CN106525359B - 一种等离子体放电腔体迷宫密封实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种等离子体放电腔体迷宫密封实验系统，其包括：外部支撑部分，其包括腔体外壳、以及密封地连接到腔体外壳两端的第一端盖和第二端盖，其中腔体外壳上设置有进气口，第一端盖和/或第二端盖上设置有出气口；旋转轴，其同轴地设置在所述腔体外壳中，并且由第一端盖和第二端盖可旋转、且密封地支承；迷宫密封部，其设置在第一端盖和第二端盖的内侧，并且位于旋转轴和腔体外壳之间，所述迷宫密封部、所述旋转轴和所述腔体外壳共同限定出等离子体放电腔体，进气口与等离子体放电腔体相通。本发明的实验系统在工作时，通过向进气口提供高压气体，并在出气口收集泄漏的气体，可以方便地评定迷宫密封的密封特性。

Description

一种等离子体放电腔体迷宫密封实验系统

技术领域

本发明涉及等离子体放电腔室密封处理技术领域，具体涉及一种等离子体放电腔体迷宫密封实验系统。

背景技术

等离子体设备作为集成电路制造技术中的一类设备占据着非常重要的地位，目前通用的等离子体设备都是单独工作，分别配备不同的气体密封系统。目前等离子体放电腔室的密封实验腔中，腔体连接件的径向密封仍然以普通密封为主。

迷宫密封作为较常见的径向密封，具有易加工、易拆装、以及能够适应高温高速高压等苛刻工况的优点，其密封特性会受到密封间隙、气体介质、温度等多因素影响，因此不同工况对迷宫密封的密封特性影响显著，需要有针对性的研究。

迷宫密封的最主要失效形式为密封齿与被密封件发生碰磨从而产生堵塞现象，一旦发生堵塞现象，首先密封齿及被密封件会发生强烈的干摩擦，永久破环密封件及被密封件表面，使泄漏量急剧增加；其次堵塞现象会迅速增加扭矩，容易损坏设备。产生碰磨主要因素主要有三点：其一是在装配过程中很难保证均匀的密封间隙，由于迷宫密封泄漏量大，所以产生的气流激振能量也较大，从而产生碰磨；其二是当在高温环境下，被密封件会受热膨胀，从而使密封间隙减小产生碰磨。以上两点因素在设备实际运行中很难全部避免，设备故障以及迷宫密封泄漏增加均为密封齿碰磨而导致的。

将迷宫密封应用至旋转工况下的等离子体放电腔体，现有技术中尚无相关报道，可能的原因主要包括，现有技术中缺乏有效的实验系统，从而无法正确评定等离子体放电腔体在旋转过程中迷宫密封的密封特性，也就无法给出有价值的理论或实践指导。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种等离子体放电腔体迷宫密封实验系统，以便能够评定不同工况下等离子体放电腔体的迷宫密封的密封特性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种等离子体放电腔体迷宫密封实验系统，其包括：

外部支撑部分，所述外部支撑部分包括：腔体外壳、以及密封地连接到所述腔体外壳两端的第一端盖和第二端盖，其中所述腔体外壳上设置有进气口，所述第一端盖和/或所述第二端盖上设置有出气口；

旋转轴，所述旋转轴同轴地设置在所述腔体外壳中，并且由所述第一端盖和所述第二端盖可旋转、且密封地支承；

迷宫密封部，所述迷宫密封部设置在所述第一端盖和所述第二端盖的内侧，并且位于所述旋转轴和所述腔体外壳之间，所述迷宫密封部、所述旋转轴和所述腔体外壳共同限定出所述等离子体放电腔体，所述进气口与所述等离子体放电腔体相通。

优选地，所述迷宫密封部包括密封环轴套、迷宫密封环、以及聚四氟乙烯改性垫圈，所述密封环轴套密封地固定在所述旋转轴上，所述迷宫密封环密封地固定在所述腔体外壳上，并与所述密封环轴套之间形成迷宫密封，所述聚四氟乙烯改性垫圈被所述迷宫密封环压紧在所述腔体外壳上。

