CN109632287A - 一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种径向密封摩擦力‑密封性能检测装置，为实现径向密封的密封性能和摩擦力检测，保证脱开试验和密封试验的顺利进行，本发明的装置包括密封上壳体、仿静环、内支撑板及密封下壳体；密封上壳体设置有上通气孔；密封上壳体用于与密封下壳体可拆卸连接；内支撑板为具有底部的圆柱筒；密封下壳体的上端设置有密封件，密封件在密封上壳体与密封下壳体连接时，起到密封作用；密封下壳体内设置有与径向密封环相适配的安装腔；内支撑板固定设置于安装腔的底部，且与安装腔同轴；本发明可以检测径向密封环的密封性能及摩擦力，还可以检测弹簧的弹力值及径向密封环和仿静环的脱开性能。

Description

一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置

技术领域

本发明涉及密封试验及检测领域，具体是一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置。

背景技术

径向密封环21广泛应用于航空、航天发动机端面密封内，脱开式端面密封如图1所示，在静止时，径向密封环21起密封作用隔离高、低压腔，一旦在静止时径向密封环21密封失效，将会引起介质泄漏、相互串腔，无法使用。在启动时，首先静环22与动环23旋转接触形成密封，随着发动机运转，当高压腔和低压腔压差达到临界值，静环22挤压弹簧24和径向密封环21发生摩擦运动，静环22与动环23分离，完成脱开。若在启动时无法正常脱开，将会影响介质流动，致使发动机无法正常工作。因此密封性能和脱开功能均依赖于径向密封环的密封性能和摩擦力大小。

目前，仅能随发动机整机测量径向密封环的密封性能，尙无测量径向密封环密封性能和摩擦力的专用装置。若密封环出现泄漏或脱开卡滞，则无办法判定问题原因，问题无法解决。因此亟需设计一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置和检测方法，以便于根据检测结果进一步完善设计方案，保证脱开式端面密封的密封性能和脱开功能正常工作。

发明内容

为实现径向密封的密封性能和摩擦力检测，本发明提出了一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置。

本发明的技术解决方案是：

一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特殊之处在于：包括密封上壳体1、仿静环2、内支撑板10、密封下壳体9、密封件3及径向密封环安装组件；

所述密封上壳体1用于与密封下壳体9可拆卸密封连接，且设置有上通气孔；

所述仿静环2包括上部和下部，上部为压力施加部，为实心结构；下部结构与静环的对应部分相同，所述静环为与待测径向密封环4匹配的静环；

所述内支撑板10为具有底部的圆柱筒；

所述密封件3设置在密封上壳体1与密封下壳体9之间；

所述密封下壳体9内设置有安装腔；

所述内支撑板10固定设置于安装腔的底部，且安装腔同轴，所述内支撑板10与安装腔之间形成环形区域，所述环形区域用于安装径向密封环4及仿静环2；

所述径向密封环安装组件用于将所述径向密封环4安装于环形区域内；

所述仿静环2位于内支撑板10的上方，仿静环2的下部内侧面与内支撑板10的外侧面之间为间隙配合；

所述密封下壳体9的底部和内支撑板10的底部设置有下通气孔。

进一步地，所述密封下壳体9内还圆周设置有多个弹簧安装孔，所述多个弹簧安装孔位于环形区域的外侧；每个弹簧安装孔内设置有一个弹簧6，所述弹簧6的上端露出且正对仿静环2的底面，为仿静环2的脱开提供弹力。

进一步地，所述上通气孔处焊接有入口接管嘴5，所述密封下壳体9的下通气孔处焊接有出口接管嘴14。

进一步地，所述径向密封环安装组件包括轴向限位套8及卡环7；所述安装腔的内壁面还设置有用于安装卡环7的卡槽；

所述卡环7为开口式圆环结构，能够在直径方向进行缩放；

所述卡环7设置卡槽处，所述轴向限位套8位于卡环7下方，所述卡环7与轴向限位套8配合使用，限制径向密封环4的轴向移动。

进一步地，所述密封下壳体9的底部还设置有第一通孔及多个第二通孔，所述第一通孔通向内支撑板10内腔且位于内支撑板10的径向中心；所述第二通孔的数量为多个，多个第二通孔均匀排布，且通向环形区域。

进一步地，所述密封环安装组件还包括设置在环形区域底部的顶出环15，所述顶出环15为环形扁平结构。

进一步地，还包括设置在密封下壳体9底部的多个调平立柱13，所述多个调平立柱13在密封下壳体9底部均匀排布，所述调平立柱13的上端与密封下壳体9螺纹连接，所述调平立柱13上还带有锁紧螺母。

进一步地，所述密封上壳体1及密封下壳体9的边缘部位均布螺栓孔，密封上壳体1及密封下壳体9通过螺栓可拆卸连接。

进一步地，所述密封件3为橡胶O形圈。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

1、本发明的检测装置可以进行径向密封环摩檫力、密封性能的检测，还可以进行弹簧弹力、装配过盈量以及径向密封环和仿静环的脱开性能的检测，为分析径向密封环泄漏及脱开卡滞现象提供了有效的技术手段。

