CN109580121A - 一种多功能密封性能测试试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能密封性能测试试验平台，包括试验模块、动力模块、激振模块、供水模块和排水模块，试验模块包括压力舱、密封测试舱和机械密封装置，压力舱给被试系统提供高压液体，被试系统安装于密封测试舱内，密封测试舱内嵌于压力舱内部；动力模块包括驱动装置以及输出轴，输出轴横穿密封测试舱、被试系统和压力舱，给被试系统提供转动的动力；压力舱通过机械密封装置与输出轴相连；激振模块包括施加扭转振动的磁粉制动器、施加轴向振动的轴向模态激振器和/或施加径向振动的径向模态激振器。本发明可以测试出被试系统在高压液体环境中，受到扭转、轴向和/或径向振动影响时的被测密封装置所表现出来的可靠性或密封性能。
Description
技术领域
本发明涉及密封装置测试技术领域，尤其涉及到在高压液体环境中受到轴向、径向和扭转振动作用时的密封装置进行密封性能测试的多功能密封性能测试试验平台。
背景技术
在工程机械中，有很多起密封作用的传动系统，这些传动系统在使用的过程中，需要在复杂的工况下保证本身的密封可靠性，这种复杂工况使得传动系统要么受径向振动、轴向振动和扭转振动中的单一振动，要么受径向振动、轴向振动和扭转振动的复合振动，这使得对传动系统的密封可靠性要求很高，因此需对传动系统做出各种工况的振动试验，以确保在使用过程中传动系统的密封可靠性。
中国专利CN205120355U公开了一种旋转油封试验台，试验腔体安装在工作台上的移动滑轨上，通过安装在径向振动滑轨和轴向串动滑轨上方的主轴座，旋转主轴通过主轴座，实现相对于试验腔体的径向振动和轴向串动。
中国专利CN107764488A公开了一种机械密封泄漏测试方法及装置，通过改变作用在静环上的弹性元件，以改变动、静环间的接触压力，其后对动、静环围成的密封腔充入一定的初始压力的密封介质，对工作中的机械密封进行检测，以获得不同端面接触压力、不同初始压力下的机械密封动态或静态泄漏率。
已有的试验平台很难同时满足高压液体环境中受到轴向、径向和扭转振动条件下的密封性能测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能密封性能测试试验平台，可以测试出被试系统在高压液体环境中，受到扭转、轴向和/或径向振动影响时的密封性能与密封工作的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种多功能密封性能测试试验平台，包括试验模块、动力模块、激振模块、供水模块和排水模块，所述试验模块包括压力舱47、密封测试舱67和机械密封装置，压力舱47给被试系统66提供高压液体，被试系统66安装于密封测试舱67内，密封测试舱67内嵌于压力舱47内部；
所述动力模块包括驱动装置以及与驱动装置传动连接的输出轴32，输出轴横穿密封测试舱67、被试系统66和压力舱47，给被试系统66提供转动的动力；压力舱47通过机械密封装置与输出轴32相连；
所述激振模块包括施加扭转振动的磁粉制动器34、施加轴向振动的轴向模态激振器38和/或施加径向振动的径向模态激振器；
所述供水模块向压力舱47高压供水；所述排水模块分别对压力舱47和密封测试舱67排水。
所述试验模块的压力舱47由透光率高于90%的透明材料制成；
压力舱47包括上舱体47-1、盘根47-2和下舱体47-3，其中上下舱体通过凹槽内的盘根47-2进行密封；
压力舱47内部的底部设有用于对密封测试舱67进行支撑的凸台；
压力舱47下方与平台底座42之间布置有支撑垫块，支撑垫块高度高于模态激振器的高度；
压力舱47内位于输出轴32的上方布置有压力表24，压力舱47体外布置角钢架14进行加固，角钢架14为左、右剖分形式。