优选地，所述聚四氟乙烯改性垫圈与所述密封环轴套之间的间隙小于所述迷宫密封环与所述密封环轴套之间的间隙。

优选地，所述密封环轴套的外表面上喷涂有氧化铝耐磨涂层。

优选地，所述旋转轴包括驱动端和非驱动端，所述驱动端穿过所述第一端盖，所述非驱动端穿过所述第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖上分别设有热电偶，以用于分别检测驱动端轴承的温度和非驱动端轴承的温度。

优选地，所述旋转轴的驱动端设置成固定支承，所述旋转轴的非驱动端设置成游动支承。

优选地，所述第二端盖的外侧设置有第三端盖，所述第三端盖密封地固定在所述第二端盖上，所述第三端盖上设有紧定螺杆，以用于顶紧所述旋转轴的非驱动端。

优选地，所述第一端盖的外侧面上固定有电涡流传感器，所述电涡流传感器的测头靠近所述旋转轴的驱动端的外伸部分，以用于测量所述旋转轴的振动情况。

优选地，所述腔体外壳上还设有安全阀、压力传感器和/或温度传感器，以用于对所述等离子体放电腔体进行安全保护、压力监测和/或温度监测。

本发明的实验系统在工作时，通过向进气口提供高压气体，并在出气口收集泄漏的气体，可以方便地评定迷宫密封的密封特性，从而可以为等离子体放电腔体的迷宫密封提供理论和实践依据，以利于迷宫密封在等离子体放电腔体中的应用。本发明的实验系统的优选方案在迷宫密封前端增加耐磨损的聚四氟乙烯改性垫圈，一旦发生碰磨，被密封件会先与聚四氟乙烯改性垫圈接触并进行磨损，从而能很好地保护迷宫密封环。本发明的实验系统还能记录系统在工作状态下的温度、压差、振动等与泄漏量的关系，从而更全面地评定迷宫密封的密封特性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一个优选实施例的主剖视示意图；

图1A为图1中的旋转轴驱动端附近区域的局部放大图；

图1B为图1中的迷宫密封部的局部放大图；

图1C为图1中的旋转轴非驱动端附近区域的局部放大图；

图2为图1中沿A-A的左视剖图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-第一端盖；2-第一端盖压紧螺钉；3-第一端盖低压O型圈；4-电涡流传感器基座压紧螺钉5-电涡流传感器基座；6-电涡流传感器压紧下螺母；7-电涡流传感器压紧上螺母；8-电涡流传感器；9-唇封环座压紧螺钉；10-唇封挡环压紧螺钉；11-唇封环座低压O型圈；12-唇封环座；13-唇封挡环；14-驱动端轴承内圈压环压紧螺钉；15-驱动端轴承内圈压环；16-旋转轴；17-驱动端轴承；18-唇形密封环；19-驱动端套筒；20-K型探针热电偶；21-驱动端密封环轴套压紧螺钉；22-驱动端密封环轴套；23-驱动端密封环轴套高压O型圈；24-驱动端迷宫密封环；25-驱动端聚四氟乙烯改性垫圈；26-驱动端聚四氟乙烯改性垫圈高压O型圈；27-驱动端迷宫密封环低压O型圈；28-驱动端迷宫密封环压紧螺钉；29-吊钩孔；30-第二端盖；31-K型探针热电偶；32-非驱动端轴承外圈挡环低压上O型圈；33-第三端盖压紧螺钉；34-第三端盖低压O型圈；35-弹簧；36-第三端盖；37-非驱动端轴承内圈压环；38-非驱动端轴承内圈压环压紧螺钉；39-紧定螺杆；40-非驱动端轴套；41-非驱动端轴承；42-非驱动端轴承外圈挡环；42a-非驱动端轴承外圈挡环低压下O型圈；43-非驱动端密封环轴套压紧螺钉；44-非驱动端密封环轴套高压O型圈；45-非驱动端密封环轴套；46-非驱动端聚四氟乙烯改性垫圈；47-非驱动端聚四氟乙烯改性垫圈高压O型圈；48-非驱动端迷宫密封环；49-非驱动端迷宫密封环低压O型圈；50-出气口；51-非驱动端迷宫密封环压紧螺钉；52-第二端盖低压O型圈；53-第二端盖压紧螺钉；54-腔体外壳；55-压力传感器；56-温度传感器；57-安全阀；58-安全阀；59-进气口。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的实施例并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面结合附图对本发明做详细说明。

