CN212003640U - 一种高速密封内流体试验腔体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速密封内流体试验腔体结构，包括由左侧腔体、右侧腔体和中间腔体组成的密封腔体，左侧腔体和右侧腔体结构相同且对称安装于中间腔体的左右两端，沿密封腔体的中轴线插设有主轴，主轴与密封腔体间夹设有螺旋密封套，螺旋密封套包括转子和与其配合的静子，转子固定套设在主轴上，静子与密封腔体固定连接，静子与转子之间具有流体通过的流道，在密封腔体上开设有进水口和出水口，进水口和出水口均与流道连通。通过模拟出离心泵内的螺旋密封套的高速工作状态，利用三轴加速度传感器和动载力传感器测出螺旋密封套的静动态特性，解决螺旋密封理论与实际无法结合的问题。

Description

一种高速密封内流体试验腔体结构

技术领域

本实用新型属于离心泵模拟测量系统，尤其涉及一种高速内流体试验腔体结构。

背景技术

离心泵内部的密封间隙内高速环流流体激励易诱发转子流激振动现象，引起离心泵内转子振动的增大，螺旋密封套是控制离心泵泄漏的关键部件，其对于离心的效率及转子振动具有重要意义，泄漏量过大甚至能严重影响离心泵的运行，导致重大的事故。此外，离心泵工作时，在径向激励的作用下，如不平衡激励，高速自转的转子存在径向涡动运动，搅动间隙内高速环流流体产生流体激励力，往往对转子的动力学特性产生显著的影响。目前，螺旋密封的理论研究还无法完全满足工程中的要求，这是螺旋密封在应用中遇到的最大的难题，而且，装置中各参数的数值确实没有一个现成的手册可以查询。所以，建立的密封能力公式能否更贴切螺旋密封实际工作状态是现在设计的关键。没有用于离心泵内螺旋密封静动态特性实验平台，以至于泵内多种螺旋密封的工况无法实验测量，是造成理论与工程实际无法结合的主要原因。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种高速内流体试验腔体结构，能够与试验平台配合使用来模拟离心泵高速运行工况，从而可以测量出离心泵内螺旋密封套的静动态特性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种高速密封内流体试验腔体结构，包括由左侧腔体、右侧腔体和中间腔体组成的密封腔体，所述左侧腔体和右侧腔体结构相同且对称安装于中间腔体的左右两端，沿密封腔体的中轴线插设有主轴，所述主轴与密封腔体间夹设有螺旋密封套，所述螺旋密封套包括转子和与其配合的静子，转子固定套设在主轴上，静子与密封腔体固定连接，静子与转子之间具有流体通过的流道，在密封腔体上开设有进水口和出水口，进水口和出水口均与流道连通，所述中间腔体上还安装有用于测量密封腔体静动态特性的三轴加速度传感器和动载力传感器。

这样的，通过由左侧腔体、右侧腔体和中间腔体组成的密封腔体，并在密封腔体中插设主轴，主轴与密封腔体内壁间夹设螺旋密封套，螺旋密封套包括转子和静子，转子与主轴固连，静子与密封腔体固连，转子与静子间具有流道，密封腔体上开设连通流道的入水口和出水口，在试验的时候，通过外接驱动组件带动主轴旋转，并向入水口中冲入高压流体，从而模拟出离心泵内的螺旋密封套的高速工作状态，最后通过设置的三轴加速度传感器和动载力传感器测出螺旋密封套的静动态特性，解决螺旋密封理论与实际无法结合的问题。

作为优化，所述转子包括左转子和右转子，所述静子包括左静子和右静子，左转子和左静子夹设于主轴与左侧腔体间，右转子和右静子夹设于主轴和右侧腔体间，左转子和右转子均与主轴固定连接，左静子和右静子分别与左侧腔体和右侧腔体固定连接，所述流道包括左流道和右流道，左流道位于左转子与左静子之间，右流道位于右转子与右静子之间，所述进水口开设在中间腔体上并与左流道和右流道连通，所述出水口包括左出水口和右出水口，左出水口和右出水口分别开设在左侧腔体和右侧腔体远离中间腔体的一端并分别与左流道和右流道连通。