所述密封测试舱67为左、右剖分结构，包括可拆卸式固定连接的左剖分密封盖13和右剖分密封盖21，并通过结合面处设置的O型圈实现左剖分密封盖13和右剖分密封盖21的静密封。
所述机械密封装置包括O型圈22、静环23、动环25、O型圈26、压缩弹簧28和动环座29，静环23间隙套设在输出轴32上，并与压力舱47固定连接，静环23与压力舱47的结合面布置 O型圈22实现与压力舱47的静密封；
动环座29固定套设于输出轴32上并将动环限位其内，动环座29可带动限位其内的动环25随输出轴32一起转动；动环座29内设置有轴向的压缩弹簧28，压缩弹簧28将动环25抵靠在静环23上实现动密封；动环与动环座的结合面处设O型圈26，实现动环25与动环座29的静密封；
压缩弹簧28与动环25之间设置套环27，套环27与动环25与相抵接，一同安装于动环座29内；
动环座29通过紧定螺钉30固定于输出轴32上，在动环座29的内孔侧与输出轴32相接处设有凹槽，凹槽内装有O型圈31实现与输出轴32的静密封。
所述动力模块的驱动装置为电机11，电机11固定于电机座8之上，电机11主轴通过联轴器15与输出轴32相连，输出轴32横穿试验模块的压力舱47、密封测试舱67、被试系统66和机械密封装置，在输出轴32的端部通过联轴器33与激振模块的磁粉制动器34的主动转子相连。
所述径向模态激振器布置有两个，分别为径向模态激振器50和径向模态激振器60；径向模态激振器50和径向模态激振器60呈90°圆心夹角布置。
所述径向模态激振器60布置在铅垂位置处，径向模态激振器50布置在水平位置处。
所述激振模块的磁粉制动器34与承载座35固定连接，承载座35放置于支撑座44上并与其在输出轴32的轴向方向上滑动配合；支撑座44固定于平台底座42上；
承载座35左侧设有弹簧座46，弹簧座46与承载座35之间布置有压缩弹簧45，承载座35右侧与轴向模态激振器38的顶杆相连，轴模态激振器38与平台底座42固定连接；
径向模态激振器50与平台底座42固定连接，并安装于两个矩形垫块之间，径向模态激振器50的顶杆穿过压力舱47与输出轴32的外圆周相抵接；
径向模态激振器60与固定于平台底座42之上的支架61固定连接，径向模态激振器60的顶杆穿过压力舱47与输出轴32的外圆周相抵接；
径向模态激振器50和径向模态激振器60的顶杆成90°布置，且在同一铅垂面内。
所述供水模块包括水泵2，水泵2通过管道51把水箱41的常压水抽入水泵2内，经水泵2后常压水变成高压水；
水泵2的出口安装有单向阀57，通过单向阀57和管接头1与压力舱47连接，实现对压力舱47高压供水；
平台底座42上设有与输出轴32轴向方向平行的导向槽，水泵2安装于平台底座42上导向槽处，可实现轴向距离调整。
所述排水模块包括连接于压力舱47上的放水管道一63和连接于密封测试舱底部的排水管54，排水管54另一端通过引线密封55接排水槽56；
放水管道一63一端通过引线密封55与压力舱47的底部相连，放水管道一63的另一端通过接头与排水开关64相连，排水开关64通过放水管道二65与水箱41相连。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的结构相对简单，可以测试出被试系统在高压液体环境中，受到扭转、轴向和/或径向振动影响时的密封性能与密封工作的可靠性。
（2）本发明的激振模块包括施加扭转振动的磁粉制动器、施加轴向振动的轴向模态激振器和/或施加径向振动的径向模态激振器，根据对被试系统的振动及其组合振动方式和方向不同，可对被试系统进行单个作用试验和多个组合试验，增加了试验平台的功能性。
（3）承载座放置于支撑座上并与其在输出轴的轴向方向上滑动配合，便于模态激振器对承载座施加轴向振动；对旋转轴的密封装置，影响最大的就是径向振动，施加径向振动的模态激振器布在置密封测试舱右侧的输出轴上，而且在水平位置、铅垂位置各布置一个，可以最大程度的对被试系统进行激振，测试出的结果可靠性高。
