2013100005053A
Authority: CN
Inventors: 杨东亚; 龚俊; 宋孝宗; 余照明; 解欢
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-04-24

Abstract

往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台及其测试方法，试验台的电机通过磁力传动联轴器驱动曲柄连杆机构，通过导向机构的滑杆和导向套转变成直线往复运动，两套滑动密封装置采用上下对称布置，气体流量计装在顶腔与曲轴箱的气体出口处，通过接口连接到监控器与数据采集计算机，装置的润滑装置装于缸体的相应位置。本发明以斯特林发动机滑动密封装置为研究对象，可测试活塞杆滑动密封装置的气体密封性能；可测试滑动密封装置的泵油能力；可同时实现两套滑动密封装置性能的比对；测试方法是从进气/油嘴（34）充注气体工质，即为密封性能试验状态；将工质换为润滑油，则为泵油能力测试状态。

Description

往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台及其测试方法

技术领域

本发明涉及往复式活塞杆滑动密封性能测试及磁力传动密封领域，特别涉及一种以斯特林发动机活塞杆实际使用的滑动密封装置为核心部件的往复式滑动密封性能测试试验台。

背景技术

往复式滑动密封是斯特林发动机中的核心部件，是运行于高压、高温、高速等工况的往复式杆密封比较典型的密封形式。往复式滑动密封的密封性能、密封件使用寿命，是影响发动机使用效率的关键。往复式滑动密封问题一直是人们研究的重点。然而，由于往复式滑动密封问题的复杂性，许多研究还很欠缺，还具有一定程度的局限性，许多问题至今仍未弄清。而且，随着对发动机性能要求的提高，从而使得往复式滑动密封问题的研究变得更加突出和迫切。

在研究往复式滑动密封问题中，试验验证是保证研究工作顺利进展的基础，所以试验台起着重要的作用。目前，国外对往复式滑动密封问题在理论和实践方面都有了比较深入的研究，而国内在这方面的研究还处于理论研究阶段。专门针对往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台目前市场上还没有成熟的产品，国内发动机生产企业对往复式活塞杆滑动密封也缺乏性能测试试验台。

发明内容

本发明的目的是提供一种往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台及其测试方法。

本发明是往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台及其测试方法，测试试验台主要包括有电机45、磁力传动联轴器1、传动轴2、曲轴连杆机构5、曲轴箱4、缸体31、滑动密封装置11，电机45通过磁力传动联轴器1驱动传动轴2带动曲柄连杆机构5，再通过导向机构中的滑杆35和导向套36转变成活塞杆10的直线往复运动，第一滑动密封装置11a和第二滑动密封装置11b采用上下对称布置并套装在活塞杆10上，第一滑动密封装置11a和第二滑动密封装置11b的管套27与密封件26a、26b承压座25a、25b与密封件26a、26b的连接结合面均为的锥形，加载机构中的弹簧28a、28b能够调节滑动密封件26a、26b对活塞杆10的抱紧度，试验台工质充注的进气/油嘴34和润滑装置的第一进油嘴24、第二进油嘴30装于缸体31的相应位置，第一气体流量计15装在顶腔46的气体出口处，第二气体流量计23装在曲轴箱4的气体出口处，通过接口连接到监控器与数据采集计算机。

往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台的测试方法，其特征是从进气/油嘴34充注气体工质，即为密封性能试验状态；将工质换为润滑油，则为泵油能力测试状态。

