CN116952484A - 一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置及方法，包括外壳、气封副及电机；气封副安装于外壳内，气封副与伸入至外壳内的电机的主轴固定连接；外壳内气封副的两侧分别设有气封前腔和测量腔，气封前腔和测量腔内的压力能够通过调节装置进行调节；外壳上设有与气封前腔连通的进气口和与测量腔连通的出气口；进气口与增压器气封前腔引出的气体连接，出气口设有用于测量测量装置的气封泄漏量的流量计；增压器气封前端气体为增压器涡轮端气封前腔的气体或压气机端气封前腔的气体。将增压器压气机端或涡轮端的气封前气体引入至气封结构与增压器气封结构一致的测量装置内，进入测量装置的气体内无液态油，提高了气封漏气量测量结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及增压器漏气量检测技术领域，尤其涉及一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置及方法。
背景技术
柴油机制造厂家设计柴油机时，对曲轴箱内压力有严格的要求，须要增压器气封泄露到油腔而进入曲轴箱内的气体量有限制，避免曲轴箱内压力超限，因此增压器厂家面对柴油机的工况要求就必须对增压器气封泄漏量进行测定。
但现有的测量装置结构框线图如图1所示，其测试气封泄漏量时，油和气体互相掺混，非常容易造成液态油进入测量装置的管路里，使得进入至测量装置内的气体存在粘滞和压缩情况，气体状态与实际工况的气体状态差别大，导致测量结果误差大，无法准确定量各工况时的增压器气封漏气量。
发明内容
本发明提供一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置及方法，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置，包括外壳、气封副以及电机；
所述气封副安装于所述外壳内，所述气封副与伸入至所述外壳内的所述电机的主轴固定连接；所述电机转速与增压器转速相同；
所述外壳内部所述气封副的两侧分别设有气封前腔和测量腔，且所述气封前腔设于所述气封副远离所述电机的一侧，所述测量腔设于所述气封副靠近所述电机的一侧；所述气封前腔和所述测量腔内的压力能够通过调节装置进行调节；
所述气封副形状及位置与增压器气封副形状及位置相同，所述气封前腔设置的位置与增压器气封前腔设置的位置相同，所述测量腔设置的位置与所述增压器的回油腔设置的位置相同；
所述外壳上设有与气封前腔连通的进气口以及与测量腔连通的出气口；所述进气口与增压器气封前腔引出的气体连接，所述出气口处设有用于测量测量装置的气封泄漏量的第一流量计；
所述增压器气封前端气体为增压器涡轮端气封前腔的气体或压气机端气封前腔的气体。
进一步的，所述外壳包括主体和前板；所述前板设于所述主体远离所述电机的一端；所述主体和所述前板形成所述气封前腔，所述气封副设于所述主体内；
所述调节装置包括用于调节所述气封前腔内气体压力的第一阀门；
所述前板上设有所述进气口和所述第一阀门。
进一步的，所述调节装置还包括用于调节所述测量腔内压力的第二阀门和调压容器；
所述测量腔与所述调压容器通过管路连接，且管路上设有所述第二阀门。
进一步的，所述主体与所述主轴之间设有至少三道密封。
进一步的，所述主体套设于所述电机外，且所述主体与所述电机外壳之间设有O型密封圈。
进一步的，所述气封前腔内设有温度测定点和压力测定点。
进一步的，所述电机的转速不小于90000r/min。
本发明还包括一种所述的测量涡轮增压器气封泄漏量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：启动增压器，使增压器在折合转速Nnp和折合流量Gnp，并稳定5min后记录压比π、增压器气封前压力P1和回油腔压力P3；
S2：启动测量装置的电机，所述电机转速与增压器转速相等，调节第一阀门，使测量装置气封前腔的压力P2与P1相等；
S3：通过第二阀门调节测量腔内的气体压力P4，使P4与增压机回油腔内气压P3相等；
S4：读取并记录流量计的示数Q2，并通过公式(1)计算出测量装置的单位漏气量Q：
