CN111999018B - 一种涡轮增压器密封环高温弹力测量装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器密封环高温弹力测量装置及测试方法，该装置包括高温烤箱(1)、固定夹持单元(2)、移动夹持单元(3)、加载状态测试单元(4)、弹力加载及测试单元(5)，将被测密封环(6)和固定夹持单元(2)放置在高温烤箱(1)内，被测密封环(6)安装在固定夹持单元(2)上，通过转动调整组件(5c)的手柄推动移动夹持单元(3)使夹持头(3d)压紧被测密封环(6)，当千分表(4a)读数为被测密封环(6)的工作状态直径时记录测力仪(5a)读数。本发明的装置及测量方法可以检测密封环高温状态下的弹力，使设计者精确掌握密封环弹力随温度的变化规律，从而避免由于密封环弹力设计不足造成的密封失效。

Description

一种涡轮增压器密封环高温弹力测量装置及测试方法

技术领域

本发明属于涡轮增压器技术领域，尤其是涉及一种涡轮增压器密封环高温弹力测量装置及测试方法。

背景技术

涡轮增压器在涡轮端和压气机端都设置了密封装置，起封气和封油的双重作用。封气主要是防止压气机端空气和涡轮端燃气向中间体的轴承腔内泄漏；封油主要是防止中间体内的机油向压气机和涡轮流道内泄漏。机油的泄漏不仅使机油消耗量增加，还会使增压器和发动机性能下降，发动机排放恶化，严重时可导致增压器损坏或不能正常工作。

目前车用涡轮增压器都采用密封环式密封结构，即将1个～2个活塞环形的开口弹性环分别安装在涡轮端和压气机端的密封环支撑槽内，密封环依靠其弹力涨紧在密封支撑的外体上。在轴运转过程中，密封环本身并不转动。

密封环随着工作温度的升高弹力是不断下降的，通常由于密封环弹力设计对高温的影响考虑不足，致使密封环弹力不足，在高压气体作用下密封环与涡轮转子磨损严重，从而造成涡轮增压器密封失效。本发明的装置及测量方法可以检测密封环高温状态下的弹力，使设计者精确掌握密封环弹力随温度的变化规律，从而避免由于密封环弹力设计不足造成的密封失效。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种涡轮增压器密封环高温弹力测量装置及测试方法，解决涡轮增压器密封环高温弹力测量困难的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种涡轮增压器密封环高温弹力测量装置，包括高温烤箱、固定夹持单元、移动夹持单元、加载状态测试单元、弹力加载及测试单元，被测密封环和固定夹持单元位于高温烤箱内，被测密封环安装于固定夹持单元上，移动夹持单元、加载状态测试单元、弹力加载及测试单元位于高温烤箱的外部；

移动夹持单元包括可移动的导杆、安装在导杆前端的夹持头，高温烤箱侧面设有圆孔，导杆前端及夹持头通过高温烤箱侧面的圆孔插入高温烤箱内；

加载状态测试单元包括千分表、移动测板，移动测板通过螺钉固定于移动夹持单元的导杆上，移动测板可随导杆移动，千分表的测头压在移动测板上；

弹力加载及测试单元包括测力仪、转接板及手动调整组件，测力仪通过螺钉固定在转接板上，测力仪的测杆与导杆固定连接，转接板通过螺钉固定于手动调整组件的移动板上。

进一步的，固定夹持单元包括固定端顶尖、密封环定位顶尖、衬板及支架，固定端顶尖设有滑槽，密封环定位顶尖安装于滑槽内且密封环定位顶尖可沿固定端顶尖的滑槽移动将被测密封环固定，密封环定位顶尖通过螺钉固定在固定端顶尖上，固定端顶尖通过螺钉固定在衬板上，衬板固定在支架上，支架固定于高温烤箱内。

进一步的，固定端顶尖的夹持部位为平面，密封环定位顶尖的夹持部位呈刀锋状。

进一步的，移动夹持单元还包括直线导轨、移动支架及工作平台，直线导轨通过螺钉固定在工作平台上，移动支架共有两个，两个移动支架通过螺钉分别固定在直线导轨的两个滑块上，导杆通过螺纹与左侧的移动支架连接，导杆穿过右侧的移动支架上的圆孔并且与右侧移动支架通过移动支架上的螺钉固定连接。

进一步的，夹持头的前端呈刀锋状，夹持头通过螺纹固定于导杆前端，夹持头的刀锋垂直于工作平台。

进一步的，加载状态测试单元还包括移动支架，移动支架安装在工作平台的滑道上，移动支架可固定在工作平台的滑道的任意位置，千分表固定在移动支架上。

进一步的，手动调整组件通过螺钉固定在工作平台上。

本发明还提供了上述的涡轮增压器密封环高温弹力测量装置的测量方法，包括以下步骤：

将高温烤箱加热到预定测试温度，保温10分钟，通过转动调整组件手柄驱动测力仪沿导杆长度方向移动，测力仪推动移动夹持单元使夹持头压紧固定端顶尖，调节移动支架使千分表测头压在移动测板上，此时将千分表置零；