（4）压力舱体采用透明材质，可以及时观察装置运行的情况；并通过压力表，可以实时观察压力舱体的水压是否达到设定压力值，如果实验过程中出现突发状况或者密封失效，通过磁粉制动器可以对输出轴进行主动制动，同时停止对模态激振器发出振动信号，提高了多功能密封性能测试试验平台工作时的安全性和可靠性。
（5）供水模块的水泵安装于平台底座上导向槽处，可实现轴向距离调整，针对不同压力要求可以更换不同型号的水泵，扩大实验平台的工作参数调整范围。
（6）压力舱体被支撑垫块垫起一定高度，防止因激振设备以外的因素引起的振动而影响测试结果。
附图说明
图1本发明实施例的主视图；
图2本发明实施例的俯视图；
图3 是图1中A处局部放大图；
图4是图1中B处局部放大图；
图5是压力舱密封结构示意图；
图6是图5的C-C剖面示意图。
图中各部件的附图标记： 1- 管接头；2- 齿轮泵；3- 联轴器；4- 电机；5- 螺栓；6-弹性垫圈；7-T型槽用螺母；8-机座；9-螺栓；10-平垫；11-电机；12- O型圈；13 -左剖分密封盖；14 -角钢架；15 -联轴器；16- O型圈；17- O型圈；18- 螺栓；19- 平垫；20 -六角头螺母；21- 右剖分密封盖；22- O型圈；23 -静环；24- 压力表；25- 动环；26- O型圈；27- 套环；28- 压缩弹簧；29- 动环座；30- 紧定螺钉；31- O型圈；32- 输出轴；33- 凸缘联轴器；34- 磁粉制动器；35- 承载座；36- 螺栓；37- 平垫；38- 轴向模态激振器；39- 螺栓；40 -平垫；41- 水箱；42- 平台底座；43- 支撑滚子；44 -支撑座；45- 压缩弹簧；46- 弹簧座；47- 压力舱；47-1 上舱体；47-2盘根；47-3 下舱体；48- 螺栓；49- 平垫；50- 径向模态激振器；51- 管道；52- 垫块；53- 排液弹簧；54- 排水管；55- 引线密封；56- 排水槽；57- 单向阀；58- 螺栓；59- 平垫；60- 径向模态激振器；61- 支架；62- 螺钉；63-放水管道一；64-排水开关；65-放水管道二；66-被试系统；67-密封测试舱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
如图1至图6所示，一种多功能密封性能测试试验平台，包括试验模块、动力模块、激振模块、供水模块和排水模块。
所述试验模块包括压力舱47、密封测试舱67和机械密封装置，压力舱47给被试系统66提供高压液体，被试系统66安装于密封测试舱67内，密封测试舱67内嵌于压力舱47内部，压力舱47通过机械密封装置与输出轴32相连。
所述动力模块包括电机11和输出轴32，电机11主轴通过联轴器15与输出轴32相连，横穿密封测试舱67、被试系统66和压力舱47，给被试系统66提供转动的动力。
所述激振模块包括施加扭转振动的磁粉制动器34、施加轴向振动的轴向模态激振器38和施加径向振动的径向模态激振器50和径向模态激振器60。
由于对旋转轴的密封装置，影响最大的就是径向振动，施加径向振动的模态激振器布在置密封测试舱67右侧的输出轴32上，而且在水平位置、铅垂位置各布置一个，可以最大程度的对被试系统66进行激振，测试出的结果可靠性高。本实施例中，径向径向模态激振器50和径向径向模态激振器60呈90°圆心夹角布置，且在同一铅垂面内，其中径向径向模态激振器60布置在铅垂位置处并位于压力舱47下方，径向径向模态激振器50布置在水平位置处。
所述供水模块向压力舱47高压供水；所述排水模块分别对压力舱47和密封测试舱67排水。
所述试验模块的压力舱47体由透光率高于90%的透明材料制成，包括上舱体47-1、盘根47-2和下舱体47-3，其中上下舱体通过凹槽内的盘根47-2进行密封。