式中：P4为测量腔内的气体压力，Q2为测量装置的漏气量，D为测量装置内气封副配合面的直径，D的计算公式为：
式中：D1为测量装置气封副静止件的内径，D2为测量装置气封副转子件的外径；
增压器气封泄露量Q’的计算公式为：
Q’＝Q×(3.14×D′)(3)
式中：D’为增压器气封副配合面的直径；
D’的计算公式为：
式中：D3为增压器气封副静止件内径，D4为增压器气封副转子件外径。
与现有的测量增压器气封泄漏量的装置相比，本发明的有益效果是：
本测量装置基于涡轮增压器自循环试验，在增压器支撑体上开设与压气机端气封前腔或涡轮端气封前腔连通的引起孔，引气孔处连接有引气管路，将增压器压气机端或涡轮端的气封前气体引入至气封结构与增压器气封结构一致的测量装置内，无需另外的供气设备，以增压器气封前腔的引出气作为气源引入，进入至测量装置的气体内无液态油，气体不存在混油状态下的粘滞和压缩情况，气体更接近理想状态，能够降低测量误差，进而提高气封漏气量测量结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中公开的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置现有的测量气封泄漏量装置结构框线图；
图2为本发明实施例中公开的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置的结构框线图；
图3为本发明实施例中公开的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置主视剖视图。
图中：1、外壳；101、进气口；102、出气口；103、主体；104、前板；2、气封副；3、电机；4、主轴；5、气封前腔；6、测量腔；7、第一流量计；8、第一阀门；9、第二阀门；10、调压容器；11、密封；12、螺母。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。
如图2-3所示为本实施例提供的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置及方法，包括外壳1、气封副2以及电机3；
所述气封副2安装于所述外壳1内，所述气封副2与伸入至所述外壳1内的所述电机3的主轴4连接；主轴4上设有螺纹结构，气封副2通过螺母12与主轴4固定连接；
所述外壳1内部所述气封副2的两侧分别设有气封前腔5和测量腔6，且所述气封前腔5设于所述气封副2远离所述电机3的一侧，所述测量腔6设于所述气封副2靠近所述电机3的一侧；所述气封前腔5和所述测量腔6内的压力能够通过调节装置进行调节；
所述气封副2形状及位置与增压器气封副形状及位置相同，所述气封前腔5设置的位置与增压器气封前腔设置的位置相同，所述测量腔6设置的位置与所述增压器的回油腔设置的位置相同；即本测量装置的结构与增压器结构一致，其中测量装置气封副2的尺寸可设定为增压器气封副的等比例或缩小比例；缩小比例能够使得气封副小型化，从而使测量装置小型化，能够减小设备布设面积，节省生产成本；
所述电机3转速与增压器转速相同；
所述外壳1上设有与气封前腔5连通的进气口101以及与测量腔6连通的出气口102；
所述进气口101与增压器气封前腔引出的气体连接，所述出气口102处设有用于测量测量装置的气封泄漏量的第一流量计7；测量腔6的容积V2设置为小于增压器回油腔容积V1，以便于调节测量腔6压力(气封后背压)；
所述增压器气封前端气体为增压器涡轮端气封前腔的气体或压气机端气封前腔的气体，涡轮端和压气机端可以分别进行测量，能够在准确评估气封结构密封效果的同时，提高测量效率。
本测量装置基于涡轮增压器自循环试验，在增压器支撑体上开设与压气机端气封前腔或涡轮端气封前腔连通的引起孔，引气孔处连接有引气管路，将增压器压气机端或涡轮端的气封前气体引入至气封结构与增压器气封结构一致的测量装置内，无需另外的供气设备，以增压器气封前腔的引出气作为气源引入，进入至测量装置的气体内无液态油，气体不存在混油状态下的粘滞和压缩情况，气体状态更接近理想状态，能够降低测量误差，进而提高气封漏气量测量结果的准确性；本测量装置能够应用不同工况时以及不同结构的增压器气封漏气量的研究中。
