CN104535312B - 磁性液体动密封部件环境模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁性液体动密封部件环境模拟试验装置，包括密封装置、转动壳体、轴承基座、磁性液体动密封部件、电机、压力发生机构、压力表及扭矩传感器，转动壳体上具有供第一轴承转过的轴承孔；轴承座顶部安装有第一轴承，第一轴承穿过基板与轴承孔连接；磁性液体动密封部件包括相互连接的上部和下部且上部能相对于下部转动，下部固定在基板上，上部与转动壳体连接；压力发生机构能对该空腔进行充气、泄压；压力表能显示空腔中压力的变化值；电机输出轴与第一轴承上端驱动连接。本发明对磁性液体动密封部件应用中的性能指标及技术参数变化规律提供有效数据，为动密封部件的加工、检测及使用寿命的预测提供可靠性依据。

Description

磁性液体动密封部件环境模拟试验装置

技术领域

本发明涉及环境试验设备技术领域，尤其是动密封部件的性能测试设备，具体是一种磁性液体动密封部件环境模拟试验装置。

背景技术

磁性液体动密封部件是利用磁性液体材料对强磁场的感应，通过动密封结构使其对密封间隙进行填充和封堵，有效提高密封效果的新型高效密封部件。磁性液体密封结构部件具有诸多优越性，例如在动、静两种状态下均能对气体、真空、蒸汽及其它污染保持较高的气密性、减少磨损和噪声、具有自修复功能等。目前磁性液体动密封部件多应用于光电观瞄镜、车长周视镜、大型回转体密封、舰船高压水泵等密封要求较高武器装备中，应用范围还有不断扩展的趋势，未来有替代机械结构密封方式的趋势。

作为高性能新型的磁性液体动密封防护部件，在目前的研发领域中，研究重点多集中在应用、性能和结构改进等方面，例如授权公告号为CN202260231U的中国实用新型专利《充气式环网开关设备的气室密封结构》(申请号：201120355148.9)、申请公布号为CN102425672A的中国发明专利申请《一种分瓣式磁性液体密封装置》(申请号：201110240451.9)等均披露了应用磁性液体动密封结构的密封装置。然而，现有技术中，对于磁性液体密封部件在实际使用、与环境适应性的研究鲜见报道。磁性液体动密封部件是结构复杂的精密部件，应用状态多样、应用环境多变，但对于其在实际应用中技术指标的变化，如性能衰减的规律、报废的周期长短和环境适应性等在国内外都未见有系统报道和深入的研究。

因此，提供一种用于研究磁性液体动密封部件的环境适应性的试验装置，显得尤为必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能对磁性液体动密封部件在应用中的性能指标及技术参数变化规律提供有效数据、为磁性液体动密封部件的加工、检测和寿命预测提供可靠性依据的环境模拟试验装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种磁性液体动密封部件环境模拟试验装置，其特征在于：包括

密封装置，具有内腔且顶部设置有基板，该基板上开设有轴承安装孔；

转动壳体，设置于所述密封装置上方，中部开设有轴承孔；

轴承基座，设置于所述密封装置的内腔中且顶部安装有第一轴承，该第一轴承穿过所述的轴承安装孔及转动壳体的轴承孔并与该轴承孔固定连接；

磁性液体动密封部件，包括相互连接的上部和下部且上部能相对于下部转动，所述的下部设置于基板的上表面，所述的上部与转动壳体相连接并使转动壳体与基板之间形成一密封腔；

压力发生机构，与所述的密封腔相连通并能对该密封腔进行充气或泄压；

压力表，设置于所述转动壳体上并能对密封腔中的压力进行测定；

电机，输出轴与穿过轴承孔的第一轴承驱动连接；以及

扭矩传感器，设置于所述电机输出轴与第一轴承的连接处。

作为本发明的进一步改进，所述试验装置还包括能使磁性液体动密封部件的上部相对于下部单向转动的单向转轴适配器，该单向转轴适配器设置于所述密封腔内的第一轴承上。电机关闭后，在惯性作用力下，转动壳体会带动磁性液体动密封部件的上部相对于下部发生一段回转，这样易造成磁性液体动密封部件损坏，降低其使用寿命；而设置上述单向转轴适配器，则有效避免了这一问题的发生。