压力舱47下方布置两个矩形的支撑垫块52，支撑垫块52高度高于径向模态激振器50的高度，支撑垫块52下方是加工有T型槽的平台底座（T型槽与输出轴32轴向方向平行，作为导向槽），从而使压力舱体被支撑垫块垫起一定高度，防止因激振设备以外的因素引起的振动而影响测试结果。
压力舱47与输出轴32通过机械密封装置进行密封，在压力舱47内位于机械密封的上方布置有一块压力表24，压力舱47体外布置角钢架14进行加固，角钢架14为左、右剖分形式。压力舱47内部的底部设有凸台，密封测试舱67嵌在压力舱47左侧端面，压力舱47内部的凸台对密封测试舱67进行支撑。
由于压力舱47体采用透明材质，可以及时观察装置运行的情况；并通过压力表24，可以实时观察压力舱体的水压是否达到设定压力值，如果实验过程中出现突发状况或者密封失效，通过磁粉制动器34可以对输出轴32进行主动制动，同时停止对模态激振器发出振动信号，提高了多功能密封性能测试试验平台工作时的安全性和可靠性。
密封测试舱67为左、右剖分结构，包括左剖分密封盖13和右剖分密封盖21，左剖分密封盖13通过O型圈12与电机11相连，左剖分密封盖13和右剖分密封盖21通过螺栓18、平垫19和六角头螺母20固定连接，并通过结合面处设置的O型圈实现左剖分密封盖13和右剖分密封盖21的静密封。被试系统66安装于输出轴32上，同时内嵌在密封测试舱内部。
机械密封装置的静环23通过螺纹与压力舱47相连，通过O型圈22实现与压力舱47的静密封，动环25与套环27相抵接，一同安装于动环座29上，通过O型圈26实现动环25与动环座29的静密封。在套环27与动环座29间安装有压缩弹簧28，使动环27与静环23实现动密封，动环座29通过紧定螺钉30固定于输出轴32上，在动环座29的内孔侧与输出轴32相接处部位有两道凹槽，凹槽内装有O型圈31，工作时，动环座29与输出轴32同步旋转，通过O型圈31实现与输出轴32的静密封。
所述动力模块的电机11通过螺栓9和平垫10固定于电机座8之上，电机11主轴通过联轴器15与输出轴32相连，输出轴32横穿试验模块的压力舱47、密封测试舱67、被试系统66和机械密封装置，在输出轴32的端部通过联轴器33与激振模块的磁粉制动器34的主动转子相连。
所述激振模块的磁粉制动器34通过螺栓36和平垫37与承载座35固定，承载座35放置于支撑座44上并与其在输出轴32的轴向方向上滑动配合，支撑座44通过螺钉固定于平台底座42的T型槽上。承载座35左侧与四组（数量可根据实际情况进行增减）压缩弹簧45相连，压缩弹簧45固定于弹簧座46上，承载座35右侧与轴向模态激振器38的顶杆相连，轴向模态激振器38通过螺栓39和平垫40与平台底座42固定，便从而于轴向模态激振器38对承载座施加轴向振动。
本实施例中，支撑座44的凹槽内放置8个（数量可根据实际情况进行增减）支撑滚子43，支撑滚子43的轴线与输出轴32相互垂直，承载座35放置于支撑滚子43上方，从而实现承载座35与支撑座44在输出轴32的轴向方向上的滑动配合。
径向模态激振器50通过螺栓48和平垫49与平台底座42固定，安装于两个支撑垫块之间，径向模态激振器50的顶杆穿过压力舱47与输出轴32的外圆周相抵接；径向模态激振器60通过螺栓58和平垫59与支架61固定，支架61通过螺钉62固定于平台底座42之上，径向模态激振器60的顶杆穿过压力舱47与输出轴32的外圆周相抵接，且径向模态激振器50和径向模态激振器60的顶杆成90°布置，且在同一铅垂面内。
所述供水模块的电机4底座通过螺栓5、弹性垫圈6和T型槽用螺母7与平台底座42上T型槽处固定，电机4的主轴通过联轴器3与齿轮泵2相连，齿轮泵2通过管道51把水箱41的常压水抽入齿轮泵2内，经齿轮泵2后常压水变成高压水，在齿轮泵2的出口安装有单向阀57，通过单向阀57和管接头1把高压水提供到压力舱47中，实现对压力舱47高压供水。