这样的，转子包括左转子和右转子，静子包括左静子和右静子，分别对应的设置在主轴与左侧腔体及主轴与右侧腔体之间，而入水口设置在中间腔室处，左侧腔室和右侧腔室远端分别设置左出水口和右出水口，试验时，从入水口冲入的高压流体，分别流入左流道和右流道，再分别从左出水口和右出水口流出，从而模拟出离心泵内螺旋密封套冲入高压流体时的工作情景。

作为优化，所述中间腔体开有环形腔室，所述入水口与环形腔室内部连通，所述主轴在与环形腔室底端位置对应处设有环形凸台，所述环形凸台与环形腔室底端间具有流体通过的环形的中间流道，所述中间流道通过环形腔室底端开设的径向连通孔与环形腔室内部连通，中间流道的两端分别与左流道和右流道相通。

这样的，通过在中间腔体中开设环形腔室作为蓄水腔室，而环形腔室通过中间流道与左流道和右流道连通，在通入高压流体时，流体先进入环形腔室中，再流入左流道和右流道，使得流体流入左流道和右流道的速率基本一致，且由于螺旋密封套是环状的，流道也是环状的，通过环形腔室可以使得流体快速均匀的流入左流道和右流道中，提高测试的准确性。

作为优化，所述左侧腔体和右侧腔体远离中间腔体的一端分别设有左密封端盖和右密封端盖，左静子和右静子的一端抵接在环形腔室外侧壁上，左静子和右静子的另一端均通过止旋套分别与左密封端盖和右密封端盖相抵接。

这样的，通过左密封端盖和右密封端盖密封进行密封，防止流体无故流出，并通过止旋套对静子轴向定位。

作为优化，所述左转子和右转子套设在主轴上并通过平键与主轴固定连接，左转子和右转子的一端分别与环形凸台的左、右侧壁相抵接，左转子和右转子的另一端均通过套设在主轴上的锁紧螺母锁紧。

作为优化，所述左密封端盖和右密封端盖上均设有三个互相呈120°夹角的电涡流位移传感器，电涡流位移传感器的测量端与主轴侧面正对。

这样的，通过六个电涡流位移传感器测量其与主轴间的距离，也即可以根据此实现主轴和密封腔体的对心监测，也即可以据此调整静子与转子的对中性，提高试验结果的准确性。

作为优化，所述左侧腔体与右侧腔体靠近中间腔体的一端分别设有左凸缘和右凸缘，左凸缘、右凸缘以及中间腔体的端面上通过多组均匀分布的螺栓紧固件固定连接在一起。

这样的，通过螺栓紧固件将左凸缘、中间腔体和右凸缘连接起来，也即通过螺栓紧固件将左侧腔体、中间腔体和右侧腔体组合起来形成了一个整个的密封腔体，方便拆卸和安装主轴及螺旋密封套。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：参见图1及图2，一种高速密封内流体试验腔体结构，包括由左侧腔体1、右侧腔体2和中间腔体3组成的密封腔体，所述左侧腔体1和右侧腔体2结构相同且对称安装于中间腔体3的左右两端，沿密封腔体的中轴线插设有主轴4，所述主轴与密封腔体间夹设有螺旋密封套，所述螺旋密封套包括转子5和与其配合的静子6，转子5固定套设在主轴4上，静子6与密封腔体固定连接，静子6与转子5之间具有流体通过的流道，在密封腔体上开设有进水口和出水口，进水口和出水口均与流道连通，所述中间腔体上还安装有用于测量密封腔体静动态特性的三轴加速度传感器7和动载力传感器8。

这样的，通过由左侧腔体、右侧腔体和中间腔体组成的密封腔体，便于安装拆卸，并在密封腔体中插设主轴，主轴与密封腔体内壁间夹设螺旋密封套，螺旋密封套包括转子和静子，转子与主轴固连，静子与密封腔体固连，转子与静子间具有流道，密封腔体上开设连通流道的入水口和出水口，在试验的时候，通过外接驱动组件带动主轴旋转，并向入水口中冲入高压流体，从而模拟出离心泵内的螺旋密封套的高速工作状态，最后通过设置的三轴加速度传感器和动载力传感器测出螺旋密封套的静动态特性，解决螺旋密封理论与实际无法结合的问题。