关闭高温烤箱电源，待冷却至室温，安装被测密封环和密封环定位顶尖；

打开高温烤箱的电源，将高温烤箱加热到预定测试温度稳定10分钟，通过转动调整组件手柄推动移动夹持单元使夹持头压紧被测密封环，当千分表读数为被测密封环的工作状态直径时记录测力仪读数。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

密封环随着工作温度的升高弹力是不断下降的，通常由于密封环弹力设计对高温的影响考虑不足，致使密封环弹力不足，从而造成涡轮增压器密封失效，本装置及测量方法可以检测密封环高温状态下的弹力，使设计者精确掌握密封环弹力随温度的变化规律，从而避免由于密封环弹力设计不足造成的密封失效。

附图说明

构成本发明的一部分的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为本发明实施例的侧视结构示意图。

图2为本发明实施例的俯视结构示意图。

图3为本发明实施例的固定夹持单元结构示意图。

图4为本发明实施例的局部结构示意图；

图5为本发明实施例的移动夹持单元、加载状态测试单元、弹力加载及测试单元结构示意图。

附图标记说明：

1、高温烤箱；2、固定夹持单元；2a、固定端顶尖；2b、密封环定位顶尖；2c、衬板；2d、支架；3、移动夹持单元；3a、直线导轨；3b、移动架；3c、导杆；3d、夹持头；3e、工作平台；4、加载状态测试单元；4a、千分表；4b、移动支架；4c、移动测板；5、弹力加载及测试单元；5a、测力仪；5b、转接板；5c、手动调整组件；6、被测密封环。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种涡轮增压器密封环高温弹力测量装置，如图1-图5所示，包括高温烤箱1、固定夹持单元2、移动夹持单元3、加载状态测试单元4、弹力加载及测试单元5。

高温烤箱1用于提供高温环境，固定夹持单元2位于高温烤箱1内，被测密封环6安装于固定夹持单元2上。固定夹持单元2包括固定端顶尖2a、密封环定位顶尖2b、衬板2c及支架2d。固定端顶尖2a设有滑槽，密封环定位顶尖2b安装于滑槽内且密封环定位顶尖2b可沿固定端顶尖2a的滑槽移动将被测密封环6固定，密封环定位顶尖2b通过螺钉固定在固定端顶尖2a上，固定端顶尖2a通过螺钉固定在衬板2c上，衬板2c固定在支架2d上，支架2d固定于高温烤箱1内。固定端顶尖2a的夹持部位为平面，夹持更为平稳，密封环定位顶尖2b的夹持部位呈刀锋状。

移动夹持单元3、加载状态测试单元4、弹力加载及测试单元5设置在高温烤箱1的外部。

移动夹持单元3与固定夹持单元2配合夹持被测密封环6产生变形，移动夹持单元3包括直线导轨3a、移动架3b、导杆3c、夹持头3d及工作平台3e，直线导轨3a通过螺钉固定在工作平台3e上。移动架3b共有两个，两个移动架3b通过螺钉分别固定在直线导轨3a的两个滑块上。导杆3c通过螺纹与左侧的移动架3b连接在一起，导杆3c穿过右侧的移动架3b上的圆孔并且与右侧移动架3b通过移动架3b上的螺钉固定连接。

夹持头3d的前端呈刀锋状，夹持头3d通过螺纹固定在导杆3c前端，夹持头3d的刀锋垂直于工作平台3e。高温烤箱1侧面设有圆孔，导杆3c前端及夹持头3d通过高温烤箱1侧面的圆孔插入高温烤箱1内。

加载状态测试单元4用于测量被测密封环6是否变形到工作状态，包括千分表4a、移动支架4b、移动测板4c。移动支架4b安装在工作平台3e的滑道上，移动支架4b可固定在工作平台3e的滑道的任意位置。千分表4a固定在移动支架4b上，移动测板4c通过螺钉固定于移动夹持单元3的导杆3c上。导杆3c移动时，移动测板4c可随导杆3c沿直线导轨3a自由移动，千分表4a的测头压在移动测板4c上。

弹力加载及测试单元5包括测力仪5a、转接板5b及手动调整组件5c。测力仪5a通过螺钉固定在转接板5b上，测力仪5a的测杆与导杆3c固定连接，转接板5b通过螺钉与手动调整组件5c的移动板上，手动调整组件5c通过螺钉固定在工作平台3e上。弹力加载及测试单元5驱使导杆3c移动，导杆3c上的夹持头3d使被测密封环6变形，当被测密封环6形变达到工作状态时的弹力，测力仪5a的数值即为密封环的弹力。

上述涡轮增压器密封环高温弹力测量装置的测量方法，包括以下步骤：

将高温烤箱1加热到预定测试温度，保温10分钟。通过转动调整组件手柄驱动测力仪5a沿导杆3c长度方向移动，测力仪5a推动移动夹持单元3使夹持头3d压紧固定端顶尖2a，调节移动支架4b使千分表4a测头压在移动测板4c上，此时将千分表4a置零；