供水模块的水泵机组安装于平台底座42上T型槽处，可实现轴向距离调整，针对不同压力要求可以更换不同型号的水泵，扩大实验平台的工作参数调整范围。
所述排水模块包括连接于压力舱上的放水管道一63和连接于密封测试舱底部的排水管54，排水管54另一端通过引线密封55接排水槽56；当密封测试舱中出现泄漏时，在密封测试舱底部设有排液弹簧53和排水管54，排水管54通过引线密封55把积水排到排水槽56内。
所述放水管道一63一端通过引线密封55与压力舱的底部相连，放水管道一63的另一端通过接头与排水开关64相连，排水开关64通过放水管道二65与水箱41相连，实现对压力舱的排水。
本发明能够根据对被试系统的振动及其组合振动方式和方向不同，可对被试系统进行单个作用试验和多个组合试验，其包括以下试验方案：
试验方案一（被试系统只承受单向的径向振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开径向模态激振器50或径向模态激振器60给出振动信号，径向模态激振器50或径向模态激振器60的顶杆作用在输出轴32上，使输出轴32产生径向振动，由于被试系统安装于输出轴32上，最后输出轴32的径向振动带动被试系统产生径向振动，从而实现被试系统的径向振动加载试验。
试验方案二（被试系统只承受单向的轴向振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开轴向模态激振器38给出振动信号，轴向模态激振器38的顶杆作用在承载座35上，使承载座35产生与输出轴32轴向方相同的水平振动，承载座35通过六与角头螺栓36和平垫37带动磁粉制动器34轴向振动，磁粉制动器34又通过联轴器33带动输出轴32产生轴向振动，由于被试系统安装于输出轴32上，最后输出轴32把轴向振动传递给被试系统，实现被试系统的轴向振动加载试验。
试验方案三（被试系统只承受单向的扭转振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，此时磁粉制动器34给出信号，通过联轴器33带动输出轴32产生扭转振动，由于被试系统输出轴32相连，由于被试系统安装于输出轴32上，最后输出轴32把扭转振动传递给被试系统，实现被试系统的扭转振动加载试验。
试验方案四（被试系统承受双向的径向振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开径向模态激振器50和径向模态激振器60给出振动信号，径向模态激振器50和径向模态激振器60的顶杆作用在输出轴32上，使输出轴32产生两个方向上的径向振动，由于被试系统安装于输出轴32上，输出轴32两个方向上的径向振动带动被试系统产生两个方向上的径向振动，从而实现被试系统的双向径向振动的复合加载试验。
试验方案五（被试系统承受单向的径向振动和轴向振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开径向模态激振器50或径向模态激振器60和轴向模态激振器38给出振动信号，径向模态激振器50或径向模态激振器60的顶杆作用在输出轴32上，使输出轴32产生径向振动，同时轴向模态激振器38的顶杆作用在承载座35上，使承载座35产生与输出轴32轴向方相同的水平振动，承载座35通过六与角头螺栓36和平垫37带动磁粉制动器34轴向振动，磁粉制动器34又通过联轴器33带动输出轴32产生轴向振动，此时输出轴32同时产生了径向振动和轴向振动，由于被试系统安装于输出轴32上，因此被试系统同样也获得径向振动和轴向振动，从而实现被试系统同时受径向振动和轴向振动的复合加载试验。
