WO2014180152A1 - 一种机械密封性能试验装置 - Google Patents

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涂桥安
胡琼
马晨波
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周敏
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Abstract

一种机械密封性能试验装置,包括主轴(4)、两端具有端盖(6,13)的工作腔(18)、两组待测机械密封(7);轴套(5)与主轴(4)间隙配合,并一同穿过工作腔(18)两端的端盖(6,13);轴套(5)伸出端盖(6,13)的两端开设有在同一母线上的U形开口(23),在对应于U形开口(23)处的主轴(4)上设置有传动销(15);轴套(5)中部有两段螺距相等、旋向相反的螺紋,其上旋合的两个螺母(8,11)的背侧分别是两个待测机械密封(7)中的动环座(77);动环座(77)与轴套(5)在轴向滑动在周向定位相连;传动销(15)上设置径向力传感器用来间接测量端面摩擦扭矩,在静环(72)背侧和工作腔端盖(6,13)间设置轴向力传感器(14)用来测量端面比压;端盖(6,13)上开设有与中心孔同心的环槽,构成泄漏腔(16),用于泄漏量的收集。该装置适用于各种压力工况、各种尺寸系列,包括高压工况大直径机械密封的性能试验。

Description

说明书
一种机械密封性能试验装置
技术领域
本发明属于密封测试技术领域, 特别涉及一种无轴向附加力、 扭矩精确测定的机械密 封性能试验装置, 适用于包括输送高压介质的大型压缩机、 离心泵、 或混合高压介质的搅 拌反应釜等旋转机械的大直径机械密封的性能测试。
背景技术
生产装置的大型化、集成化, 以及长周期运行, 要求匹配性能稳定的机械密封, 为此, 需要设计制造工作参数宽泛、 测试方便的机械密封性能试验装置, 以适应新型机械密封的 开发和测试。
从公知技术中可以看到, 机械密封性能试验装置的主轴支承结构主要为单悬臂轴、 双 悬臂轴和双支承轴形式, 主轴从单侧端盖穿入或两侧端盖穿入穿出工作腔。 对于单悬臂轴 式机械密封试验装置, 主轴穿入工作腔的一个端盖, 待测机械密封用作工作腔的密封件, 与现场相近, 如专利 ZL 00220907. 1 , 但主轴轴端处于工作腔的介质中, 产生较大的轴向 力, 同时待测机械密封的动、 静环承受介质作用的面积不等也产生轴向力, 而大的轴向力 有损于轴承寿命,不同轴向力引起不同的轴承阻力矩,最终影响端面摩擦扭矩的测量精度; 对于单悬臂、 采用主轴穿入穿出工作腔两侧端盖式机械密封试验装置, 避开了工作腔内介 质在轴端不会引起的轴向力, 2 组规格、 尺寸一致的待测机械密封对称布置在工作腔内, 采用一端加工有两段螺距相等、 螺旋线方向相反螺纹的轴套, 旋转轴套带动与其旋合的左 螺母和右螺母等距离地向左、 向右移动, 推动左、 右二个动环座通过弹簧分别压紧二个动 环, 实现了端面比压等量加载, 如专利 CN201210037262. 6, 但要使 2组机械密封在初始布 置时对称于工作腔的中心截面非常困难。 对于双悬臂式机械密封试验装置, 如专利 ZL88214684. X, 介质压力在单个轴端引起的轴向力以及因待测机械密封的动、 静环承受介 质作用的面积不等引起的轴向力, 会被其整体对称结构所平衡, 但其主轴与动力装置连接 结构比较复杂。 双支承轴式机械密封试验装置, 如专利 CN201210126379. 1, 采用主轴穿入 穿出工作腔两侧端盖, 2 组规格、 尺寸一致的待测机械密封对称布置在工作腔内, 解决了 轴向加力的平衡问题, 以及悬臂轴的绕度影响, 但安装待测机械密封时十分不便, 特别是 难以满足型式试验对装拆速度的要求。
以上各现有技术, 试验时, 扭矩传感器测出的是试验装置中的主轴上的总扭矩, 总扭 矩包括被测密封端面的摩擦扭矩和主轴支承中的摩擦扭矩, 将总扭矩减去试验前测出的主 轴支承中摩擦扭矩, 然后才能得到被测密封端面的摩擦扭矩。 因此不但试验过程繁琐, 而 且降低了测试的准确性。
另外, 以上各现有技术中, 扭矩传感器所测的是试验装置中主轴上的总扭矩, 而启动 时的启动总扭矩是正常运行总扭矩的 5-7倍,因而所配备的扭矩传感器的应力轴直径较大, 利用这一扭矩传感器测试正常运行的机械密封的较小的端面摩擦扭矩, 产生的轴应变较 小, 测试的准确度较低。 为了提高测量的精度, 扭矩传感器的应力轴直径就要较小, 但直 径较小的应力轴又容易产生塑性变形, 甚至断裂。 所以两者不可兼得。