实施时，所述转子5包括左转子和右转子，所述静子包括左静子和右静子，左转子和左静子夹设于主轴与左侧腔体间，右转子和右静子夹设于主轴和右侧腔体间，左转子和右转子均与主轴固定连接，左静子和右静子分别与左侧腔体和右侧腔体固定连接，所述流道包括左流道和右流道，左流道位于左转子与左静子之间，右流道位于右转子与右静子之间，所述进水口开设在中间腔体上并与左流道和右流道连通，所述出水口包括左出水口和右出水口，左出水口和右出水口分别开设在左侧腔体和右侧腔体远离中间腔体的一端并分别与左流道和右流道连通。

这样的，转子包括左转子和右转子，静子包括左静子和右静子，分别对应的设置在主轴与左侧腔体及主轴与右侧腔体之间，而入水口设置在中间腔室处，左侧腔室和右侧腔室远端分别设置左出水口和右出水口，试验时，从入水口冲入的高压流体，分别流入左流道和右流道，再分别从左出水口和右出水口流出，从而模拟出离心泵内螺旋密封套冲入高压流体时的工作情景，由于实验条件限制，如果不设置成左右对称的话，冲入高压流体时，密封腔体受到的轴向载荷非常大，受到比较大的单向力，在好几十兆帕的高压下，装置无法承受，通过采用这种对称式的布置，从中间腔体入水，从左、右腔体出水的方式可以避免受到较大的轴向载荷，保护密封腔体。

实施时，所述中间腔体开有环形腔室9，所述入水口与环形腔室内部连通，所述主轴在与环形腔室底端位置对应处设有环形凸台，所述环形凸台与环形腔室底端间具有流体通过的环形的中间流道，所述中间流道通过环形腔室底端开设的径向连通孔与环形腔室内部连通，中间流道的两端分别与左流道和右流道相通。

这样的，中间腔体包括中间腔体外半腔和中间腔体内半腔，中间腔体外半腔和中间腔体内半腔均为横截面为U形的环状结构，中间腔体外半腔的U形开口沿径向向内侧开设，中间腔体内半腔的U形开口沿径向向外侧开设，中间腔体外半腔和中间腔体内半腔的U形开口对接形成所述的环形腔室，环形腔室底端为中间腔体内半腔远离其U形开口的一端，通过在中间腔体中开设环形腔室作为蓄水腔室，而环形腔室通过中间流道与左流道和右流道连通，在通入高压流体时，流体先进入环形腔室中，再流入左流道和右流道，使得流体流入左流道和右流道的速率基本一致，且由于螺旋密封套是环状的，流道也是环状的，通过环形腔室可以使得流体快速均匀的流入左流道和右流道中，提高测试的准确性。

实施时，所述左侧腔体和右侧腔体远离中间腔体的一端分别设有左密封端盖和右密封端盖10，左静子和右静子的一端抵接在环形腔室外侧壁上，左静子和右静子的另一端均通过止旋套11分别与左密封端盖和右密封端盖相抵接。

这样的，通过左密封端盖和右密封端盖进行密封，防止流体无故流出，并通过止旋套对静子轴向定位。

实施时，所述左转子和右转子套设在主轴上并通过平键与主轴固定连接，左转子和右转子的一端分别与环形凸台的左、右侧壁相抵接，左转子和右转子的另一端均通过套设在主轴上的锁紧螺母12锁紧。

实施时，所述左密封端盖和右密封端盖上均设有三个互相呈120°夹角的电涡流位移传感器13，电涡流位移传感器的测量端与主轴侧面正对。

这样的，通过六个电涡流位移传感器测量其与主轴间的距离，也即可以根据此实现主轴和密封腔体的对心监测，也即可以据此调整静子与转子的对中性，提高试验结果的准确性。

实施时，所述左侧腔体与右侧腔体靠近中间腔体的一端分别设有左凸缘和右凸缘，左凸缘、右凸缘以及中间腔体的端面上通过多组均匀分布的螺栓紧固件14固定连接在一起。

这样的，通过螺栓紧固件将左凸缘、中间腔体和右凸缘连接起来，也即通过螺栓紧固件将左侧腔体、中间腔体和右侧腔体组合起来形成了一个整个的密封腔体，方便拆卸和安装主轴及螺旋密封套。