在附图1中示出了根据本发明的优选实施方式的等离子体放电腔体迷宫密封实验系统。

如图所示，该实验系统包括有外部支撑部分，其中该外部支撑部分包括：内部带有空腔的腔体外壳54，以及密封地连接到所述腔体外壳54两端的第一端盖1和第二端盖30。优选地该腔体外壳54构造为两端开口的中空筒状体，且该空腔构造为由多个不同直径的筒状空腔连接成的阶梯状空腔。其中，所述腔体外壳54上设置有进气口59，所述第一端盖1和/或所述第二端盖30上设置有出气口50。

该实验系统还包括有旋转轴16，旋转轴16同轴地设置在所述腔体外壳54中，并且由所述第一端盖1和所述第二端盖30可旋转(例如借助于驱动端轴承17和非驱动端轴承41)、且密封地支承(例如借助于第一端盖低压O型圈3、唇封环座低压O型圈11、唇形密封环18、第二端盖低压O型圈52、第三端盖低压O型圈34、非驱动端轴承外圈挡环低压下O型圈42、非驱动端轴承外圈挡环低压上O型圈32等进行密封)。旋转轴16的一端用于连接到外部动力源，优选地在本发明中为穿过第一端盖1的那一端，并在本发明中将其定义为驱动端，其中另一端则在本发明中为穿过第二端盖30的那一端，并在本发明中将其定义为非驱动端。

该实验系统还包括有迷宫密封部，所述迷宫密封部设置在所述第一端盖1和所述第二端盖30的内侧，并且位于所述旋转轴16和所述腔体外壳54之间，所述迷宫密封部、所述旋转轴16和所述腔体外壳54共同限定出所述等离子体放电腔体，所述进气口59与所述等离子体放电腔体相通。

为了便于研究迷宫密封的密封特性，本发明的实验系统在工作时可将高压气体接入进气口59，并在出气口50收集泄漏的气体，以此来评定密封特性。因此，两侧的迷宫密封部之间的区域为高压气体腔，而迷宫密封部到相应的第一端盖或第二端盖之间的区域为低压气体腔，迷宫密封部泄漏的气体到达该低压气体腔中，并最终被收集。基于这种定义，本发明中，除了迷宫密封部之外，用于对高压气体腔进行密封的其它密封件，将在名称中增加“高压”二字，例如，驱动端密封环轴套高压O型圈23、驱动端聚四氟乙烯改性垫圈高压O型圈26、非驱动端密封环轴套高压O型圈44、非驱动端聚四氟乙烯改性垫圈高压O型圈47，等等；而用于对低压气体腔进行密封(与外界之间)的各种密封件，将在名称中增加“低压”二字例如第一端盖低压O型圈3、唇封环座低压O型圈11、驱动端迷宫密封环低压O型圈27、非驱动端轴承外圈挡环低压上O型圈32、第三端盖低压O型圈34、非驱动端轴承外圈挡环低压下O型圈42a、非驱动端迷宫密封环低压O型圈49、第二端盖低压O型圈52，等等，以示区别。

如图1所示，在旋转轴16的驱动端一侧，第一端盖1经由多个第一端盖压紧螺钉2压紧在腔体外壳54上的，优选地多个第一端盖压紧螺钉为均匀布置的16个螺钉。为了防止气体经第一端盖1与腔体外壳54间的间隙外泄，在第一端盖1与腔体外壳54之间压紧有第一端盖低压O型圈3。同样地，在旋转轴16的非驱动端，第二端盖30也经由多个第二端盖压紧螺钉53压紧在腔体外壳54上的，优选地多个第二端盖压紧螺钉为均匀布置的16个螺钉，同样地在第二端盖30与腔体外壳54之间也压紧有第二端盖低压O型圈52。

为了便于测量空腔中的气体的泄漏量，在第一端盖1和第二端盖30上设有排出气体的出气口，该出气口连接到流量计以测量气体的泄漏量。优选地，腔体外壳54上设有两个吊钩孔29，便于移动实验系统。

优选地，本发明中所述迷宫密封部包括密封环轴套、迷宫密封环、以及聚四氟乙烯改性垫圈，所述密封环轴套密封地固定在所述旋转轴上，所述迷宫密封环密封地固定在所述腔体外壳上，并与所述密封环轴套之间形成迷宫密封，所述聚四氟乙烯改性垫圈被所述迷宫密封环压紧在所述腔体外壳上。

