CN109342046A - 一种密封组件浮动性能在线测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种密封组件浮动性能在线测试系统，属于密封组件浮动性能测试领域。本发明包括密封座、浮环、垫片、波形弹簧、卡圈、浮环电极、壳体、绝缘衬套、壳体电极、蜂鸣器、圆周密封。浮环主要由石墨环座和石墨环组成。在旋转轴高速旋转过程中，测量石墨环与旋转轴之间的通断情况，进而得出石墨环与旋转轴之间的间隙变化。所述间隙变化指石墨环与旋转轴处于贴合或有间隙的状态变化。本发明能够实现旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试，且测试过程不影响旋转机械的轴端密封组件工作，具有结构简单、精度高的优点。本发明的测试结果有利于旋转机械的轴端密封组件的优化设计及判断轴端密封组件工作状态。

Description

一种密封组件浮动性能在线测试系统
技术领域
本发明涉及旋转轴的密封测试系统，涉及一种浮环密封组件的测试方法，用于航空发动机等旋转机械的轴端密封组件在线测试，属于密封组件浮动性能测试领域。
背景技术
目前，浮环密封组件已广泛用于航空发动机及离心式压缩机等旋转轴机械的轴端密封，属于非接触式密封，寿命长，可靠性高，适用于高速、高压工况。但目前对浮环密封的浮动性能的研究仅存在理论计算等方面，本发明专利可以对浮环密封组件的浮动性能进行在线测试，适用于测试航空发动机等旋转机械的轴端浮环密封组件的浮环的浮动性能，并为浮环密封组件泄漏量的预测、结构优化设计提供参考依据。
发明内容
本发明公开的一种密封组件浮动性能在线测试系统要解决的技术问题是：实现旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试，且测试过程不影响旋转机械的轴端密封组件工作，具有结构简单、精度高的优点。本发明的测试结果有利于旋转机械的轴端密封组件的优化设计及判断轴端密封组件工作状态。
所述旋转机械包括航空发动机、燃气轮机、离心式压缩机。
本发明目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种密封组件浮动性能在线测试系统，包括密封座、浮环、垫片、波形弹簧、卡圈、浮环电极、壳体、绝缘衬套、壳体电极、蜂鸣器、圆周密封。浮环主要由石墨环座和石墨环组成。浮环端面通过波形弹簧与密封座内端面和垫片端面相贴合。石墨环与密封座及垫片之间为导电连接，石墨环座与石墨环之间导电。石墨环座端面及壳体端面贴有电极，并通过导线连接蜂鸣器。旋转轴与壳体之间通过圆周密封连接，旋转轴与壳体之间为导电连接。密封组件起到密封润滑油的作用。被测浮环密封组件与壳体之间安装绝缘衬套，使得浮环密封组件与壳体之间产生断路。在旋转轴高速旋转过程中，测量石墨环与旋转轴之间的通断情况，进而得出石墨环与旋转轴之间的间隙变化。所述间隙变化指石墨环与旋转轴处于贴合或有间隙的状态变化。
所述浮环密封组件置于旋转机械的机壳内，包括密封座、浮环、垫片、波形弹簧、卡圈。
作为优选，浮环由石墨环座和石墨环过盈压配而成，进而实现连接紧固的目的。
作为优选，所述浮环与旋转轴之间的间隙为0.04～0.2mm。所述浮环一侧为密封润滑油，另外一侧为高压气体。高压气体压力大于密封润滑油压力。
本发明公开的一种密封组件浮动性能在线测试系统的工作方法为：浮环密封组件一侧为润滑油，另一侧为高压气体，旋转轴在静止状态下，浮环与旋转轴之间为断开状态，回路为断路，蜂鸣器处于工作状态。当旋转轴高速旋转时，浮环在高压气体的作用下，在浮环与旋转轴之间产生一层气膜，随着转速提高，气膜刚度变大，使得浮环相对于旋转轴浮起，回路断开，即为浮环浮起状态，蜂鸣器停止工作，记录此时旋转轴和密封组件的工作参数，即实现旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试。旋转轴的工作参数包括转速，密封组件的工作参数包括高压气体压力。
利用旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试结果，进行旋转机械的轴端密封组件的优化设计或判断轴端密封组件工作状态，进而解决相关工程问题。
有益效果：
1、现有技术中尚无密封组件浮动性能在线测试系统，本发明提供一种密封组件浮动性能在线测试系统，浮环密封一侧为润滑油，另一侧为高压气体，旋转轴在静止状态下，浮环与旋转轴之间为断开状态，回路为断路，蜂鸣器处于工作状态。当旋转轴高速旋转时，浮环在高压气体的作用下，在浮环与旋转轴之间产生一层气膜，随着转速提高，气膜刚度变大，使得浮环相对于旋转轴浮起，回路断开，即为浮环浮起状态，蜂鸣器停止工作，记录此时旋转轴和密封组件的工作参数，即实现旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试。
2、本发明公开的一种密封组件浮动性能在线测试系统，利用旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试结果，进行旋转机械的轴端密封组件的优化设计或判断轴端密封组件工作状态，进而解决相关工程问题。
3、本发明公开的一种密封组件浮动性能在线测试系统，测试过程不影响旋转机械的轴端密封组件工作，具有结构简单、精度高的优点。