实施时，转子是可以更换的部件，转子的长度由需要试验的密封长度决定，其长度范围为40mm-230mm，更换了较短的转子后需在内侧配套安装过渡套，使转子的长度加上过渡套的长度等于静子的长度，以保证静子与转子的密封间隙的右端出口平齐，三轴加速度传感器用于测量密封腔体的振动特性，动载力传感器用于测量径向和轴向动态激励力，在左侧腔体和右侧腔体内位于左出水口和右出水口处还可设置温度传感器15，从而可测得流体通过螺旋密封套后的内部温度，也可在左出水口和右出水口处设置流量传感器测得螺旋密封套的泄漏量以判断其密封性。

Claims (7)

1.一种高速密封内流体试验腔体结构，其特征在于：包括由左侧腔体、右侧腔体和中间腔体组成的密封腔体，所述左侧腔体和右侧腔体结构相同且对称安装于中间腔体的左右两端，沿密封腔体的中轴线插设有主轴，所述主轴与密封腔体间夹设有螺旋密封套，所述螺旋密封套包括转子和与其配合的静子，转子固定套设在主轴上，静子与密封腔体固定连接，静子与转子之间具有流体通过的流道，在密封腔体上开设有进水口和出水口，进水口和出水口均与流道连通，所述中间腔体上还安装有用于测量密封腔体静动态特性的三轴加速度传感器和动载力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种高速密封内流体试验腔体结构，其特征在于：所述转子包括左转子和右转子，所述静子包括左静子和右静子，左转子和左静子夹设于主轴与左侧腔体间，右转子和右静子夹设于主轴和右侧腔体间，左转子和右转子均与主轴固定连接，左静子和右静子分别与左侧腔体和右侧腔体固定连接，所述流道包括左流道和右流道，左流道位于左转子与左静子之间，右流道位于右转子与右静子之间，所述进水口开设在中间腔体上并与左流道和右流道连通，所述出水口包括左出水口和右出水口，左出水口和右出水口分别开设在左侧腔体和右侧腔体远离中间腔体的一端并分别与左流道和右流道连通。

3.根据权利要求2所述的一种高速密封内流体试验腔体结构，其特征在于：所述中间腔体开有环形腔室，所述进水口与环形腔室内部连通，所述主轴在与环形腔室底端位置对应处设有环形凸台，所述环形凸台与环形腔室底端间具有流体通过的环形的中间流道，所述中间流道通过环形腔室底端开设的径向连通孔与环形腔室内部连通，中间流道的两端分别与左流道和右流道相通。

4.根据权利要求2所述的一种高速密封内流体试验腔体结构，其特征在于：所述左侧腔体和右侧腔体远离中间腔体的一端分别设有左密封端盖和右密封端盖，左静子和右静子的一端抵接在环形腔室外侧壁上，左静子和右静子的另一端均通过止旋套分别与左密封端盖和右密封端盖相抵接。

5.根据权利要求2所述的一种高速密封内流体试验腔体结构，其特征在于：所述左转子和右转子套设在主轴上并通过平键与主轴固定连接，左转子和右转子的一端分别与环形凸台的左、右侧壁相抵接，左转子和右转子的另一端均通过套设在主轴上的锁紧螺母锁紧。

6.根据权利要求4所述的一种高速密封内流体试验腔体结构，其特征在于：所述左密封端盖和右密封端盖上均设有三个互相呈120°夹角的电涡流位移传感器，电涡流位移传感器的测量端与主轴侧面正对。

7.根据权利要求1所述的一种高速密封内流体试验腔体结构，其特征在于：所述左侧腔体与右侧腔体靠近中间腔体的一端分别设有左凸缘和右凸缘，左凸缘、右凸缘以及中间腔体的端面上通过多组均匀分布的螺栓紧固件固定连接在一起。

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