本发明的有益效果是：

（1）磁力传动联轴器使得在动力正常传输的情况下，保证了试验台曲轴箱的可靠全密封。

（2）试验台可实现密封装置不同性能的测定。以气体为工质时，可测试滑动密封装置的封气性能并验证实验台自身性能；以润滑油为工质时，可测试滑动密封装置的泵油能力。

（3）试验台中的核心密封装置采用两套对称布置，如此可实现同种工况条件下两套密封装置性能的比对，从而大大增加试验验证的可靠度与可信度。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图（以气体为工质），图2为本发明的滑动密封结构示意图，图3为本发明系统结构示意图（以润滑油为工质），图4为本发明的磁力传动机构示意图。图中附图标记及对应名称为：1-磁力传动联轴器、2-传动轴、3-底板、4-曲轴箱、5-曲柄连杆机构、6-滤油器、7-油泵、8-压力表1、9-单向阀1、10-活塞杆、11a-第一滑动密封装置、11b-第二滑动密封装置、12-截止阀1、13-油气分离器1、14-单向阀2、15-第一气体流量计1、16-气源、17-截止阀2、18-高压减压阀、19-截止阀3、20-截止阀4、21-油气分离器2、22-单向阀3、23-第二气体流量计2、24-第一进油嘴、25a-承压座、26a-滑动密封件、27a-管套、28a-弹簧、25b-承压座、26b-滑动密封件、27b-管套、28b-弹簧、29-压盖、30-第二进油嘴、31-缸体、32-O形圈、33-封严座、34-进气/油嘴、35-滑杆、36-导向套、37-液体流量计1、38-截止阀、39-单向阀、40-液体流量计2、41-轴承、42-内磁组、43-外磁组、44-密封罩、45-电机、46-顶腔、47-密封腔。

具体实施方式

本发明是往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台及其测试方法，如图1、图2、图3所示，测试试验台主要包括有电机45、磁力传动联轴器1、传动轴2、曲轴连杆机构5、曲轴箱4、缸体31、滑动密封装置11，电机45通过磁力传动联轴器1驱动传动轴2带动曲柄连杆机构5，再通过导向机构中的滑杆35和导向套36转变成活塞杆10的直线往复运动，第一滑动密封装置11a和第二滑动密封装置11b采用上下对称布置并套装在活塞杆10上，第一滑动密封装置11a和第二滑动密封装置11b的管套27与密封件26、承压座25与密封件26的连接结合面均为的锥形，加载机构中的弹簧28能够调节滑动密封件26对活塞杆10的抱紧度，试验台工质充注的进气/油嘴34和润滑装置的第一进油嘴24、第二进油嘴30装于缸体31的相应位置，第一气体流量计15装在顶腔46的气体出口处，第二气体流量计23装在曲轴箱4的气体出口处，通过接口连接到监控器与数据采集计算机。

如图2所示，在驱动连接部分是采用磁力传动联轴器1，电机45驱动外磁组43，内磁组42连接于传动轴2上，内磁组42与外磁组43之间由密封罩44非接触隔离，密封罩44为不锈钢薄壁件，密封罩44与曲轴箱4用O形圈进行静密封。进气/油嘴34安装在第一滑动密封装置11a和第二滑动密封装置11b的对称中心处。

如图2所示，第一滑动密封装置11a和第二滑动密封装置11b的管套27a、27b与密封件26a、26b、承压座25a、25b与密封件26a、26b的连接结合面均45°的锥形。

如图2所示，往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台的测试方法，从进气/油嘴34充注气体工质，即为密封性能试验状态；将工质换为润滑油，则为泵油能力测试状态。

如图3所示，气体工质换成润滑油，从进气/油嘴34注入，由液体流量计37计量总流量，再通过液体流量计40测取顶腔46中润滑油的流量。

如图1、图2、图3、图4所示，电机45带动外磁组43，外磁组43通过磁力作用驱动内磁组42，密封罩44非接触隔离了内磁组42、外磁组43，并与箱体4间通过O形圈实现端面密封，内磁组42带动传动轴2，使活塞杆10实现往复运动。润滑系统由油泵7提供动力，润滑油储存在曲轴箱体4内，经过滤油器6和单向阀9，通过第一进油嘴24和第二进油嘴30，对第一滑动密封装置11a和第二滑动密封装置11b进行润滑，然后回流至曲轴箱体4。