试验方案六（被试系统承受单向的径向振动和扭转振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开径向模态激振器50或径向模态激振器60和轴向模态激振器38给出振动信号，径向模态激振器50或径向模态激振器60的顶杆作用在输出轴32上，使输出轴32产生径向振动，与此同时磁粉制动器34给出信号，通过联轴器33带动输出轴32产生扭转振动，此时输出轴32同时产生了径向振动和扭转振动，由于被试系统安装于输出轴32上，因此被试系统同样也获得径向振动和扭转振动，从而实现被试系统同时受径向振动和扭转振动的复合加载试验。
试验方案七（被试系统承受轴向振动和扭转振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开轴向模态激振器38给出振动信号，轴向模态激振器38的顶杆作用在承载座35上，使承载座35产生与输出轴32轴向方相同的水平振动，承载座35通过六与角头螺栓36和平垫37带动磁粉制动器34轴向振动，磁粉制动器34又通过联轴器33带动输出轴32产生轴向振动，与此同时磁粉制动器34给出信号，通过联轴器33带动输出轴32产生扭转振动，此时输出轴32同时产生了轴向振动和扭转振动，由于被试系统安装于输出轴32上，因此被试系统同样也获得轴向振动和扭转振动，从而实现被试系统同时受轴向振动和扭转振动的复合加载试验。
试验方案八（试系统承受双向的径向振动和轴向振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开径向模态激振器50和径向模态激振器60给出振动信号，径向模态激振器50和径向模态激振器60的顶杆作用在输出轴32上，使输出轴32产生两个方向上的径向振动，与此同时打开轴向模态激振器38给出振动信号，轴向模态激振器38的顶杆作用在承载座35上，使承载座35产生与输出轴32轴向方相同的水平振动，承载座35通过六与角头螺栓36和平垫37带动磁粉制动器34轴向振动，磁粉制动器34又通过联轴器33带动输出轴32产生轴向振动，此时输出轴32同时产生了双向的径向振动和轴向振动，由于被试系统安装于输出轴32上，因此被试系统同样也获得双向的径向振动和轴向振动，从而实现被试系统同时受双向的径向振动和轴向振动的复合加载试验。
试验方案九（被试系统承受双向的径向振动和扭转振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开径向模态激振器50和径向模态激振器60给出振动信号，径向模态激振器50和径向模态激振器60的顶杆作用在输出轴32上，使输出轴32产生两个方向上的径向振动，与此同时磁粉制动器34给出信号，通过联轴器33带动输出轴32产生扭转振动，此时输出轴32同时产生了双向的径向振动和扭转振动，由于被试系统安装于输出轴32上，因此被试系统同样也获得双向的径向振动和扭转振动，从而实现被试系统同时受双向的径向振动和扭转振动的复合加载试验。
试验方案十（试系统承受单向的径向振动、轴向振动和扭转振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开径向模态激振器50或径向模态激振器60给出振动信号，径向模态激振器50或径向模态激振器60的顶杆作用在输出轴32上，使输出轴32产生径向振动，打开轴向模态激振器38给出振动信号，轴向模态激振器38的顶杆作用在承载座35上，承载座35产生与输出轴32轴向方相同的水平振动，承载座35通过六与角头螺栓36和平垫37带动磁粉制动器34轴向振动，磁粉制动器34又通过联轴器33带动输出轴32产生轴向振动，与此同时磁粉制动器34给出信号，通过联轴器33带动输出轴32产生扭转振动，此时输出轴32同时产生了单方向上的径向振动、轴向振动和扭转振动，由于被试系统安装于输出轴32上，因此被试系统同样也获得单方向上的径向振动、轴向振动和扭转振动，从而实现被试系统同时受单方向上的径向振动、轴向振动和扭转振动的复合加载试验。
试验方案十一（被试系统承受双向的径向振动、轴向振动和扭转振动）：