具体如图1和图1B所示，在旋转轴16的中间段的两端对称地各设置一个迷宫密封部分，靠近旋转轴驱动端(图中左侧)的称为驱动端迷宫密封部，靠近旋转轴非驱动端(图中右侧)的称为非驱动端迷宫密封部。

具体地，驱动端迷宫密封部包括驱动端密封环轴套22、驱动端迷宫密封环24、以及驱动端聚四氟乙烯改性垫圈25，其中，驱动端密封环轴套22通过均布的8个驱动端密封环轴套压紧螺钉21压紧在旋转轴16上，驱动端密封环轴套22与旋转轴16之间设有驱动端密封环轴套高压O型圈23，驱动端迷宫密封环24通过12个均布的驱动端迷宫密封环压紧螺钉28压紧在腔体外壳54上，驱动端迷宫密封环24与腔体外壳54之间设有驱动端迷宫密封环低压O型圈27，驱动端聚四氟乙烯改性垫圈25被驱动端迷宫密封环24压紧在腔体外壳54上，驱动端聚四氟乙烯改性垫圈25与腔体外壳54之间设有驱动端聚四氟乙烯改性垫圈高压O型圈26。

非驱动端迷宫密封部包括非驱动端密封环轴套45、非驱动端迷宫密封环48、以及非驱动端聚四氟乙烯改性垫圈46，其中，非驱动端密封环轴套45通过均布的8个非驱动端密封环轴套压紧螺钉43压紧在旋转轴16上、非驱动端密封环轴套45与旋转轴16之间设置有非驱动端密封环轴套高压O型圈44，非驱动端迷宫密封环48通过12个均布的非驱动端迷宫密封环压紧螺钉51压紧在腔体外壳54上，非驱动端迷宫密封环48与腔体外壳54之间设有非驱动端迷宫密封环低压O型圈49，非驱动端聚四氟乙烯改性垫圈46被非驱动端迷宫密封环48压紧在腔体外壳54上，非驱动端聚四氟乙烯改性垫圈46与腔体外壳54之间设有非驱动端聚四氟乙烯改性垫圈高压O型圈47。

优选地，在驱动端和非驱动端，相应的聚四氟乙烯改性垫圈与密封环轴套的之间的间隙均小于相应的迷宫密封环与密封环轴套的之间的间隙。当旋转轴发生振动等不稳定工况时，密封环轴套会首先与聚四氟乙烯改性垫圈发生摩擦磨损，在这个过程中，泄漏量迅速变小以及转轴扭矩迅速增大，均可以判断密封环轴套与聚四氟乙烯改性垫圈发生了碰磨，此时可以停机或者降低转速，从而避免密封环轴套与迷宫密封环的磨损。并且由于聚四氟乙烯材料硬度比被密封件低，也不会对被密封件表面有损伤。

此外，优选地，可以在各个密封环轴套上喷涂氧化铝耐磨涂层，以提高聚四氟乙烯改性垫圈的使用寿命。

如前所述，旋转轴16包括驱动端和非驱动端，所述驱动端穿过所述第一端盖1，所述非驱动端穿过所述第二端盖30。优选地，所述第一端盖1和所述第二端盖30上分别设有热电偶，优选分别为K型探针热电偶20和31，以用于分别检测驱动端轴承17的温度和非驱动端轴承41的温度。

优选地，所述旋转轴16的驱动端设置成固定支承，所述旋转轴16的非驱动端设置成游动支承。这种设置使得包含旋转轴16在内的所有旋转部分可在轴向方向上朝向非驱动端移动，例如当旋转轴16发生受热伸长时，这样既可避免旋转轴的弯曲，又可保证旋转轴的高速旋转。

优选地，如图1和图1C所示，所述第二端盖30的外侧设置有第三端盖36，所述第三端盖36密封地固定在所述第二端盖30上，所述第三端盖上设有紧定螺杆39，以用于顶紧所述旋转轴16的非驱动端。由于整个旋转部分都可以向非驱动端方向移动，因此在装配期间需要确保驱动端轴承固定(需要确保驱动端轴承17外圈压紧在唇封环座12上)，紧定螺杆39的作用就在于可以将整个旋转部分压紧到驱动端，在实验运转时，再将紧定螺杆39松开即可。