2、本发明的检测装置结构布局合理，集成了检测密封性能、摩擦力、弹力值、装配过盈量和脱开性能五大功能，实现了空间最优布局，减小了装置的体积。

3、本发明的检测装置，为优化狭小空间装配，设计了顶出、调平等多种功能，便于使用。

附图说明

图1是脱开式端面密封结构示意图；

图2是本发明实施例径向密封摩擦力-密封性能检测装置用于检测径向密封环密封性能的结构示意图；

图2a为图2中径向密封环安装处的局部放大图；

图3是本发明实施例径向密封摩擦力-弹簧力检测装置用于检测径向密封环摩擦力的结构示意图；

图4是本发明实施例径向密封摩擦力-密封性能检测装置的局部透视图；

图5是本发明实施例径向密封摩擦力-密封性能检测装置零件爆炸图。

其中：1-密封上壳体、2-仿静环、3-密封件、4-径向密封环、5-入口接管嘴、6-弹簧、7-卡环、8-轴向限位套、9-密封下壳体、10-内支撑板、11-第一堵塞器、12-第二堵塞器、13-调平立柱、14-出口接管嘴、15-顶出环、21-径向密封环、22-静环、23-动环、24-弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例进行详细说明。

如图2、图2a、图4及图5所示，检测装置包括密封上壳体1、密封下壳体9以及焊接在密封上、下壳体上的入口接管嘴5及出口接管嘴14；密封上、下壳体内部包含弹簧6、仿静环2、内支撑板10、卡环7、轴向限位套8及顶出环15。径向密封环4通过卡环7及轴向限位套8安装在密封下壳体内，密封上壳体1和密封下壳体9之间还设置有起密封作用的橡胶O形圈3，密封下壳体的底部还设置有第一堵塞器11、第二堵塞器12及起调平作用的调平立柱13；

密封上壳体1与密封下壳体9为环形类法兰结构，外侧均布螺栓孔，用螺栓连接上、下壳体，上下壳体留有的通气孔与接管嘴焊接连接，内部设计为与径向密封组件连接结构，工装底部设有顶出径向密封组件的第一通孔及多个第二通孔，其中第一通孔为防静环顶出孔，第二通孔为径向密封环顶出孔，第一通孔可与第一堵塞器11连接，第二通孔可与第二堵塞器12连接；上、下壳体之间布置橡胶O形圈3的密封槽。

密封上壳体1为可拆卸部件。装配时根据检测内容确定是否装配。检测密封性能和脱开性能时装配密封上壳体1，检测摩擦力和弹簧力时拆卸密封上壳体1。

第一通孔及多个第二通孔为多用途孔，根据检测内容需要，可以安装堵塞器实现检测密封功能；可以安装顶出杆实现装置内部组件拆卸功能。

径向密封环4为薄壁环形结构，径向方向具有弹性恢复能力，可密封径向方向的介质；仿静环2为环形结构，安装于内支撑板10上与径向密封环4过盈配合，工作时静止不动；弹簧6均布于径向密封环4外侧，并位于密封下壳体9上，为仿静环2的脱开提供弹力。

内支撑板10为环形结构，底部开有通孔，与密封下壳体9用螺栓连接，用来支撑仿静环2；顶出环15为环形扁平结构，放置于密封下壳体9内，在其放置部位密封下壳体9开有顶出孔，顶出环其上放置径向密封环4，其作用为从顶出孔顶出且不压伤径向密封环4；卡环7为开口式圆环结构，可在直径方向进行缩放，能够放置于环槽内，与轴向限位套8配合使用，限制径向密封环4的轴向移动。

本发明可以实现调平功能，方法如下：在完成某项功能检测前，将调平立柱13与密封下壳体9连接，通过调节螺纹圈数，完成调平工作，可提高检测精度。

本发明可以实现顶出功能，方法如下：将顶出杆装入密封下壳体9的顶出孔内，通过手动即可完成装置内部组件的拆卸。

本发明的检测装置在安装前首先将入口接管嘴5与密封上壳体1焊接连接，将出口接管嘴14与密封下壳体9焊接连接。

安装时，首先将顶出环15水平装入密封下壳体9内，接着放入内支撑板10，用螺栓将内支撑板10与密封下壳体9连接固定。依次放入径向密封环4、轴向限位套8和卡环7，保证卡环7卡在密封下壳体9卡槽内。将调平立柱13拧入密封下壳体9，置于工作台，调平找正。将弹簧6装入密封下壳体9弹簧槽内，将仿静环2平压入密封下壳体9与径向密封环4之间。将密封上壳体1与密封下壳体9的螺栓连接孔找正对齐，用螺栓连接。将第一堵塞器11和堵塞器12塞入密封下壳体9内。

本发明可以用于检测径向密封环的密封性能，如图2所示，安装第一堵塞器11、第二堵塞器12和密封上壳体1。从入口接管嘴5缓慢冲入试验压力，从出口接管嘴14检测径向密封环4的密封性能。用于低温试验时，将工装整体浸泡在液氮容器内，浸泡充分后拿出，同样的方法操作进行。

