CN206960052U - 一种实时测量油封泄漏率的实验装置 - Google Patents

Abstract

一种实时测量油封泄漏率的实验装置，转轴的顶端与驱动装置相连，转轴的底端伸至油槽的内腔内，且转轴底端的侧面与油槽内壁上的内裙边围合成若干个被测油封的安装位；转轴、被测油封将油槽的内腔上下分隔成上部用于储放介质的油腔和下部用于承接从油腔内泄露的介质的接油腔。油腔与实时测量组件相连通，集液腔内设有轻质浮标，轻质浮标上固定有金属测标；集液腔的顶部开口密封连接有传感器安装座和电涡流传感器；集液腔的底部开口通过侧伸导液管与油腔连通。中央控制器分别与电涡流传感器和驱动装置相连。本实用新型通过测量实验过程中电涡流传感器探头与金属测标上表面之间的微米级位移变化，进而实现对被测油封泄漏率的实时测量。

Description

一种实时测量油封泄漏率的实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种实时测量油封泄漏率的实验装置。

背景技术

油封是一种接触式密封件，依靠柔性的橡胶密封唇口与转轴的过盈接触而实现对油类介质的密封。

目前，对油封的性能测试主要包括两个方面，一种是在有润滑或干摩擦条件下，利用摩擦磨损试验机对橡胶油封材料与金属配对进行摩擦学实验，主要是考察油封材料的摩擦系数、耐磨性等摩擦学特性参数；另一种是利用模拟工况实验台架对油封的泄漏率、唇口温升、径向力和摩擦扭矩等综合密封性能参数进行测量，而其中泄漏率是反映油封密封性能的关键指标，对其精确测量尤为重要。

目前对油封泄漏率的测量主要是在油封大气侧设置泄漏量收集器皿，在规定的时间内通过测量体积或质量获得泄漏率，而其测量结果往往不甚理想，其原因主要在于：其一，因油封与旋转轴之间具有一定的过盈量，通过油封唇口泄漏的介质非常少，在较短时间内难以收集到明显的泄漏量，只有当运行时间足够长，才能测量到一定体积的泄漏介质；其二，从油封介质侧泄漏出来的润滑油容易粘在旋转轴表面、密封唇内壁和大气侧密封腔体内壁，具有较大的损耗，导致泄漏介质的收集非常困难。

由此可见，从油封唇口大气侧难以实现对其泄漏率实时、精确地测量。

发明内容

为了克服现有的油封实验装置难以实时、精确测量油封泄漏率的不足，本实用新型提出了一种从油封唇口介质侧实时测量油封泄漏率的实验装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种实时测量油封泄漏率的实验装置，包括用于盛放介质和安装被测油封的密封装置、用于从介质侧间接测量泄漏率的实时测量组件和用于控制测量过程的中央控制器；

所述密封装置包括同轴设置的油槽和转轴，所述油槽架设在立式安装架上，且油槽的顶部开口；所述转轴竖直设置，转轴的顶端与驱动装置相连，转轴的底端穿过油槽的顶部开口并沿延伸至油槽的内腔内，且转轴底端的侧面与油槽内壁上向油槽中心轴方向延伸的内裙边围合成若干个被测油封的安装位；所述转轴、被测油封将油槽的内腔上下分隔成上部用于储放介质的油腔和下部用于承接从油腔内泄露的介质的接油腔，所述油槽底部设有与接油腔连通的第一通孔，以排出接油腔内的介质；

所述油腔的一侧与实时测量组件相连通，所述实时测量组件包括侧伸集液罐，所述侧伸集液罐内具有集液腔，集液腔内设有轻质浮标，轻质浮标上固定有金属测标；集液腔的顶部开口密封连接有传感器安装座，传感器安装座上设有用于探测金属测标的位移数据的电涡流传感器；集液腔的底部开口通过侧伸导液管与油腔连通；

