CN112113496B - 一种测量密封装置端面膜厚与膜压的试验台 - Google Patents
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Abstract
一种测量密封装置端面膜厚与膜压的试验台，包括由辅助静环座、密封腔体外壳、静环座组成的密封腔，密封腔设置在基座上，密封腔内设有位于密封腔上部的实验密封和位于密封腔下部的辅助密封，实验密封包括动环、静环和静环座，动环的内圆周通过螺钉安装有一块金属测试板，静环座内安装有电涡流传感器，电涡流传感器的测试端垂直并靠近金属测试板的上表面，电涡流传感器测量金属测试板的轴向位移得到端面膜厚变化；静环座的顶面设有微型荷重传感器、螺旋测微头和千分表，螺旋测微头以调整静环的初始位置，千分表以复核静环的初始位置。本发明通过螺旋测微头调节静环的初始位置，可以实现不同初始端面膜压条件下的实验，扩大了试验台的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及机械密封性能测试装置，尤其涉及一种测量密封装置端面膜厚与膜压的试验台。
背景技术
因具有良好的密封效果，机械密封被应用于多种场合，测试机械密封性能参数是研究机械密封动力学特性，指导机械密封设计的重要方法。机械密封试验台是测试和研究机械密封性能的主要装置，分为卧式试验台和立式试验台两种。中国专利CN2101230U、CN209324856U提出了可变主轴径的特殊结构，扩大了机械密封试验台的应用范围，但其仍无法测量机械密封的具体性能参数。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供一种测量密封装置端面膜厚与膜压的试验台。
本发明采用的技术方案是：一种测量密封装置端面膜厚与膜压的试验台，包括密封腔，密封腔设置在基座上，密封腔内设有位于密封腔上部的实验密封和位于密封腔下部的辅助密封，实验密封包括动环、静环和静环座，辅助密封包括辅助动环、辅助静环和辅助静环座，密封腔由辅助静环座、密封腔体外壳、静环座组成，辅助静环座安装在基座上，辅助静环和密封腔体外壳的下端共同安装在辅助静环座上，密封腔体外壳的上端安装有静环座；
所述动环和辅助动环均安装在弹簧座上，弹簧座通过紧定螺钉固定在轴套上，动环靠近弹簧座的一端、辅助动环靠近弹簧座的一端均设有推环，推环与弹簧座之间设有若干弹簧；辅助动环与辅助静环、动环与静环均为密封配合；
所述动环的内圆周通过螺钉安装有一块金属测试板，静环座内安装有电涡流传感器，电涡流传感器与金属测试板同轴设置，电涡流传感器的测试端垂直并靠近金属测试板的上表面，电涡流传感器测量金属测试板的轴向位移得到端面膜厚变化；
所述静环安装在静环底座上，静环卡环将静环和静环底座压实在静环座上；静环座的顶面设有多个微型荷重传感器、多个螺旋测微头安装座和千分表，多个微型荷重传感器、多个螺旋测微头安装座分别均布在静环座上；微型荷重传感器与PC端电连接，微型荷重传感器感应到静环座表面压力发生变化时，实时采集数据并传输至PC端，PC端处理得到端面膜压变化；螺旋测微头安装座上轴向安装有螺旋测微头，螺旋测微头的测微螺杆作为压杆，其末端穿过螺旋测微头安装座、静环座朝向静环底座，以调整静环的初始位置；千分表轴向设置在静环座上，其测杆末端垂直穿过静环座朝向静环底座，以复核静环的初始位置。
进一步，所述静环内安装有电涡流传感器保护套，电涡流传感器保护套上开设有长孔，长孔与金属测试板同轴且垂直于金属测试板，电涡流传感器的测试端穿过长孔并靠近金属测试板的上表面。
进一步，所述微型荷重传感器、螺旋测微头的数量均为三个。
本发明的有益效果是：采用非接触式传感器测量端面膜厚变化，对内部流场影响较小，能更好地模拟实际工况；将端面膜压转化为静环座底部的支撑压力，无需对动静环进行额外的结构改变，可用目前通用的设计方法进行设计；通过螺旋测微头调节静环的初始位置，可以实现不同初始端面膜压条件下的实验，扩大了试验台的应用范围。
附图说明
图1是本发明的剖视图。
图2是图1中A处的局部放大图。
附图标记说明：1、基座；2、辅助静环；3、辅助动环；4、推环；5、弹簧座；6、轴套；7、弹簧；8、动环；9、静环；10、静环底座；11、千分表；12、电涡流传感器；13、螺旋测微头；14、螺旋测微头安装座；15、微型荷重传感器；16、静环座；17、卡环；18、电涡流传感器保护套；19、金属测试板；20、密封腔体外壳；21、辅助静环座。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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，如出现术语“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图，一种测量密封装置端面膜厚与膜压的试验台，包括密封腔，密封腔设置在基座1上，密封腔内设有位于密封腔上部的实验密封和位于密封腔下部的辅助密封，实验密封包括动环8、静环9和静环座16，辅助密封包括辅助动环3、辅助静环2和辅助静环座21，密封腔由辅助静环座21、密封腔体外壳20、静环座16组成，辅助静环座21安装在基座1上，辅助静环2和密封腔体外壳20的下端共同安装在辅助静环座21上，密封腔体外壳20的上端安装有静环座16；