以下再结合图1、图1A和图1C详细说明旋转轴16的驱动端安装结构和非驱动端安装结构的详细构造。

如图1和图1A所示，所述的驱动端安装结构主要包括：唇封环座12、唇封挡环13、唇形密封环18、驱动端轴承17、驱动端套筒19、以及驱动端轴承内圈压环15。其中，唇封挡环13通过6个均布的唇封挡环压紧螺钉10压紧在唇封环座12上，唇封环座12通过8个均布的唇封环座压紧螺钉9压紧在第一端盖1上，唇封环座12与第一端盖1之间设有唇封环座低压O型圈11，唇封环座12不仅给唇形密封环18定位，还顶住驱动端轴承17的外圈，驱动端轴承内圈压环15通过驱动端轴承内圈压环压紧螺钉14压紧在旋转轴16上，驱动端套筒19和驱动端轴承内圈压环15共同作用，限制驱动端轴承17内圈的轴向位移。

优选地，还可以在驱动端轴承内圈压环15与唇封密封环18接触的区域喷涂氧化铝耐磨涂层，以提高耐磨性和寿命。为了适应高速运转，旋转轴的驱动端具有一个自由度，整个旋转部分(包括轴承)可以向非驱动端移动，并且旋转轴的非驱动端为弹性支撑，所以整个旋转轴可以沿轴向伸长，避免了高速高温下轴的弯曲变形。

如图1和图1C所示，所述的非驱动端安装结构包括：第三端盖36、非驱动端轴承41、非驱动端轴套40、非驱动端轴承外圈挡环42、非驱动端轴承内圈压环37、以及紧定螺杆39。其中，第三端盖36通过8个均布的第三端盖压紧螺钉33压紧在第二端盖30上，第三端盖36与第二端盖30之间有第三端盖低压O型圈34，非驱动端轴承外圈挡环42与第二端盖30之间设有非驱动端轴承外圈挡环低压上O型圈32，与第三端盖36之间设有非驱动端轴承外圈挡环低压下O型圈42a，非驱动端轴承外圈挡环42与第三端盖36端面之间设有4个均布的弹簧35；非驱动端轴承内圈压环37通过非驱动端轴承内圈压环压紧螺钉38压紧在旋转轴16上，紧定螺杆39通过螺纹连接在第三端盖36上并可用于压紧非驱动端轴承内圈压环37。由于弹簧5的存在，保证了整个非驱动端为游动端，即所有旋转部分在轴向方向可以移动，首先非驱动端轴承41外圈与第二端盖30之间为小间隙配合，采用非驱动端轴承外圈挡环42顶住轴承外圈，非驱动端轴承外圈挡环42又通过4个均布的弹簧提供弹性支撑，这种柔性支撑既可以压紧轴承内外圈防止滚子脱落，而当轴发生受热伸长时，又可避免旋转轴的弯曲，从而保证了轴的高速旋转。

优选地，如图1和图1A所示，所述第一端盖1的外侧面上固定有电涡流传感器8，所述电涡流传感器8的测头靠近所述旋转轴16的驱动端的外伸部分(例如驱动端轴承内圈压环15)，以用于测量所述旋转轴16的振动情况。

具体地，所述电涡流传感器8的安装结构包括电涡流传感器基座5，电涡流传感器基座5通过电涡流传感器基座压紧螺钉4压紧在第一端盖1上，电涡流位移传感器8通过电涡流传感器压紧下螺母6和电涡流传感器压紧上螺母7固定在电涡流传感器基座5上。

另外，如图1所示，K型探针热电偶20插在第一端盖1上，测量驱动端轴承17的温度，K型探针热电偶31插在第二端盖30上，测量非驱动端轴承41的温度。安装时，应使各热电偶的侧头尽可能靠近相应的轴承，以提高测量精度。

优选地，如图2所示，所述腔体外壳54上还设有安全阀57和58、压力传感器55和/或温度传感器56，以用于对所述等离子体放电腔体进行安全保护、压力监测和/或温度监测。

具体地，压力传感器55和温度传感器56分别通过螺纹连接在腔体外壳54的不同位置上，从而测量腔体外壳54的迷宫密封环前端的气体压力和温度。进一步优选地，多个安全阀57和安全阀58通过螺纹连接在腔体外壳54上，上述安全阀能够限定空腔内的气体压力阈值以防止压力过高的气体损坏设备。