所述中央控制器分别与电涡流传感器和驱动装置相连，所述中央控制器包括接收器和计算器，电涡流传感器用于检测金属测标相对于电涡流传感器的实时位移数据，并将所述的实时位移数据发送给所述接收器，且接收器将接收到的实时位移数据输送给计算器，所述计算器根据所述的实时位移数据计算出油封的实时泄漏率。

进一步，所述侧伸导液管与油腔通过导液管接头相连，所述导液管接头的阻尼内孔直径d<2mm。

进一步，所述油槽内环绕所述油腔设有冷却水环槽，所述冷却水环槽的顶部开口通过压盖密封，且压盖通过螺钉固定于油槽上，压盖与油槽之间设有第一密封圈；冷却水环槽的一端设有冷却水进口，另一端设有冷却水出口，且冷却水进口与冷却水水源连通，冷却水出口与冷却水废水箱连通。

进一步，所述油槽通过油槽安装座固定在立式安装架上，且油槽与油槽安装座之间通过第二密封圈密封连接；油槽安装座上设有与第一通孔相贯通的第二通孔，所述第二通孔的进口与第一通孔连通，所述第二通孔的出口外露于所述油槽安装座，且第二通孔出口的正下方设有量杯。

进一步，所述集液腔的侧壁设有排气孔，且所述排气孔位于集液腔最高液位线之上。

进一步，所述驱动装置为电机，电机通过电机安装座固定在立式安装架上，电机的输出轴与转轴同轴相连，且电机与中央控制器相连。

进一步，侧伸集液罐的中心轴与所述油槽的中心轴相平行。

本实用新型的工作原理是：

由于油封的泄漏率一般比较低，且密封介质从油封唇口泄漏以后会粘在油封的空气侧、转轴和密封腔体的内壁等表面，难以足量收集，导致油封泄漏率的实时精确测量非常困难。因此，传统的在油封空气侧测量介质泄漏率的方法总是会存在较大误差，而在油封介质侧对介质泄漏的实时测量则有望解决上述问题。

本实用新型通过测量电涡流传感器与金属测标之间位移的变化，进而逆推获得油封的实时泄漏率。油槽的内腔被油封唇口分隔为油腔和接油腔，其中密封介质位于油腔内；油腔的侧壁通过侧伸导液管、导液管接头连接有侧伸集液罐，侧伸集液罐的侧壁设有排气孔，如此可保证侧伸集液罐内的介质液位与油腔中的介质液位平齐；集液腔上方漂浮着轻质浮标，金属测标固定于轻质浮标的上表面；电涡流传感器通过传感器安装座固定于侧伸集液罐的上方。

在实验过程中，当油腔内的介质发生泄漏时，油腔内的介质液位和集液腔内的介质液位均会下降，同时漂浮于集液腔上方的轻质浮标和金属测标也随之下降；但由于油封的泄漏率一般很低，故在较短的时间内，上述介质液位的下降位移是微米级的，而金属测标与电涡流传感器探头之间微米级位移的变化可以通过电涡流传感器实时准确测量。

考虑到转轴在转动过程中会对油腔的密封介质形成搅拌，从而使其液面发生大幅波动，故在油腔与侧伸集液罐之间设置具有阻尼作用的导液管接头，通过合理设计导液管接头的内径以实现对其阻尼效果的调控，即导液管接头阻尼内孔直径d<2mm，可达到降低油腔介质液面波动对集液腔内介质液面的影响。

在油腔侧壁设置冷却水环槽，通过冷却水环槽中冷却水的循环，从而将油腔内密封介质的搅拌热和油封唇口摩擦热迅速带走，达到稳定油腔内密封介质温度的目的。同时，在接油腔出口的正下方设有量杯，可对油封长时间运转后的泄漏介质进行收集，从而获得较长时间内的介质泄漏量。