如图1所示，以气体为工质时，气体工质由气源16提供，高压气体经过高压减压阀18调节，使气体控制在一定压力下进入密封腔47。由于两个弹簧28a、28b的压紧作用，滑动密封件26a、26b紧贴在承压座25a、25b和活塞杆10上，承压座25a、25b与封严座33通过O形圈32静密封，如此以保证气体的密封。随着活塞杆10的往复运动，气体会发生泄漏，部分气体通过上面的第二滑动密封装置11b泄漏至顶腔46，经过截止阀12和单向阀14，第一气体流量计15记录气体的泄漏量；部分气体通过下面的第二滑动密封装置11a泄漏至箱体4内，经过截止阀20和单向阀22，第二气体流量计23记录气体的泄漏量。单独对第一气体流量计15、第二气体流量计23记录的气体泄漏量进行分析，可测得对应第一滑动密封装置11a、第二滑动密封装置11b的密封性能。在同一工况下，第一气体流量计15记录的泄漏量与第二气体流量计23记录的泄漏量进行对比，可验证曲轴箱体4的密封性能。

如图3所示，以润滑油为工质时，润滑油从进气/油嘴34接入密封腔47，压力由油泵7提供，随着活塞杆10的往复运动，润滑油会由于第二滑动密封装置11b的泵油作用而进入顶腔46，收集、测量顶腔46的油量，再结合进气/油嘴34处流量计37所测得的系统泵油总量，即可分别测得上、下两对称第一滑动密封装置11a、第二滑动密封装置11b的泵油量，并对二者的性能进行同工况比对。

Claims

1.往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台，包括有电机（45）、磁力传动联轴器（1）、传动轴（2）、曲轴连杆机构（5）、曲轴箱（4）、缸体（31）、滑动密封装置（11），其特征在于电机（45）通过磁力传动联轴器（1）驱动传动轴（2）带动曲柄连杆机构（5），再通过导向机构中的滑杆（35）和导向套（36）转变成活塞杆（10）的直线往复运动，第一滑动密封装置（11a）和第二滑动密封装置（11b）采用上下对称布置并套装在活塞杆（10）上，第一滑动密封装置（11a）和第二滑动密封装置（11b）的管套（27a、b）与密封件（26a、26b）、承压座（25a、25b）与密封件（26a、26b）的连接结合面均为的锥形，加载机构中的弹簧（28a、28b）能够调节滑动密封件（26a、26b）对活塞杆（10）的抱紧度，试验台工质充注的进气/油嘴（34）和润滑装置的第一进油嘴（24）、第二进油嘴（30）装于缸体（31）的相应位置，第一气体流量计（15）装在顶腔（46）的气体出口处，第二气体流量计（23）装在曲轴箱（4）的气体出口处，通过接口连接到监控器与数据采集计算机。

2.根据权利要求1所述的往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台，其特征是：在驱动连接部分是采用磁力传动联轴器（1），电机（45）驱动外磁组（43），内磁组（42）连接于传动轴（2）上，内磁组（42）与外磁组（43）之间由密封罩（44）非接触隔离，密封罩（44）为不锈钢薄壁件，密封罩（44）与曲轴箱（4）用O形圈进行静密封。

3.根据权利要求1所述的往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台，其特征是进气/油嘴（34）安装在第一滑动密封装置（11a）和第二滑动密封装置（11b）的对称中心处。

4.根据权利要求1所述的往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台，其特征是：第一滑动密封装置（11a）和第二滑动密封装置（11b）的管套（27a、27b）与密封件（26a、26b）、承压座（25a、25b）与密封件（26a、26b）的连接结合面均45°的锥形。

5.往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台的测试方法，其特征是从进气/油嘴（34）充注气体工质，即为密封性能试验状态；将工质换为润滑油，则为泵油能力测试状态。

6.根据权利要求5所述的往复式活塞杆滑动密封性能测试试验台的测试方法，其特征是：气体工质换成润滑油，从进气/油嘴（34）注入，由液体流量计（37）计量总流量，再通过液体流量计（40）测取顶腔（46）中润滑油的流量。