更进一步的改进，所述的密封装置、转动壳体、轴承基座、磁性液体动密封部件、压力发生机构及压力表共同构成一独立试验模块，该独立试验模块具有多个，每个独立试验模块顶部的第一轴承上设置有一齿轮，一独立试验模块通过传动带及所述的齿轮与另一试验模块传动连接。单个独立试验模块测试时所得出的数据存在一定的偶然性，而设置上述多个能同时进行测试的独立试验模块，同一设定条件下可以得出多组试验结果，从而增加了测试结果的准确性。

作为优选，所述的试验装置还包括用于放置独立试验模块的试验台，该试验台上具有一竖直设置的支撑立柱，所述的电机设置于该支撑立柱上，所述电机的输出轴通过一传动装置与一独立试验模块的第一轴承相连接。设置上述结构，以使本发明的试验装置使用更加方便。

优选地，所述的电机为主轴无级变速电机。采用该结构，以使试验装置的测试范围尽可能大，提高本发明试验装置的适用性。

在上述各方案中，所述的扭矩传感器与数据采集分析装置及电脑相连接，以便于对所施加的扭矩进行时时的测试分析。

作为改进，所述的传动装置两端分别具有直径不同的两组传动带轮，一端的传动带轮与电机驱动连接，另一端的传动带轮与独立试验模块传动连接。在电机调速后，传动装置还可以通过不同直径皮带轮的配合进一步调速，从而实现任意转动速率的调整，提高试验装置的适用性。

在上述各方案中，所述传动装置一端的传动带轮通过第二轴承与电机驱动连接，所述传动装置另一端的传动带轮通过第三轴承与独立试验模块的第一轴承传动连接，所述的扭矩传感器设置于第三轴承上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：使用本发明的试验装置，可以实现对磁性液体动密封部件定时、定速的连续可调式转动控制，保证转动速率、转动时间及机械转动阻力的一致性，实现在静置或转动状态下密封压力和转动阻力的测量，模拟一种磁性液体动密封部件近似真实使用环境下的状态，并在该环境下对磁性液体动密封部件应用中的性能指标及技术参数变化规律提供有效数据，为动密封部件的加工、检测及使用寿命的预测提供可靠性依据。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中独立试验模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1、2所示，本实施例的磁性液体动密封部件环境模拟试验装置包括动力驱动系统和独立试验模块200，其中，动力驱动系统包括传动装置50、扭矩传感器8、主轴无级变速电机5、试验台9、传动带212及齿轮211，试验台9上具有一竖直设置的支撑立柱91，主轴无级变速电机5设置于该支撑立柱91上，且支撑立柱91上距离上端1/3处以十字交叉形式安装有传动装置50，该传动装置50横向布置且两端带有直径不同的两组传动带轮，一端的传动带轮通过第二轴承51与主轴无级变速电机5驱动连接，另一端的传动带轮通过第三轴承52与独立试验模块200传动连接。

独立试验模块200包括密封装置1、转动壳体2、轴承基座3、磁性液体动密封部件4、压力发生机构6及压力表7。具体的，独立试验模块200为上下结构，下部为密封装置1，密封装置1具有内腔10且顶部设置有基板11，该基板11上开设有轴承安装孔111。本实施例中的磁性液体动密封部件4包括相互连接的上部和下部，且磁性液体动密封部件4的上部能相对于下部转动，以密封装置1的基板11为支撑，磁性液体动密封部件4的下部直接固定在密封装置1的基板11上不动，圆盖形的转动壳体2紧密压装在磁性液体动密封部件4的上部并能随转动壳体2同步转动。转动壳体2的中部预留有轴承孔，轴承基座3设置于密封装置1的内腔10中，轴承基座3的顶部安装有第一轴承31，该第一轴承31自下向上穿过轴承安装孔111先将单向转轴适配器30固定，第一轴承31上端继续穿过转动壳体2上的轴承孔并与之固定，第一轴承31的顶端固定安装有齿轮211，第一轴承31与第三轴承52传动连接，扭矩传感器8设置于第三轴承52上。

