CN114518198B

CN114518198B - 一种深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置

Info

Publication number: CN114518198B
Application number: CN202210230504.7A
Authority: CN
Inventors: 金永平; 危超亭; 万步炎
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2022-03-10
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2042-03-10
Also published as: CN114518198A

Abstract

本发明公开了一种深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置，包括电机、转速扭矩传感器、传动轴、动密封环、静密封环、密封弹簧、压力筒、取样杯I、取样杯II；电机的输出轴与传动轴的一端连接；传动轴的另一端与压力筒内的动密封环连接；压力筒的两端分别设有轴封端盖和密封端盖，动密封环与静密封环组成端面密封；静密封环通过密封弹簧连接密封端盖；压力筒上设有两个液压口和两个取样口，两个液压口分别连接一液压装置；两个取样口分别通过管道连接取样杯I和取样杯II，转速扭矩传感器实时检测电机的转速与扭矩。本发明结构紧凑，可靠性能高，便于控制。

Description

一种深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置

技术领域

本发明涉及海洋试验设备技术领域，尤其是涉及一种深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置。

背景技术

海洋是人类巨大的共同资源宝库，蕴藏着丰富的矿产、生物、油气以及其他多种资源。随着人口数量的快速增长，人类社会科技、经济迅速发展，陆地资源日益短缺，在节能减排的同时，越来越多的目光投向了海洋。机械密封作为深海机械组成部分的重要一环，一直是海洋探索与开发的最为关键的核心问题之一。机械密封可以防止机械设备内介质泄漏，同时可以防止海水以及扰动的沉积物侵蚀破坏机械内部结构，因此，密封性能对于深海探测的效果，资源开采的质量等起着至关重要的作用。一般深海设备工作中，为了避免泄露，通常会预先向深海设备动密封内部通入高于外界工作环境20Mpa的压力。然而深海设备实际工作过程中，依旧饱受密封失效，海水渗透进入设备的困扰。由于深海中进行密封检测试验成本很高，进行出海试验所需时间周期长，一旦发生设备损坏情况维修困难，维修成本也很高，并且深海试验还面临检测困难，检测精度低等情况。因此亟待发明一种可以模拟深海高压环境下，可以对密封泄露情况进行检测的深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结构紧凑、操控方便、易于控制的模拟深海环境下的深海旋转机械端面密封与取样检测试验装置。

本发明采用的技术方案是：一种深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置，包括电机、转速扭矩传感器、传动轴、动密封环、静密封环、密封弹簧、压力筒、取样杯I、取样杯II；电机的输出轴与传动轴的一端连接；传动轴的另一端伸入压力筒内，与压力筒内的动密封环连接；压力筒的两端分别设有轴封端盖和密封端盖，轴封端盖用于密封压力筒的传动轴伸入端；所述的静密封环与动密封环同轴，动密封环与静密封环组成端面密封；静密封环与密封弹簧的一端连接，密封弹簧另一端连接密封端盖；压力筒上设有两个液压口和两个取样口，两个液压口分别位于静密封环两侧，两个液压口分别连接一液压装置；两个取样口分别位于静密封环两侧，两个取样口分别通过管道连接取样杯I和取样杯II，连接取样杯I的管道上设有截止阀，连接取样杯II的管道上设有溢流阀，所述的转速扭矩传感器实时检测电机的转速与扭矩。

上述的深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置中，所述的压力筒朝向电机端同轴连接轴承座，轴封端盖密封在轴承座的端口处；所述的传动轴通过轴承支撑，轴承设置在轴承座内；传动轴伸入压力筒的一端安装有动密封环座，动密封环与动密封环座螺接。

上述的深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置中，动密封环与密封环座之间设有O型密封圈。

上述的深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置中，所述液压装置包括水箱、过滤器、液压泵、电机Ⅱ、单向阀、溢流阀II、先导式比例减压阀、截止阀及压力表，所述水箱通过管道依次连接过滤器、液压泵、单向阀、先导式比例减压阀、截止阀及过渡接头，过渡接头连接液压口；压力表设置在管道上，位于截止阀和过渡接头之间；所述的管道上通过支管连接溢流阀II的进口，溢流阀II的出口连接水箱，支管与管道的连接处位于单向阀与先导式比例减压阀之间；电机Ⅱ与液压泵连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明能采用动密封环与静密封环实现旋转端面密封性能的检测，通过电机带动动密封环转动，从而使得动密封环与静密封环的旋转组合的密封效果，其结构紧凑，可靠性能高，便于控制。

2）本发明设有液压装置，能够模拟深海环境下不同的压力条件，测试密封装置在不同压力条件下的密封效果。

3）本发明进行取样检测，可以更精确的检测泄露情况。

附图说明

图1为本发明的主体刨面图。

图2为本发明密封处的局部放大图。

图3为实验装置液压系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1、图2所示，一种深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置，本发明包括电机12、联轴器10、转速扭矩传感器11、旋转传动轴9、轴封端盖18、轴承8、轴承座17、动密封环座7、动密封环6、静密封环5、密封弹簧4、密封端盖15、压力筒16、截止阀1、溢流阀2、过渡接头A、过渡接头B、过渡接头C、过渡接头D及取样杯I13、Ⅱ14。压力筒16朝向电机端同轴连接轴承座17，压力筒16与轴承座17之间通过密封圈密封，密封端盖15安装在压力筒16背向轴承座17端，密封端盖15与压力筒16之间通过密封圈密封。轴封端盖18密封在轴承座17的端口处，轴封端盖18与轴承座17之间通过密封圈密封，用于密封压力筒16的传动轴9伸入端。