对被试系统进行试验时，先将被试系统安装于输出轴32上，同时置于密封测试舱67内，启动电机4，通过联轴器3带动齿轮泵2，把常压水转化为高压水，供给压力舱47，当压力舱47内的水填满后，观察压力表24的读数，当达到设定值时，停止电机4运转，由于联轴器3的作用齿轮泵2停止供水，此时由于单向阀57的作用，实现压力舱47的液体保压，启动电机11，通过联轴器15带动输出轴32进行转动，打开径向模态激振器50和径向模态激振器60给出振动信号，径向模态激振器50和径向模态激振器60的顶杆作用在输出轴32上，使输出轴32产生双向的径向振动，打开轴向模态激振器38给出振动信号，轴向模态激振器38的顶杆作用在承载座35上，使承载座35产生与输出轴32轴向方相同的水平振动，承载座35通过六与角头螺栓36和平垫37带动磁粉制动器34轴向振动，磁粉制动器34又通过联轴器33带动输出轴32产生轴向振动，与此同时磁粉制动器34给出信号，通过联轴器33带动输出轴32产生扭转振动，此时输出轴32同时产生了双向上的径向振动、轴向振动和扭转振动，由于被试系统安装与输出轴32上，因此被试系统同样也获得双向上的径向振动、轴向振动和扭转振动，从而实现被试系统同时受双向上的径向振动、轴向振动和扭转振动的模拟试验。
本发明可以测试出被试系统在高压液体环境中，受到扭转、轴向和/或径向振动影响时的被测密封装置所表现出来的可靠性或密封性能。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “前”、“后”、上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
Claims (10)
1.一种多功能密封性能测试试验平台，包括试验模块、动力模块、激振模块、供水模块和排水模块，其特征在于：所述试验模块包括压力舱（47）、密封测试舱（67）和机械密封装置，压力舱（47）给被试系统（66）提供高压液体，被试系统（66）安装于密封测试舱（67）内，密封测试舱（67）内嵌于压力舱（47）内部；
所述动力模块包括驱动装置以及与驱动装置传动连接的输出轴（32），输出轴横穿密封测试舱（67）、被试系统（66）和压力舱（47），给被试系统（66）提供转动的动力；压力舱（47）通过机械密封装置与输出轴（32）相连；
所述激振模块包括施加扭转振动的磁粉制动器（34）、施加轴向振动的轴向模态激振器（38）和/或施加径向振动的径向模态激振器；
所述供水模块向压力舱（47）高压供水；所述排水模块分别对压力舱（47）和密封测试舱（67）排水。
2.根据权利要求1所述的多功能密封性能测试试验平台，其特征在于：所述试验模块的压力舱（47）由透光率高于90%的透明材料制成；
压力舱（47）包括上舱体（47-1）、盘根（47-2）和下舱体（47-3），其中上下舱体通过凹槽内的盘根（47-2）进行密封；
压力舱（47）内部的底部设有用于对密封测试舱（67）进行支撑的凸台；
压力舱（47）下方与平台底座（42）之间布置有支撑垫块，支撑垫块高度高于模态激振器的高度；
压力舱（47）内位于输出轴（32）的上方布置有压力表（24），压力舱（47）体外布置角钢架（14）进行加固，角钢架（14）为左、右剖分形式。
3.根据权利要求1所述的多功能密封性能测试试验平台，其特征在于：所述密封测试舱（67）为左、右剖分结构，包括可拆卸式固定连接的左剖分密封盖（13）和右剖分密封盖（21），并通过结合面处设置的O型圈实现左剖分密封盖（13）和右剖分密封盖（21）的静密封。
4.根据权利要求1所述的多功能密封性能测试试验平台，其特征在于：所述机械密封装置包括O型圈（22）、静环（23）、动环（25）、O型圈（26）、压缩弹簧（28）和动环座（29），静环（23）间隙套设在输出轴（32）上，并与压力舱（47）固定连接，静环（23）与压力舱（47）的结合面布置 O型圈（22）实现与压力舱（47）的静密封；
