CN106768663A - 一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，属于压缩机径向间隙泄漏动态观测设备领域，包括底座，底座上安装有压缩机工作装置和与压缩机工作装置相连的驱动装置，压缩机工作装置为压缩机的等效模型，并在其一侧开设有能够显示压缩机内所有工作部件的观察口，观察口处安装密封端盖；密封端盖正对着压缩机内所有工作部件的部分采用透明材质制作，其一侧设置有摄像装置，摄像装置的镜头正对着密封端盖。本发明通过设计压缩机的等效模型来切实模拟压缩机的工作状态，并对该工作状态进行实时拍摄记录，给人们对压缩机内部工作状况的研究提供了便利及切实可行的实验方案。

Description

一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置

【技术领域】

本发明涉及压缩机径向间隙泄漏动态观测设备领域，特别涉及一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置。

【背景技术】

滚动转子式压缩机由于压缩性能高而应用广泛，但由于运动部件较多且部件之间的配合需要有间隙，因此导致了压缩机高压侧的工质因压差的作用而通过该间隙并向低压侧转移，从而造成了泄漏，而工质泄漏会严重影响压缩机的性能；再者，滚动转子式压缩机内工质的泄漏通道非常微小，达到微米级别，而且泄漏通道的大小及位置是不断变化的，再加上通道内部工质是多相混合，速度、温度、状态也处于不断变化之中，因此泄漏的具体行为很难精确描述。以径向间隙为例，其尺寸除了与几何尺寸与配合公差有关之外，还会受到诸如装配同心度、运动件的动态特性以及受热受力变形等因素的影响，而且变化幅度较大。

目前较为广泛的研究方法大多为理论研究或仿真模拟，但无论是理论计算还是仿真研究都会对实际情况做出简化，但其中一些简化掉的因素可能又在某种情况下存在着不可忽略的理由，因此在某种程度上，现有的研究结论或多或少有着一定的局限性。为了改善这一局限性，本发明从实验角度出发，对压缩机的径向间隙泄漏情况进行实验分析。

【发明内容】

鉴于上述内容，本发明提供了一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，该压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置通过设计压缩机的等效模型来切实模拟压缩机的工作状态，并能够对该工作状态进行直观的观测及记录，整体方案切实可行，结构简单，易操作，具体采用的技术方案如下：

一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，包括底座，所述底座上安装有压缩机工作装置和与压缩机工作装置相连的驱动装置，所述压缩机工作装置为压缩机的等效模型，并在其一侧开设有能够显示压缩机内所有工作部件的观察口，所述观察口处安装密封端盖；所述密封端盖正对着压缩机内所有工作部件的部分采用透明材质制作，其一侧设置有摄像装置，所述摄像装置的镜头正对着密封端盖。

进一步地，所述压缩机工作装置为滚动转子式压缩机的等效模型，其主要含有滚动转子式压缩机的所有工作部件，并与所述密封端盖形成全密封形式；所述压缩机工作装置竖直安装在底座上，其旋转主轴从压缩机工作装置所在处向底座延伸并与所述驱动装置连接。

进一步地，所述驱动装置为驱动电机，所述驱动电机输出轴通过联轴器连接旋转主轴。

进一步地，所述密封端盖与旋转主轴相对设置，其上刻有360°的角度刻度，所述角度刻度正对着摄像装置。

进一步地，所述底座的顶部安装有定位板，所述定位板上安装压缩机工作装置和驱动装置。

进一步地，所述压缩机工作装置通过固定杆安装在底座上，所述固定杆螺纹连接底座。

进一步地，所述压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置还包括触发开关，所述触发开关同时连接驱动装置和摄像装置。

进一步地，所述压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置还包括光照装置，所述光照装置环绕设置在摄像装置镜头的周向，其光线从所述摄像装置所在处发射至密封端盖所在处。

进一步地，所述摄像装置为高速摄像机，其连接电脑设备。

进一步地，所述电脑设备能够读取摄像装置所拍摄的图像信息，并将所读取的图像信息采用Matlab软件进行处理。

综上可知，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过设计压缩机的等效模型来切实模拟压缩机的实际工作状态，提高了试验的准确性，而所开设的观察口和在观察口上安装的具有透明材质的密封端盖可便于试验过程对压缩机工作状态进行直观的观测，同时，密封端盖的透明性还利于设置在其一侧的摄像装置对压缩机径向间隙泄漏情况进行实时拍摄与记录，从而利于试验结束后试验者通过查看摄像装置所拍摄的图像信息分析研究压缩机的工作过程，例如，通过将压缩机工作装置设置成滚动转子式压缩机的等效模型来观测压缩机径向间隙泄漏情况，从而从实验的角度分析研究压缩机径向间隙泄漏情况，改善理论研究或者仿真模拟带来的局限性。