主轴4转速、测量腔6压力一定时，将气封前腔5调节至不同压力值，得到相应的气封前压力与漏气量的关系，绘制关系曲线；主轴4转速、气封前腔5压力不变，改变测量腔6压力(气封后背压)，得到相应的测量腔6压力与漏气量的关系，绘制关系曲线；测量腔6压力、气封前腔5压力不变，改变主轴4转速，得到相应的主轴4转速与漏气量的关系，绘制关系曲线，本装置能够应用于研究气封背压、气封前压力以及转速对气封漏气量的影响，进而调整增压器的气封漏气量，使之符合工艺要求。
在具体实施例中，所述外壳1包括主体103和前板104；所述前板104设于所述主体103远离所述电机3的一端；所述主体103和所述前板104形成所述气封前腔5，所述气封副2设于所述主体103内；
所述调节装置包括用于调节所述气封前腔5内气体压力的第一阀门8；
所述前板104上设有所述进气口101和所述第一阀门8，通过调节第一阀门8调节气封前腔5的压力，使其与增压器气封前腔压力(接近)相等，测量装置的测量环境与增压器接近一致，从而保证通过测量出的测量装置的气封泄漏量计算得到的增压器的气封泄漏量的结果准确度高。在本实施例中，第一阀门8所在的管线上还设有第二流量计，用于测量由增压器气封前腔引出气体的流量Q1。
在具体实施例中，所述调节装置还包括用于调节所述测量腔6内压力的第二阀门9和调压容器10；
所述测量腔6与所述调压容器10通过管路连接，且管路上设有所述第二阀门9，通过调节第二阀门9和调压容器10，使得测量腔6内的压力与增压器回油腔压力相等，保证测量装置与增压器的工况一致，进而保证测量的测量装置气封泄漏量以及计算出的增压器气封泄漏量结果的准确性。
在具体实施例中，所述主体103与所述主轴4之间设有三道密封11，以保证测量腔6的密封性，避免因测量腔6的密封性差，而导致气封泄漏量结果准确性降低。
在具体实施例中，所述主体103套设于所述电机3外，且所述主体103与所述电机3外壳之间设有O型密封圈，以提高装置整体的密封效果，进而保证测量出的测量装置气封的漏气量和计算出的增压器气封的漏气量结果准确性。
在具体实施例中，所述气封前腔5内设有温度测定点和压力测定点，便于测量并监控本测量装置的气封前腔内压力P2与增压器气封前腔压力P1的是否一致，若不一致，则通过第一阀门调整气封前腔内压力与与增压器气封前腔压力相等。使测量装置与增压器运行工况保持基本一致，便于后续准确确定增压器不同工况时的漏气量。在本实施例中，所述增压器引气管道上设有调节阀，以调解增压器气封前腔内气体的流量和压力。
在具体实施例中，所述电机3为高速电机，其转速不小于90000r/min。
本发明还包括一种测量涡轮增压器气封泄漏量的方法，包括以下步骤：
S1：启动增压器，使增压器在折合转速Nnp和折合流量Gnp，并稳定5min后记录压比π、增压器气封前压力P1和回油腔压力P3；
S2：启动测量装置的电机，所述电机转速与增压器转速相等，调节第一阀门，使测量装置气封前腔的压力P2与P1相等；
S3：通过第二阀门调节测量腔内的气体压力P4，使P4与增压机回油腔内气压P3相等；
S4：读取并记录流量计的示数Q2，并通过公式(1)计算出测量装置的单位漏气量Q：
式中：P4为测量腔内的气体压力，Q2为测量装置的漏气量，D为测量装置内气封副配合面的直径；
D的计算公式为：
式中：D1为测量装置气封副静止件的内径，D2为测量装置气封副转子件的外径；
增压器气封泄露量Q’的计算公式为：
Q’＝Q×(3.14×D′)(3)
式中：D’为增压器气封副配合面的直径；
D’的计算公式为：
式中：D3为增压器气封副静止件内径，D4为增压器气封副转子件外径。
在本实施例中，可使用压缩机作为气源供给装置，当使用压缩机供给气体作为气源时，启动压缩机，然后启动测量装置的电机并达到相应的转速，调节第一阀门使装置气封前腔压力达到某个设定值，测量漏气量，可以得出不同漏气背压(测量腔6压力)、转速以及气封前腔压力与漏气量之间的关系，无需通过增压机向测量装置内通入气源，使得测量过程更加简单便捷。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置，其特征在于，包括外壳(1)、气封副(2)以及电机(3)；