在密封装置1的基板11上安装压力发生机构6，本实施例中的压力发生机构6为一充气嘴，转动壳体2与密封装置1的基板11和磁性液体动密封部件4之间围合形成为一密封腔100，充气嘴直接通到密封腔100内以便于对密封腔100进行冲气或泄压，密封腔100内的压力变化可以通过安装在转动壳体2上的压力表7测出。

本实施例的试验装置设计为模块化结构，即可以包括一个独立试验模块200，也可以包括多个独立试验模块200。每个独立试验模块200的第一轴承31顶端都安装有齿轮211，动力驱动系统通过齿轮211和传动带212可带动一个或多个独立试验模块200进行试验，保证了不同试验样件在同样的试验条件下试验数据的一致，从而提高了测试结果的准确性。一台环境模拟试验装置在一个试验周期内，可以同时获得磁性液体动密封部件4的两个重要性能指标：密封压力和转动阻力的变化值。其中，密封压力通过充气嘴和压力表7可以随时测量，转动阻力通过扭矩传感器8和拉力计测得。

本实施例的转动速率可实现任意调节，转动速率的调整由动力驱动系统的主轴无级变速电机5和传动装置50配合实现，主轴无级变速电机5调速后，传动装置50还可以通过不同直径皮带轮的配合进一步调速，从而实现任意转动速率的调整，提高本了实施例试验装置的适用性。

Claims (8)

1.一种磁性液体动密封部件环境模拟试验装置，其特征在于：包括

密封装置，具有内腔且顶部设置有基板，该基板上开设有轴承安装孔；

转动壳体，设置于所述密封装置上方，中部开设有轴承孔；

轴承基座，设置于所述密封装置的内腔中且顶部安装有第一轴承，该第一轴承穿过所述的轴承安装孔及转动壳体的轴承孔并与该轴承孔固定连接；

磁性液体动密封部件，包括相互连接的上部和下部且上部能相对于下部转动，所述的下部设置于基板的上表面，所述的上部与转动壳体相连接并使转动壳体与基板之间形成一密封腔；

压力发生机构，与所述的密封腔相连通并能对该密封腔进行充气或泄压；

压力表，设置于所述转动壳体上并能对密封腔中的压力进行测定；

电机，输出轴与穿过轴承孔的第一轴承驱动连接；以及

扭矩传感器，设置于所述电机输出轴与第一轴承的连接处。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：还包括能使磁性液体动密封部件的上部相对于下部单向转动的单向转轴适配器，该单向转轴适配器设置于所述密封腔内的第一轴承上。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于：所述的密封装置、转动壳体、轴承基座、磁性液体动密封部件、压力发生机构及压力表共同构成一独立试验模块，该独立试验模块具有多个，每个独立试验模块顶部的第一轴承上设置有一齿轮，一独立试验模块通过传动带及所述的齿轮与另一试验模块传动连接。

4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于：还包括用于放置独立试验模块的试验台，该试验台上具有一竖直设置的支撑立柱，所述的电机设置于该支撑立柱上，所述电机的输出轴通过一传动装置与一独立试验模块的第一轴承相连接。

5.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于：所述的传动装置两端分别具有直径不同的两组传动带轮，一端的传动带轮与电机驱动连接，另一端的传动带轮与独立试验模块传动连接。

6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于：所述传动装置一端的传动带轮通过第二轴承与电机驱动连接，所述传动装置另一端的传动带轮通过第三轴承与独立试验模块的第一轴承传动连接，所述的扭矩传感器设置于第三轴承上。

7.根据权利要求1～6中任一权利要求所述的试验装置，其特征在于：所述的电机为主轴无级变速电机。

8.根据权利要求1～6中任一权利要求所述的试验装置，其特征在于：所述的扭矩传感器与一数据采集分析装置及电脑相连接。