所述动环8和辅助动环3均安装在弹簧座5上，弹簧座5通过紧定螺钉固定在轴套上，动环8靠近弹簧座5的一端、辅助动环3靠近弹簧座5的一端均设有推环4，推环4与弹簧座5之间设有若干弹簧7；辅助动环3与辅助静环2、动环8与静环9均为端面密封配合；
所述动环的内圆周通过螺钉安装有一块金属测试板19，静环座16内安装有电涡流传感器12，静环9内安装有电涡流传感器保护套18，电涡流传感器保护套18上开设有长孔，长孔与金属测试板19同轴且垂直于金属测试板19，电涡流传感器12的测试端通过电涡流传感器保护套18确保同轴度和垂直度并且靠近金属测试板19上表面，实现对金属测试板19的轴向位移测量，得到端面膜厚变化；
所述静环9安装在静环底座10上，静环卡环17将静环9和静环底座10压实在静环座16上；静环座16的顶面设有三个微型荷重传感器15、三个螺旋测微头安装座14和千分表11，三个微型荷重传感器15、三个螺旋测微头安装座14分别均布在静环座16上；微型荷重传感器15与PC端电连接，微型荷重传感器15感应到静环座16表面压力发生变化时，实时采集数据并传输至PC端，PC端处理得到端面膜压变化；螺旋测微头安装座14上轴向安装有螺旋测微头13，螺旋测微头13的测微螺杆作为压杆，其末端穿过螺旋测微头安装座14、静环座16朝向静环底座10，以调整静环9的初始位置；千分表11轴向设置在静环座16上，其测杆末端垂直穿过静环座16朝向静环底座10，以复核静环9的初始位置。
具体的工作原理为：正常工作时，为了保证端面的贴合，机械密封会处于开启力与闭合力平衡的状态，但当机械密封的工作参数条件发生波动时，会导致动静环端面闭合力与开启力的平衡关系被打破，若是想要继续维持端面紧贴，就需要改变膜厚来改变端面开启力。由于动环8和金属测试板19刚性连接，同时静环9和整个密封腔体刚性连接，因此通过电涡流传感器12测量金属测试板19的轴向位移，就可以确定端面膜厚的变化量。在实验过程中，静环9的力平衡是端面膜压和静环座16支持力之间的平衡，因此，在静环座16的底部均匀布置了三个微型荷重传感器15。在实验时，将三个微型荷重传感器15的读数平均，作为端面膜压的大小。当静环9的初始位置发生变化时，动环8后端弹簧的压缩量会发生改变，初始端面膜压也会随之改变，而不同的端面膜压对于密封环的产热情况会造成很大影响，也是机械密封实验中需要考虑的参数之一。为了实现不同初始端面膜压条件的实验，使用了三个螺旋测微头13，通过调节螺旋测微头13的参数，就可以将静环9调节到不同的初始位置，实现初始端面膜压条件的改变。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (1)
1.一种测量密封装置端面膜厚与膜压的试验台，其特征在于：包括密封腔，密封腔设置在基座（1）上，密封腔内设有位于密封腔上部的实验密封和位于密封腔下部的辅助密封，实验密封包括动环（8）、静环（9）和静环座（16），辅助密封包括辅助动环（3）、辅助静环（2）和辅助静环座（21），密封腔由辅助静环座（21）、密封腔体外壳（20）、静环座（16）组成，辅助静环座（21）安装在基座（1）上，辅助静环（2）和密封腔体外壳（20）的下端共同安装在辅助静环座（21）上，密封腔体外壳（20）的上端安装有静环座（16）；
所述动环（8）和辅助动环（3）均安装在弹簧座（5）上，弹簧座（5）通过紧定螺钉固定在轴套上，动环（8）靠近弹簧座（5）的一端、辅助动环（3）靠近弹簧座（5）的一端均设有推环（4），推环（4）与弹簧座（5）之间设有若干弹簧（7）；辅助动环（3）与辅助静环（2）、动环（8）与静环（9）均为密封配合；
所述动环（8）的内圆周通过螺钉安装有一块金属测试板（19），静环座（16）内安装有电涡流传感器（12），电涡流传感器（12）与金属测试板（19）同轴设置，电涡流传感器（12）的测试端垂直并靠近金属测试板（19）的上表面，电涡流传感器（12）测量金属测试板（19）的轴向位移得到端面膜厚变化；
所述静环（9）安装在静环底座（10）上，静环卡环（17）将静环（9）和静环底座（10）压实在静环座（16）上；静环座（16）的顶面设有多个微型荷重传感器（15）、多个螺旋测微头安装座（14）和千分表（11），多个微型荷重传感器（15）、多个螺旋测微头安装座（14）分别均布在静环座（16）上；微型荷重传感器（15）与PC端电连接，微型荷重传感器（15）感应到静环座（16）表面压力发生变化时，实时采集数据并传输至PC端，PC端处理得到端面膜压变化；螺旋测微头安装座（14）上轴向安装有螺旋测微头（13），螺旋测微头（13）的测微螺杆作为压杆，其末端穿过螺旋测微头安装座（14）、静环座（16）朝向静环底座（10），以调整静环（9）的初始位置；千分表（11）轴向设置在静环座（16）上，其测杆末端垂直穿过静环座（16）朝向静环底座（10），以复核静环（9）的初始位置；
所述静环（9）内安装有电涡流传感器保护套（18），电涡流传感器保护套（18）上开设有长孔，长孔与金属测试板（19）同轴且垂直于金属测试板（19），电涡流传感器（12）的测试端穿过长孔并靠近金属测试板（19）的上表面；
所述微型荷重传感器（15）、螺旋测微头（13）的数量均为三个。
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