2.本发明所设计的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置结构简单可靠，易操作，且模拟的压缩机工作状态切合实际，试验过程观测的清晰度和准确性较好，结果较为准确，整体方案可行性较好。

【附图说明】

图1是本发明一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置的结构简图。

图2是图1无电脑设备时的立体结构图。

图3是图1中压缩机工作装置的一种结构示意图。

图4是图1中密封端盖的结构示意图。

主要元件符号说明

图中，底座1、驱动装置2、联轴器21、压缩机工作装置3、旋转主轴31、密封端盖4、摄像装置5、电脑设备6、定位板7、固定杆8。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

【具体实施方式】

请参阅图1至图4，在本发明的一种较佳实施方式中，一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，包括一底座1，底座1上安装有一压缩机工作装置3和与压缩机工作装置3相连的一驱动装置2，压缩机工作装置3为压缩机的等效模型，并在其一侧开设有能够显示压缩机内所有工作部件的观察口，该观察口处安装有一密封端盖4；该密封端盖4正对着压缩机内所有工作部件的部分采用透明材质制作，其一侧设置有摄像装置5，摄像装置5的镜头正对着密封端盖4。

本发明通过设置压缩机工作装置3来等效模拟实际的压缩机，并通过在该压缩机工作装置3设置观察口和透明的密封端盖4来观测试验过程压缩机的工作状态，从而获得压缩机实际工作状态的直观感知，加之在密封端盖4处设置的摄像装置5所实时拍摄与记录的图像信息，更清楚明了的获知压缩机的工作过程，同时利于后期对压缩机工作过程的分析与研究。

下面，本实施方式以滚动转子式压缩机为例进一步阐述所述压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，但本发明的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置并不局限于模拟滚动转子式压缩机这一压缩机类型。

请继续参阅图1-3，压缩机工作装置3设置成滚动转子式压缩机的等效模型，其主要含有滚动转子式压缩机的所有工作部件，即为包括气缸及气缸内的所有部件的压缩机工作段，压缩机工作装置3与密封端盖4形成全密封形式，以切合模拟实际压缩机的工作状态，降低其他部位的气体泄漏给径向泄漏带来的检测误差；另外，为了更好的观测和拍摄压缩机的工作状态，优选将压缩机工作装置3竖直安装在底座1上，其旋转主轴31从压缩机工作装置3所在处向底座1延伸并与驱动装置2连接。

进一步地，驱动装置2为驱动电机，驱动电机输出轴通过联轴器21连接旋转主轴31，以更好的传递驱动电机的旋转驱动力。密封端盖4与旋转主轴31相对设置，其上刻有360°的角度刻度，该角度刻度正对着摄像装置5，以便于获知试验过程压缩机工作装置3中转子转动的角度，从而便于后期对压缩机工作过程和径向间隙泄漏情况的分析。

进一步地，为了便于压缩机工作装置3和驱动装置4的安装，本发明在底座1的顶部安装有一定位板7，该定位板7上再安装压缩机工作装置3和驱动装置2；优选将压缩机工作装置3通过若干固定杆8安装在底座3上，该固定杆8螺纹连接底座1，即固定杆8螺纹连接定位板7上，且均布设置在压缩机工作装置3周向，并与压缩机工作装置3螺纹连接，以通过固定杆8与压缩机工作装置3及定位板7螺纹连接方式来调节压缩机工作装置3相对定位板7的高度。

进一步地，请参阅图1，本发明所使用的摄像装置5为高速摄像机，并将其连接电脑设备6，以便于试验过程通过电脑设备6实时监控和观察压缩机工作装置3内径向间隙泄漏情况，同时便于后期对摄像装置5所拍摄的图像信息进行分析与研究。

在本发明中，电脑设备6能够读取摄像装置5所拍摄的图像信息，并将所读取的图像信息采用Matlab软件进行处理，该处理是基于阈值分割法对所读取图像信息进行分析，具体分析过程如下：首先，读入摄像装置5所拍摄的图像视频，并查找该图像视频文件的帧数，及将图像视频转化为单张图像；然后将所获得的RGB图像转换为灰度图像，并对灰度值进行均衡化；再行列扫描图像，对图像进行阈值分割；将分割后的图像进行二值化，并对二值化后的图像提取边界，且对边界内进行白色填充；对处理图像进行范围缩小，去除图中多余白点，即可。

进一步地，本发明所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置还包括一触发开关，该触发开关同时连接驱动装置2和摄像装置5，以通过触发开关的设置使得摄像装置5的拍摄与压缩机工作装置3的运行同步进行，利于摄像装置5拍摄与记录压缩机工作装置3内工质流通的全过程。