附图说明
图1是本发明公开的一种密封浮动性能在线测试系统的结构示意图。
其中：1—密封座、2—浮环、21—石墨环座、22—石墨环、3—垫片、4—波形弹簧、5—卡圈、6—浮环电极、7—壳体、8—绝缘衬套、9—壳体电极、10—蜂鸣器、11—圆周密封。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利做以下详细描述。
如图1所示，本实施例公开的一种密封组件浮动性能在线测试系统，包括密封座1、浮环2、垫片3、波形弹簧4、卡圈5、浮环电极6、壳体7、绝缘衬套8、壳体电极9、蜂鸣器10、圆周密封11。浮环2由石墨环座21和石墨环22组成。
所述浮环2端面通过波形弹簧4与密封座1内端面和垫片端面相贴合。石墨环22与密封座1及垫片3之间为导电连接，石墨环座21与石墨环22之间导电。石墨环座21端面及壳体7端面贴有电极，即壳体电极9，并通过导线连接蜂鸣器10。旋转轴与壳体7之间通过圆周密封11连接，两者之间为导电连接。被测浮环密封组件与壳体7之间安装绝缘衬套8，使得浮环密封组件与壳体7之间产生断路。在旋转轴高速旋转过程中，测量石墨环22与旋转轴之间的通断情况，进而得出石墨环22与旋转轴之间的间隙变化。
所述浮环密封组件置于旋转机械的机壳内，所述浮环密封组件包括密封座1、浮环2、垫片3、波形弹簧4、卡圈5。浮环2由石墨环22和石墨环座21过盈压配而成。
本实施例公开的一种密封组件浮动性能在线测试系统的工作方法为：浮环2密封一侧为润滑油，另一侧为高压气体，旋转轴在静止状态下，浮环2与旋转轴之间为断开状态，回路为断路，蜂鸣器10处于工作状态。当旋转轴高速旋转时，在高压气体的作用下，在浮环2与旋转轴之间产生一层气膜，随着转速提高，气膜刚度变大，使得浮环2相对于转旋转轴浮起，回路断开，即为浮环2浮起状态，蜂鸣器10停止工作，记录此时旋转轴和密封组件的工作参数，即实现旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试。旋转轴的工作参数包括转速，密封组件的工作参数包括高压气体压力。
利用旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试结果，进行旋转机械的轴端密封组件的优化设计或判断轴端密封组件工作状态，进而解决相关工程问题。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种密封组件浮动性能在线测试系统，其特征在于：包括密封座(1)、浮环(2)、垫片(3)、波形弹簧(4)、卡圈(5)、浮环电极(6)、壳体(7)、绝缘衬套(8)、壳体电极(9)、蜂鸣器(10)、圆周密封(11)；浮环(2)主要由石墨环座(21)和石墨环(22)组成；浮环(2)端面通过波形弹簧(4)与密封座(1)内端面和垫片(3)端面相贴合；石墨环(22)与密封座(1)及垫片(3)之间为导电连接，石墨环座(21)与石墨环(22)之间导电；石墨环座(21)端面及壳体(7)端面贴有电极，并通过导线连接蜂鸣器(10)；旋转轴与壳体(7)之间通过圆周密封(11)连接，旋转轴与壳体(7)之间为导电连接；密封组件起到密封润滑油的作用；被测浮环密封组件与壳体(7)之间安装绝缘衬套(8)，使得浮环密封组件与壳体(7)之间产生断路；在旋转轴高速旋转过程中，测量石墨环(22)与旋转轴之间的通断情况，进而得出石墨环(22)与旋转轴之间的间隙变化；所述间隙变化指石墨环(22)与旋转轴处于贴合或有间隙的状态变化。
2.如权利要求1所述的一种密封组件浮动性能在线测试系统，其特征在于：所述浮环密封组件置于旋转机械的机壳内，包括密封座(1)、浮环(2)、垫片(3)、波形弹簧(4)、卡圈(5)。
3.如权利要求1或2所述的一种密封组件浮动性能在线测试系统，其特征在于：浮环(2)由石墨环座(21)和石墨环(22)过盈压配而成。
4.如权利要求1或2所述的一种密封组件浮动性能在线测试系统，其特征在于：所述浮环(2)与旋转轴之间的间隙为0.04～0.2mm；所述浮环(2)一侧为密封润滑油，另一侧为高压气体；高压气体压力大于密封润滑油压力。
5.如权利要求1或2所述的一种密封组件浮动性能在线测试系统，其特征在于：浮环密封组件一侧为密封润滑油，另一侧为高压气体，旋转轴在静止状态下，浮环(2)与旋转轴之间为断开状态，回路为断路，蜂鸣器(10)处于工作状态；当旋转轴高速旋转时，浮环(2)在高压气体的作用下，在浮环(2)与旋转轴之间产生一层气膜，随着转速提高，气膜刚度变大，使得浮环(2)相对于旋转轴浮起，回路断开，即为浮环(2)浮起状态，蜂鸣器(10)停止工作，记录此时旋转轴和密封组件的工作参数，即实现旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试；旋转轴的工作参数包括转速，密封组件的工作参数包括高压气体压力。
6.如权利要求5所述的一种密封组件浮动性能在线测试系统，其特征在于：利用旋转机械的轴端密封组件浮动性能的在线测试结果，进行旋转机械的轴端密封组件的优化设计或判断轴端密封组件工作状态，进而解决相关工程问题。
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