动环座（29）固定套设于输出轴（32）上并将动环限位其内，动环座（29）可带动限位其内的动环（25）随输出轴（32）一起转动；动环座（29）内设置有轴向的压缩弹簧（28），压缩弹簧（28）将动环（25）抵靠在静环（23）上实现动密封；动环与动环座的结合面处设O型圈（26），实现动环（25）与动环座（29）的静密封；
压缩弹簧（28）与动环（25）之间设置套环（27），套环（27）与动环（25）与相抵接，一同安装于动环座（29）内；
动环座（29）通过紧定螺钉（30）固定于输出轴（32）上，在动环座（29）的内孔侧与输出轴（32）相接处设有凹槽，凹槽内装有O型圈（31）实现与输出轴（32）的静密封。
5.根据权利要求1所述的多功能密封性能测试试验平台，其特征在于：所述动力模块的驱动装置为电机（11），电机（11）固定于电机座（8）之上，电机（11）主轴通过联轴器（15）与输出轴（32）相连，输出轴（32）横穿试验模块的压力舱（47）、密封测试舱（67）、被试系统（66）和机械密封装置，在输出轴（32）的端部通过联轴器（33）与激振模块的磁粉制动器（34）的主动转子相连。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多功能密封性能测试试验平台，其特征在于：所述径向模态激振器布置有两个，分别为径向模态激振器（50）和径向模态激振器（60）；径向模态激振器（50）和径向模态激振器（60）呈90°圆心夹角布置。
7.根据权利要求6所述的多功能密封性能测试试验平台，其特征在于：所述径向模态激振器（60）布置在铅垂位置处，径向模态激振器（50）布置在水平位置处。
8.根据权利要求6所述的多功能密封性能测试试验平台，其特征在于：所述激振模块的磁粉制动器（34）与承载座（35）固定连接，承载座（35）放置于支撑座（44）上并与其在输出轴（32）的轴向方向上滑动配合；支撑座（44）固定于平台底座（42）上；
承载座（35）左侧设有弹簧座（46），弹簧座（46）与承载座（35）之间布置有压缩弹簧（45），承载座（35）右侧与轴向模态激振器（38）的顶杆相连，轴模态激振器（38）与平台底座（42）固定连接；
径向模态激振器（50）与平台底座（42）固定连接，并安装于两个矩形垫块之间，径向模态激振器（50）的顶杆穿过压力舱（47）与输出轴（32）的外圆周相抵接；
径向模态激振器（60）与固定于平台底座（42）之上的支架（61）固定连接，径向模态激振器（60）的顶杆穿过压力舱（47）与输出轴（32）的外圆周相抵接；
径向模态激振器（50）和径向模态激振器（60）的顶杆成90°布置，且在同一铅垂面内。
9.根据权利要求1所述的多功能密封性能测试试验平台，其特征在于：所述供水模块包括水泵（2），水泵（2）通过管道（51）把水箱（41）的常压水抽入水泵（2）内，经水泵（2）后常压水变成高压水；
水泵（2）的出口安装有单向阀（57），通过单向阀（57）和管接头（1）与压力舱（47）连接，实现对压力舱（47）高压供水；
平台底座（42）上设有与输出轴（32）轴向方向平行的导向槽，水泵（2）安装于平台底座（42）上导向槽处，可实现轴向距离调整。
10.根根据权利要求1所述的多功能密封性能测试试验平台，其特征在于：所述排水模块包括连接于压力舱（47）上的放水管道一（63）和连接于密封测试舱底部的排水管（54），排水管（54）另一端通过引线密封（55）接排水槽（56）；
放水管道一（63）一端通过引线密封（55）与压力舱（47）的底部相连，放水管道一（63）的另一端通过接头与排水开关（64）相连，排水开关（64）通过放水管道二（65）与水箱（41）相连。
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