另外，所述压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置还包括若干光照装置，该光照装置环绕设置在摄像装置5镜头的周向，且其光线从摄像装置5所在处发射至密封端盖4所在处，以在观测试验过程提高压缩机工作装置3的光照强度，进而提高摄影设备5所拍摄图像信息的质量。

所述压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置的工作原理为：按下触发开关，驱动装置2和摄像装置5同时运行，其中，驱动装置2通过联轴器21带动压缩机工作装置3运行，摄像装置5对压缩机工作装置3进行拍摄录像，并将拍摄录像情况实时发于电脑设备6，直至观测试验结束。

在本发明的另一实施方式中，驱动装置2为可调速的伺服电机，且触发开关由驱动装置2触发，即当伺服电机的转速达到预先设置的转速预定值时，触发开关被触发，从而促使摄像装置5运行；另外，压缩机工作装置3的运行也有驱动装置2驱动，即伺服电机的转速达到预先设置的转速预定值时，伺服电机通过联轴器21带动旋转主轴31运转，压缩机工作装置2开始运行，并被摄像装置5拍摄记录。该实施方式是通过驱动装置2的驱动转速驱动压缩机工作装置3的运行和摄像装置5的拍摄，以使压缩机工作装置3能够在设定的转速下运作，而摄像装置5又能够记录压缩机工作装置3的全过程，该实施方式的工作原理如下：

首先，打开伺服电机，并调节伺服电机的转速直到该转速等于试验的转速预设值；然后，伺服电机通过联轴器21带动旋转主轴31运转，压缩机工作装置3开始运行，同时，伺服电机触发触发开关闭合，摄像装置5开始对压缩机工作装置3进行拍摄录像，并将所拍摄录像的情况实时发于电脑设备6，直至观测试验结束。

本发明所提出的一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，是通过等效模拟实际压缩机的工作部位并采取贴近的工作参数来贴合压缩机的实际工作状态，提高试验的准确性和切实性；再者，以透明的密封端盖4代替实际压缩机的金属端盖来解决实验过程对压缩机的观察视角问题，并通过密封端盖4上的角度刻度解决对压缩机内气体流动情况描述繁琐的问题，加之以高分辨、可慢动作观察的高速摄影解决原有压缩机径向泄漏通道微小、流体运动细微复杂的问题，为后期对压缩机径向间隙泄漏情况的分析研究提供便捷性。通过本发明所设计的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，可便于人们对压缩机径向间隙泄漏情况的动态分析和静态分析，避免了现有研究方法的局限性问题，整体方案切实可行，结构简单易操作。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：包括底座，所述底座上安装有压缩机工作装置和与压缩机工作装置相连的驱动装置，所述压缩机工作装置为压缩机的等效模型，并在其一侧开设有能够显示压缩机内所有工作部件的观察口，所述观察口处安装密封端盖；所述密封端盖正对着压缩机内所有工作部件的部分采用透明材质制作，其一侧设置有摄像装置，所述摄像装置的镜头正对着密封端盖。

2.如权利要求1所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：所述压缩机工作装置为滚动转子式压缩机的等效模型，其主要含有滚动转子式压缩机的所有工作部件，并与所述密封端盖形成全密封形式；所述压缩机工作装置竖直安装在底座上，其旋转主轴从压缩机工作装置所在处向底座延伸并与所述驱动装置连接。

3.如权利要求2所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：所述驱动装置为驱动电机，所述驱动电机输出轴通过联轴器连接旋转主轴。

4.如权利要求2所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：所述密封端盖与旋转主轴相对设置，其上刻有360°的角度刻度，所述角度刻度正对着摄像装置。

5.如权利要求1所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：所述底座的顶部安装有定位板，所述定位板上安装压缩机工作装置和驱动装置。

6.如权利要求1所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：所述压缩机工作装置通过固定杆安装在底座上，所述固定杆螺纹连接底座。

7.如权利要求1-6任一所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：还包括触发开关，所述触发开关同时连接驱动装置和摄像装置。

8.如权利要求1-6任一所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：还包括光照装置，所述光照装置环绕设置在摄像装置镜头的周向，其光线从所述摄像装置所在处发射至密封端盖所在处。

9.如权利要求1-6任一所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：所述摄像装置为高速摄像机，其连接电脑设备。

10.如权利要求9所述的压缩机径向间隙泄漏的动态观测装置，其特征在于：所述电脑设备能够读取摄像装置所拍摄的图像信息，并将所读取的图像信息采用Matlab软件进行处理。