以下描述根据本发明的实验系统的工作原理：将气体从腔体外壳54中间进气口59通入腔体内，气体会同时通过驱动端迷宫密封环和非驱动端迷宫密封环，最终从第一端盖和第二端盖上的出气口50流出，通过流量计后通往外界，在此收集气体便可测量泄漏量，从而评定迷宫密封的密封特性。

在这个过程中，实验腔体与两端的迷宫密封环之间的区域为高压区域，为了避免压力不稳定迅速上升导致设备损坏的问题，在腔体高压区域安装两个安全阀，一旦高压区域达到危险压力值，安全阀迅速打开，防止设备损坏。同时在高压区域安装温度及压力传感器，测量迷宫密封环前端的压力和温度情况。两端迷宫密封环出口部位与腔体及第一、第二端盖之间的区域为低压区域。整个实验系统还具有两端轴承的测温传感器，监测轴承的运转情况；以及电涡流传感器，监测旋转部件的振动情况。另外，密封部位装有聚四氟乙烯改性垫圈，可以很好地保护迷宫密封环的碰磨损坏。

本发明的实验系统可以实现变压差、变转速、变介质三种输入工况，可以测量温度、泄漏量、振动三种输出工况，为迷宫密封环的密封机理研究提供了很好的实验平台，可以评定不同工况下的密封特性，从而可以为等离子体放电腔体的迷宫密封提供理论和实践依据，以利于迷宫密封在等离子体放电腔体中的应用。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种等离子体放电腔体迷宫密封实验系统，其特征在于，包括：

外部支撑部分，所述外部支撑部分包括：腔体外壳(54)、以及密封地连接到所述腔体外壳(54)两端的第一端盖(1)和第二端盖(30)，其中所述腔体外壳上设置有进气口(59)，所述第一端盖(1)和/或所述第二端盖(30)上设置有出气口(50)；

旋转轴(16)，所述旋转轴(16)同轴地设置在所述腔体外壳(54)中，并且由所述第一端盖(1)和所述第二端盖(30)可旋转、且密封地支承；

迷宫密封部，所述迷宫密封部设置在所述第一端盖(1)和所述第二端盖(30)的内侧，并且位于所述旋转轴(16)和所述腔体外壳(54)之间，所述迷宫密封部、所述旋转轴(16)和所述腔体外壳(54)共同限定出所述等离子体放电腔体，所述进气口(59)与所述等离子体放电腔体相通。

2.如权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述迷宫密封部包括密封环轴套、迷宫密封环、以及聚四氟乙烯改性垫圈，所述密封环轴套密封地固定在所述旋转轴上，所述迷宫密封环密封地固定在所述腔体外壳上，并与所述密封环轴套之间形成迷宫密封，所述聚四氟乙烯改性垫圈被所述迷宫密封环压紧在所述腔体外壳上。

3.如权利要求2所述的实验系统，其特征在于，所述聚四氟乙烯改性垫圈与所述密封环轴套之间的间隙小于所述迷宫密封环与所述密封环轴套之间的间隙。

4.如权利要求2所述的实验系统，其特征在于，所述密封环轴套的外表面上喷涂有氧化铝耐磨涂层。

5.如权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述旋转轴包括驱动端和非驱动端，所述驱动端穿过所述第一端盖，所述非驱动端穿过所述第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖上分别设有热电偶，以用于分别检测驱动端轴承的温度和非驱动端轴承的温度。

6.如权利要求5所述的实验系统，其特征在于，所述旋转轴的驱动端设置成固定支承，所述旋转轴的非驱动端设置成游动支承。

7.如权利要求6所述的实验系统，其特征在于，所述第二端盖的外侧设置有第三端盖，所述第三端盖密封地固定在所述第二端盖上，所述第三端盖上设有紧定螺杆，以用于顶紧所述旋转轴的非驱动端。

8.如权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述第一端盖的外侧面上固定有电涡流传感器，所述电涡流传感器的测头靠近所述旋转轴的驱动端的外伸部分，以用于测量所述旋转轴的振动情况。

9.如权利要求1-8之一所述的实验系统，其特征在于，所述腔体外壳上还设有安全阀、压力传感器和/或温度传感器，以用于对所述等离子体放电腔体进行安全保护、压力监测和/或温度监测。