本发明还可以用于检测径向密封环的摩擦力，如图3所示，拆除图2所示工装的密封上壳体1、第一堵塞器11和第二堵塞器12后进行。将径向密封环4装入密封下壳体9内，通过压力机将仿静环2压到指定位移，得出位移与摩擦力的关系曲线图。可以得到径向密封环4与仿静环2接触过程中摩擦力变化情况。

本发明还可以用于确定径向密封环的装配过盈量，方法如下：根据检测得到的径向密封环摩擦力值，与摩擦力的设计值进行对比，计算并确定径向密封环的装配过盈量。

本发明还可以用于检测弹簧6的弹力值，如图3所示，利用图3所示的工装进行，既可单独测弹簧力，也可测弹簧力+摩擦力。单独测弹簧力时：去掉径向密封环4，加装弹簧6，通过压力机将弹簧6压到指定位置，得出弹簧力；测弹簧力+摩擦力时：加装径向密封环4和弹簧6，通过压力机压到指定位置，得到位移与弹簧力及摩擦力的关系曲线图，与摩擦力曲线图对比，即可计算出弹簧力。

本发明可以用于检测径向密封环和仿静环的脱开性能，如图2所示，利用图2所示的结构进行，将密封上壳体1替换为动环组件，仿静环2替换为静环产品，安装弹簧6。螺栓拧紧，从入口接管嘴5冲入试验压力，充压过程中，在压力的推动下，静环克服径向密封环4的摩擦力和弹簧力向下移动，静环与动环之间密封比压减小，当移动到一定值时，动环组件与静环脱开(发出明显响声)。脱开后瞬间闭合。可进行常温脱开和低温脱开试验。

Claims (9)

1.一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特征在于：包括密封上壳体(1)、仿静环(2)、内支撑板(10)、密封下壳体(9)、密封件(3)及径向密封环安装组件；

所述密封上壳体(1)用于与密封下壳体(9)可拆卸密封连接，且设置有上通气孔；

所述仿静环(2)包括上部和下部，上部为压力施加部，为实心结构；下部结构与静环的对应部分相同，所述静环为与待测径向密封环(4)匹配的静环；

所述内支撑板(10)为具有底部的圆柱筒；

所述密封件(3)设置在密封上壳体(1)与密封下壳体(9)之间；

所述密封下壳体(9)内设置有安装腔；

所述内支撑板(10)固定设置于安装腔的底部，且安装腔同轴，所述内支撑板(10)与安装腔之间形成环形区域，所述环形区域用于安装径向密封环(4)及仿静环(2)；

所述径向密封环安装组件用于将所述径向密封环(4)安装于环形区域内；

所述仿静环(2)位于内支撑板(10)的上方，仿静环(2)的下部内侧面与内支撑板(10)的外侧面之间为间隙配合；

所述密封下壳体(9)的底部和内支撑板(10)的底部设置有下通气孔。

2.根据权利要求1所述的径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特征在于：

所述密封下壳体(9)内还圆周设置有多个弹簧安装孔，所述多个弹簧安装孔位于环形区域的外侧；每个弹簧安装孔内设置有一个弹簧(6)，所述弹簧(6)的上端露出且正对仿静环(2)的底面，为仿静环(2)的脱开提供弹力。

3.根据权利要求1或2所述的一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特征在于：

所述上通气孔处焊接有入口接管嘴(5)，所述密封下壳体(9)的下通气孔处焊接有出口接管嘴(14)。

4.根据权利要求3所述的一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特征在于：

所述径向密封环安装组件包括轴向限位套(8)及卡环(7)；所述安装腔的内壁面还设置有用于安装卡环(7)的卡槽；

所述卡环(7)为开口式圆环结构，能够在直径方向进行缩放；

所述卡环(7)设置卡槽处，所述轴向限位套(8)位于卡环(7)下方，所述卡环(7)与轴向限位套(8)配合使用，限制径向密封环(4)的轴向移动。

5.根据权利要求4所述的一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特征在于：

所述密封下壳体(9)的底部还设置有第一通孔及多个第二通孔，所述第一通孔通向内支撑板(10)内腔且位于内支撑板(10)的径向中心；所述第二通孔的数量为多个，多个第二通孔均匀排布，且通向环形区域。

6.根据权利要求5所述的一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特征在于：

所述密封环安装组件还包括设置在环形区域底部的顶出环(15)，所述顶出环(15)为环形扁平结构。

7.根据权利要求6所述的一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特征在于：

还包括设置在密封下壳体(9)底部的多个调平立柱(13)，所述多个调平立柱(13)在密封下壳体(9)底部均匀排布，所述调平立柱(13)的上端与密封下壳体(9)螺纹连接，所述调平立柱(13)上还带有锁紧螺母。

8.根据权利要求7所述的一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特征在于：

所述密封上壳体(1)及密封下壳体(9)的边缘部位均布螺栓孔，密封上壳体(1)及密封下壳体(9)通过螺栓可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述的一种径向密封摩擦力-密封性能检测装置，其特征在于：

所述密封件(3)为橡胶O形圈。