本实用新型专利提供一种实时测量油封泄漏率的实验装置，与现有技术相比，其有益效果在于：

(1)电涡流传感器的测量精度一般在1μm以内，可实现对微小位移的精确测量；同时，电涡流传感器所测的位移信号可转换成电压或电流信号，并由数据采集卡传输至数显仪表或计算机实时记录。通过实时监测电涡流传感器探头与金属测标之间微米级位移的变化，可实时、精确地测量油封泄漏率。

(2)在密封腔体侧壁增设冷却水环槽，利用循环冷却水不断带走油腔内密封介质的搅拌热和唇口摩擦热，通过改变循环冷却水的流速可实现密封介质温度在较小的范围内波动。

(3)从油封介质侧对介质泄漏进行实时测量，可克服因泄漏介质难以足量收集而导致的泄漏率难以实时精确测量的问题。

(4)本实用新型专利采用电涡流传感器和量杯组合的方式，可实现对被测油封泄漏率的实时测量和规定时间内泄漏量的测量，结构简单，易于在实验室应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是实时测量组件的剖视图；

图3是油槽、油槽安装座和立式安装架的装配剖视图。

具体实施方式

参照附图，一种实时测量油封泄漏率的实验装置，包括用于盛放介质和安装被测油封的密封装置、用于从介质侧间接测量泄漏率的实时测量组件1和用于控制测量过程的中央控制器8；

所述密封装置包括同轴设置的油槽28和转轴4，所述油槽28架设在立式安装架6上，且油槽28的顶部开口；所述转轴4竖直 设置，转轴4的顶端与驱动装置5相连，转轴4的底端穿过油槽28的顶部开口并沿延伸至油槽28的内腔内，且转轴4底端的侧面与油槽28内壁上向油槽28中心轴方向延伸的内裙边围合成若干个被测油封3的安装位；所述转轴4、被测油封3将油槽28的内腔上下分隔成上部用于储放介质214的油腔和下部用于承接从油腔内泄露的介质的接油腔215，所述油槽28底部设有与接油腔215连通的第一通孔210，以排出接油腔215内的介质；

所述油腔的一侧设有排油口27，所述油腔通过排油口27与实时测量组件1相连通，所述实时测量组件1包括侧伸集液罐13，所述侧伸集液罐13内具有集液腔，集液腔内设有轻质浮标15，轻质浮标15上固定有金属测标14；集液腔的顶部开口密封连接有传感器安装座12，传感器安装座12上设有用于探测金属测标14的位移数据的电涡流传感器11；集液腔的底部开口通过侧伸导液管16与油腔连通；

所述中央控制器8分别与电涡流传感器11和驱动装置5相连，所述中央控制器包括接收器82和计算器81，电涡流传感器11用于检测金属测标相对于电涡流传感器的实时位移数据，并将所述的实时位移数据发送给所述接收器82，且接收器82将接收到的实时位移数据输送给计算器81，所述计算器81根据所述的实时位移数据计算出油封的实时泄漏率。

所述侧伸导液管16与油腔通过导液管接头17相连，所述导液管接头17的阻尼内孔直径d<2mm。

所述油槽28内环绕所述油腔设有冷却水环槽24，所述冷却水环槽24的顶部开口通过压盖21密封，且压盖21通过螺钉22固定于油槽28上，压盖21与油槽28之间设有第一密封圈23；冷却水环槽24的一端设有冷却水进口25，另一端设有冷却水出口26，且冷 却水进口25与冷却水水源连通，冷却水出口26与冷却水废水箱连通。

所述油槽28通过油槽安装座29固定在立式安装架6上，且油槽28与油槽安装座29之间通过第二密封圈212密封连接；油槽安装座29上设有与第一通孔210相贯通的第二通孔211，所述第二通孔211的进口与第一通孔210连通，所述第二通孔211的出口外露于所述油槽安装座29，且第二通孔211出口的正下方设有量杯7。