所述气封副(2)安装于所述外壳(1)内，所述气封副(2)与伸入至所述外壳(1)内的所述电机(3)的主轴(4)固定连接；所述电机(3)转速与增压器转速相同；
所述外壳(1)内部所述气封副(2)的两侧分别设有气封前腔(5)和测量腔(6)，且所述气封前腔(5)设于所述气封副(2)远离所述电机(3)的一侧，所述测量腔(6)设于所述气封副(2)靠近所述电机(3)的一侧；所述气封前腔(5)和所述测量腔(6)内的压力能够通过调节装置进行调节；
所述气封副(2)形状及位置与增压器气封副形状及位置相同，所述气封前腔(5)设置的位置与增压器气封前腔设置的位置相同，所述测量腔(6)设置的位置与所述增压器的回油腔设置的位置相同；
所述外壳(1)上设有与气封前腔(5)连通的进气口(101)以及与测量腔(6)连通的出气口(102)；所述进气口(101)与增压器气封前腔引出的气体连接，所述出气口(102)处设有用于测量测量装置的气封泄漏量的第一流量计(7)；
所述增压器气封前端气体为增压器涡轮端气封前腔的气体或压气机端气封前腔的气体。
2.根据权利要求1所述的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置，其特征在于，所述外壳(1)包括主体(103)和前板(104)；所述前板(104)设于所述主体(103)远离所述电机(3)的一端；所述主体(103)和所述前板(104)形成所述气封前腔(5)，所述气封副(2)设于所述主体(103)内；
所述调节装置包括用于调节所述气封前腔(5)内气体压力的第一阀门(8)；
所述前板(104)上设有所述进气口(101)和所述第一阀门(8)。
3.根据权利要求1所述的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置，其特征在于，所述调节装置还包括用于调节所述测量腔(6)内压力的第二阀门(9)和调压容器(10)；
所述测量腔(6)与所述调压容器(10)通过管路连接，且管路上设有所述第二阀门(9)。
4.根据权利要求2所述的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置，其特征在于，所述主体(103)与所述主轴(4)之间设有至少三道密封(11)。
5.根据权利要求2所述的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置及方法，其特征在于，所述主体(103)套设于所述电机(3)外，且所述主体(103)与所述电机(3)外壳之间设有O型密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置，其特征在于，所述气封前腔(5)内设有温度测定点和压力测定点。
7.根据权利要求1所述的一种测量涡轮增压器气封泄漏量的装置，其特征在于，所述电机(3)的转速不小于90000r/min。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的测量涡轮增压器气封泄漏量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：启动增压器，使增压器在折合转速Nnp和折合流量Gnp，并稳定5min后记录压比π、增压器气封前压力P1和回油腔压力P3；
S2：启动测量装置的电机，所述电机转速与增压器转速相等，调节第一阀门，使测量装置气封前腔的压力P2与P1相等；
S3：通过第二阀门调节测量腔内的气体压力P4，使P4与增压机回油腔内气压P3相等；
S4：读取并记录流量计的示数Q2，并通过公式(1)计算出测量装置的单位漏气量Q：
式中：P4为测量腔内的气体压力，Q2为测量装置的漏气量，D为测量装置内气封副配合面的直径；
D的计算公式为：
式中：D1为测量装置气封副静止件的内径，D2为测量装置气封副转子件的外径；
增压器气封泄露量Q’的计算公式为：
Q’＝Q× (3.14×D′) (3)
式中：D’为增压器气封副配合面的直径；
D’的计算公式为：
式中：D3为增压器气封副静止件内径，D4为增压器气封副转子件外径。
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