关闭高温烤箱1电源，待冷却至室温，安装被测密封环6和密封环定位顶尖2b；

打开高温烤箱1的电源，将高温烤箱1加热到预定测试温度稳定10分钟，通过转动调整组件手柄推动移动夹持单元3使夹持头3d压紧被测密封环6，当千分表4a读数为被测密封环6的工作状态直径时记录测力仪5a读数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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 (6)

1.一种涡轮增压器密封环高温弹力测量装置，其特征在于：包括高温烤箱(1)、固定夹持单元(2)、移动夹持单元(3)、加载状态测试单元(4)、弹力加载及测试单元(5)，被测密封环(6)和固定夹持单元(2)位于高温烤箱(1)内，被测密封环(6)安装于固定夹持单元(2)上，移动夹持单元(3)、加载状态测试单元(4)、弹力加载及测试单元(5)位于高温烤箱(1)的外部；

移动夹持单元(3)包括可移动的导杆(3c)、安装在导杆(3c)前端的夹持头(3d)、工作平台(3e)，高温烤箱(1)侧面设有圆孔，导杆(3c)前端及夹持头(3d)通过高温烤箱(1)侧面的圆孔插入高温烤箱(1)内；

加载状态测试单元(4)包括千分表(4a)、移动测板(4c)，移动测板(4c)通过螺钉固定于移动夹持单元(3)的导杆(3c)上，导杆(3c)移动时，移动测板(4c)可随导杆(3c)移动，千分表(4a)的测头压在移动测板(4c)上；

弹力加载及测试单元(5)包括测力仪(5a)、转接板(5b)及手动调整组件(5c)，测力仪(5a)通过螺钉固定在转接板(5b)上，测力仪(5a)的测杆与导杆(3c)固定连接，转接板(5b)通过螺钉固定于手动调整组件(5c)的移动板上；

固定夹持单元(2)包括固定端顶尖(2a)、密封环定位顶尖(2b)、衬板(2c)及支架(2d)，固定端顶尖(2a)设有滑槽，密封环定位顶尖(2b)安装于滑槽内且密封环定位顶尖(2b)可沿固定端顶尖(2a)的滑槽移动将被测密封环(6)固定，密封环定位顶尖(2b)通过螺钉固定在固定端顶尖(2a)上，固定端顶尖(2a)通过螺钉固定在衬板(2c)上，衬板(2c)固定在支架(2d)上，支架(2d)固定于高温烤箱(1)内；

加载状态测试单元(4)还包括移动支架(4b)，移动支架(4b)安装在工作平台(3e)的滑道上，移动支架(4b)可固定在工作平台(3e)的滑道的任意位置，千分表(4a)固定在移动支架(4b)上。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器密封环高温弹力测量装置，其特征在于：固定端顶尖(2a)的夹持部位为平面，密封环定位顶尖(2b)的夹持部位呈刀锋状。

3.根据权利要求1所述的涡轮增压器密封环高温弹力测量装置，其特征在于：移动夹持单元(3)还包括直线导轨(3a)、移动架(3b)，直线导轨(3a)通过螺钉固定在工作平台(3e)上，移动架(3b)共有两个，两个移动架(3b)通过螺钉分别固定在直线导轨(3a)的两个滑块上，导杆(3c)通过螺纹与左侧的移动架(3b)连接，导杆(3c)穿过右侧的移动架(3b)上的圆孔并且与右侧移动架(3b)通过移动架(3b)上的螺钉固定连接。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压器密封环高温弹力测量装置，其特征在于：夹持头(3d)的前端呈刀锋状，夹持头(3d)通过螺纹固定于导杆(3c)前端，夹持头(3d)的刀锋垂直于工作平台(3e)。

5.根据权利要求1所述的涡轮增压器密封环高温弹力测量装置，其特征在于：手动调整组件(5c)通过螺钉固定在工作平台(3e)上。

6.一种基于权利要求5所述的涡轮增压器密封环高温弹力测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

将高温烤箱(1)加热到预定测试温度，保温10分钟，通过转动手动调整组件手柄驱动测力仪(5a)沿导杆(3c)长度方向移动，测力仪(5a)推动移动夹持单元(3)使夹持头(3d)压紧固定端顶尖(2a)，调节移动支架(4b)使千分表(4a)测头压在移动测板(4c)上，此时将千分表(4a)置零；

关闭高温烤箱(1)电源，待冷却至室温，安装被测密封环(6)和密封环定位顶尖(2b)；

打开高温烤箱(1)的电源，将高温烤箱(1)加热到预定测试温度稳定10分钟，通过转动调整组件手柄推动移动夹持单元(3)使夹持头(3d)压紧被测密封环(6)，当千分表(4a)读数为被测密封环(6)的工作状态直径时记录测力仪(5a)读数。

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