电机12的输出轴通过联轴器10与传动轴9的一端连接；传动轴9的另一端伸入压力筒16内，所述的传动轴9通过两个轴承8支撑，两个轴承8设置在轴承座17内，所述的转速扭矩传感器11实时检测电机12的转速与扭矩。传动轴9的另一端伸入压力筒16内并安装有动密封环座7，动密封环6与动密封环座7螺接。所述的静密封环5与动密封环6同轴，动密封环6与静密封环5组成端面密封。静密封环5与密封弹簧4的一端连接，密封弹簧4另一端连接密封端盖15。压力筒16上设有两个液压口和两个取样口，一液压口设置在密封端盖15上，另一液压口设置在轴承座17侧壁上（两个液压口也可以设置在压力筒16上，分别位于静密封环5两侧），两个液压口分别连接一液压装置。一取样口设置在密封端盖15上，另一取样口设置在压力筒16上（两个取样口也可以均设置在压力筒16上，分别位于静密封环5两侧），两个取样口分别通过管道连接取样杯I13和取样杯II 14，连接取样杯I13的管道上设有截止阀1，连接取样杯II 14的管道上设有溢流阀2。

如图3所示，,所述的液压装置包括水箱19、过滤器20、液压泵21、电机27、单向阀22、溢流阀26、先导式比例减压阀23、截止阀24、压力表25，所述水箱19通过管道依次连接过滤器20、液压泵21、单向阀22、先导式比例减压阀23、截止阀24及过渡接头，过渡接头连接液压口。压力表25设置在管道上，位于截止阀24和过渡接头之间。所述的管道上通过支管连接溢流阀26的进口，溢流阀26的出口连接水箱19，支管与管道的连接处位于单向阀22与先导式比例减压阀23之间。电机27与液压泵21连接。水箱19中的水依次经过过滤器20、液压泵21、单向阀22、先导式比例减压阀23、截止阀24、过渡接头C或过渡接头D，进入压力筒16中。压力筒16中的润滑油由过渡接头A经过1号截止阀1流入取样杯I13：密封端盖15中的油水混合物，由过渡接头B流入取样杯Ⅱ14。

本发明的工作过程如下：

本发明模拟深海设备的实际深海作业时，将压力筒16内部与外部高压环境隔离，传动轴9由联轴器与电机12连接，传动轴9由电机12驱动，带动动密封环6旋转。压力筒16与旋转轴座套17内模拟深海设备内部润滑油工作状态，过渡接头D接通液压源，将内部润滑油的压力加压至高于实际工作海深压力20Mpa，并持续保压，压力筒16的密封端盖15与静密封环5之间的空腔内模拟深海高压环境，溢流阀26设置溢流压力为预设高压环境的压力值，压力源通过过渡接头C，将密封端盖15中的海水加压至预设压力，过渡接头B与溢流阀2连接，溢流阀2保压。电机12旋转时，电机12带动旋转轴、动密封环座7同速转动。过渡接头A连接截止阀1，每隔固定时间打开截止阀1流入取样杯I13取样，用以检测密封端盖15进入压力筒16的水分含量。过渡接头B连接溢流阀2，经溢流阀2流出到取样杯Ⅱ14的样品即为设备内部泄露到密封端盖15的润滑油含量。

Claims

1.一种深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置，其特征在于：包括电机（12）、转速扭矩传感器（11）、传动轴（9）、动密封环（6）、静密封环（5）、密封弹簧（4）、压力筒（16）、取样杯I（13）、取样杯II（14）；电机（12）的输出轴与传动轴（9）的一端连接；传动轴（9）的另一端伸入压力筒（16）内，与压力筒（16）内的动密封环（6）连接；压力筒（16）的两端分别设有轴封端盖（18）和密封端盖（15），轴封端盖（18）用于密封压力筒（16）的传动轴（9）伸入端；所述的静密封环（5）与动密封环（6）同轴，动密封环（6）与静密封环（5）组成端面密封；静密封环（5）与密封弹簧（4）的一端连接，密封弹簧（4）另一端连接密封端盖（15）；压力筒（16）上设有两个液压口和两个取样口，两个液压口分别位于静密封环（5）两侧，两个液压口分别连接一液压装置；两个取样口分别位于静密封环（5）两侧，两个取样口分别通过管道连接取样杯I（13）和取样杯II （14），连接取样杯I（13）的管道上设有截止阀（1），连接取样杯II （14）的管道上设有溢流阀（2），所述的转速扭矩传感器（11）实时检测电机（12）的转速与扭矩。

2.根据权利要求1所述的深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置，其特征在于：所述的压力筒（16）朝向电机端同轴连接轴承座（17），轴封端盖（18）密封在轴承座（17）的端口处；所述的传动轴（9）通过轴承（8）支撑，轴承（8）设置在轴承座（17）内；传动轴（9）伸入压力筒的一端安装有动密封环座（7），动密封环（6）与动密封环座（7）螺接。

3.根据权利要求2所述的深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置，其特征在于：动密封环（6）与密封环座（7）之间设有O型密封圈。

4.根据权利要求1所述的深海旋转机械端面密封泄露与取样检测试验装置，其特征在于：所述液压装置包括水箱（19）、过滤器（20）、液压泵（21）、电机（27）、单向阀（22）、溢流阀（26）、先导式比例减压阀（23）、截止阀（24）及压力表（25），所述水箱（19）通过管道依次连接过滤器（20）、液压泵（21）、单向阀（22）、先导式比例减压阀（23）、截止阀（24）及过渡接头，过渡接头连接液压口；压力表（25）设置在管道上，位于截止阀（24）和过渡接头之间；所述的管道上通过支管连接溢流阀（26）的进口，溢流阀（26）的出口连接水箱（19），支管与管道的连接处位于单向阀（22）与先导式比例减压阀（23）之间；电机（27）与液压泵（21）连接。