所述集液腔的侧壁设有排气孔18，且所述排气孔18位于集液腔最高液位线之上。

所述驱动装置5为电机51，电机51通过电机安装座52固定在立式安装架6上，电机的输出轴与转轴同轴相连，且电机与中央控制器相连。

侧伸集液罐13的中心轴与所述油槽28的中心轴相平行。

所述接收器82通过位移信号线83与电涡流传感器11相连，通过转速信号线84与电机51相连，以传递控制器81对控制电机51的控制，包括转速、转向和启停。

所述安装底座29通过可移动侧板213固定于立式安装架6上。

所述转轴4包括空心轴41、轴承座42和轴承43，所述空心轴41通过轴承43安装于轴承座42上，所述轴承座42通过螺钉固定于立式安装架6上。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型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，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.一种实时测量油封泄漏率的实验装置，其特征在于：包括用于盛放介质和安装被测油封的密封装置、用于从介质侧间接测量泄漏率的实时测量组件和用于控制测量过程的中央控制器；

所述密封装置包括同轴设置的油槽和转轴，所述油槽架设在立式安装架上，且油槽的顶部开口；所述转轴竖直设置，转轴的顶端与驱动装置相连，转轴的底端穿过油槽的顶部开口并沿延伸至油槽的内腔内，且转轴底端的侧面与油槽内壁上向油槽中心轴方向延伸的内裙边围合成若干个被测油封的安装位；所述转轴、被测油封将油槽的内腔上下分隔成上部用于储放介质的油腔和下部用于承接从油腔内泄露的介质的接油腔，所述油槽底部设有与接油腔连通的第一通孔，以排出接油腔内的介质；

所述油腔的一侧与实时测量组件相连通，所述实时测量组件包括侧伸集液罐，所述侧伸集液罐内具有集液腔，集液腔内设有轻质浮标，轻质浮标上固定有金属测标；集液腔的顶部开口密封连接有传感器安装座，传感器安装座上设有用于探测金属测标的位移数据的电涡流传感器；集液腔的底部开口通过侧伸导液管与油腔连通；

所述中央控制器分别与电涡流传感器和驱动装置相连，所述中央控制器包括接收器和计算器，电涡流传感器用于检测金属测标相对于电涡流传感器的实时位移数据，并将所述的实时位移数据发送给所述接收器，且接收器将接收到的实时位移数据输送给计算器，所述计算器根据所述的实时位移数据计算出油封的实时泄漏率。

2.如权利要求1所述的一种实时测量油封泄漏率的实验装置，其特征在于：所述侧伸导液管与油腔通过导液管接头相连，所述导液管接头的阻尼内孔直径d<2mm。

3.如权利要求2所述的一种实时测量油封泄漏率的实验装置， 其特征在于：所述油槽内环绕所述油腔设有冷却水环槽，所述冷却水环槽的顶部开口通过压盖密封，且压盖通过螺钉固定于油槽上，压盖与油槽之间设有第一密封圈；冷却水环槽的一端设有冷却水进口，另一端设有冷却水出口，且冷却水进口与冷却水水源连通，冷却水出口与冷却水废水箱连通。

4.如权利要求3所述的一种实时测量油封泄漏率的实验装置，其特征在于：所述油槽通过油槽安装座固定在立式安装架上，且油槽与油槽安装座之间通过第二密封圈密封连接；油槽安装座上设有与第一通孔相贯通的第二通孔，所述第二通孔的进口与第一通孔连通，所述第二通孔的出口外露于所述油槽安装座，且第二通孔出口的正下方设有量杯。

5.如权利要求4所述的一种实时测量油封泄漏率的实验装置，其特征在于：所述集液腔的侧壁设有排气孔，且所述排气孔位于集液腔最高液位线之上。

6.如权利要求5所述的一种实时测量油封泄漏率的实验装置，其特征在于：所述驱动装置为电机，电机通过电机安装座固定在立式安装架上，电机的输出轴与转轴同轴相连，且电机与中央控制器相连。

7.如权利要求6所述的一种实时测量油封泄漏率的实验装置，其特征在于：侧伸集液罐的中心轴与所述油槽的中心轴相平行。