发明内容
本技术的目的是提供一种能够实现 2组待测机械密封关于工作腔中心截面的自动对称 就位、 端面比压的等量调节, 避免试验时介质引起的附加轴向力, 同时提高现场安装作业 性和端面摩擦扭矩测量的精确性的机械密封性能试验装置, 它能够用于高压工况下大直径 机械密封的性能研究及型式试验。
本技术的机械密封性能试验装置, 包括主轴 4、 两端具有端盖的工作腔 18、 2组待测 机械密封; 每个待测机械密封包括静环 0形圈 71、 静环 72、 动环 73、 动环 0形圈 74、 托 环 75、 弹簧 76、 动环座 77; 动环 73与动环座 77在轴向滑动在周向定位相连, 在动环座 77与动环 73之间依次设置有弹簧 76、 托环 75、 动环 0形圈 74; 托环 75与动环座 77在 轴向滑动连接; 静环 72通过设置在静环 72外周上的静环 0形圈 71与端盖上的中心孔密 封相连; 静环 72与动环 73在轴向相对;
与主轴 4间隙配合的轴套 5套装在主轴 4上, 轴套 5穿过工作腔 18两端的端盖; 轴 套 5伸出端盖的两端开设有在同一母线上的 U形开口 23, 在对应于 U形开口 23处的主轴 4上设置有传动销; 轴套 5中部有两段螺距相等、 旋向相反的螺纹; 两个螺母分别与所述 螺纹配合; 与轴套 5轴线平行的短销 10同时伸入在两个螺母上所开的短销孔内; 两个螺 母的背侧分别是两个待测机械密封中的动环座 77; 动环座 77与轴套在轴向滑动在周向定 位相连; 静环 72、 动环 73均环绕轴套;
在 U形开口侧壁与传动销之间设置有用于检测 U形开口侧壁与传动销之间作用力大小 的径向力传感器; 在至少一个端盖上开有供工艺轴穿过的工艺孔, 穿过工艺孔的工艺轴伸 入短销孔内; 工艺孔被可拆卸的工艺孔堵头 24封闭。
试验操作时, 先将两个螺母旋合至轴套上的两段螺纹处, 把短销 10插入左螺母 8、 右 螺母 11上的短销孔内, 使得两个螺母互为周向定位; 然后将 2组机械密封的动环座 77、 弹簧 76、 托环 75、 动环 0形圈 74、 动环 73对称装至轴套 5上; 将两个带静环 0形圈 71 的静环 72分别装入 2个端盖的中心孔, 再将带有静环 72的一个端盖 (如左侧的左端盖) 连接于工作腔 18的一端面(如左侧的左端面)上, 移动工作腔 18, 使工作腔 18穿过主轴 4, 再将装有两个螺母、 动环 73等的轴套 5穿套在主轴 4上, 盖上带有静环 72的另一个 端盖(如右侧的右端盖),把该另一个端盖连接于工作腔 18的另一端面(如右侧的右端面); 主轴 4及轴套 5分别穿出两个端盖。
将工艺轴穿过端盖上的工艺孔插入螺母上的短销孔, 防止螺母转动, 然后转动轴套 5, 带动与轴套旋合的两个螺母相背而行 (两个螺母之间的距离逐渐增大), 推动 2 组机械密 封的动环座 77通过弹簧 76、 托环 75分别压向动环 0形圈 74和动环 73, 直至动环 73压 紧静环 72, 获得一定的端面比压; 当然, 如果反方向旋转轴套 5带动与其旋合的两个螺母 相向而行 (两个螺母之间的距离逐渐减小), 弹簧 76从压缩状态向自由状态恢复, 端面比 压降低直至零或动、 静环脱开; 旋转轴套 5时, 两个螺母相对于主轴 4只轴向移动、 不转 动。
由于轴套 5在主轴上无轴向定位, 当轴套 5中心横截面的初始位置与工作腔 18中心 横截面不重合, 即轴套 5中心横截面的初始位置与两个端盖上的静环 72端面距离不等时, 旋转轴套 5带动与其旋合的两个螺母相背移动, 推动 2组机械密封的动环座 77通过弹簧 76、 托环 75分别压向动环 0形圈 74和动环 73, 先压至静环 72的一组机械密封将推动轴 套 5向另一组机械密封方向移动, 直至另一组机械密封的动环 73、 静环 72接触, 然后, 两组机械密封的端面比压一同增加。 因此, 旋转轴套 5, 能够使轴套 5 自动对中, 并使 2 组机械密封获得相同的初始端面比压。 托环 75与动环 73之间的动环 0形圈 74保证了动 环与轴套之间的密封。
之后, 在主轴上对应于轴套的 U形开口 23处装上传动销, 拆下工艺轴, 用工艺堵头 密封工艺孔。 利用外接的介质加载与循环系统往工作腔内注入一定压力的试验介质。
然后驱动主轴转动, 主轴通过传动销带动轴套转动。 因为只能相对于轴套轴向移动而 不能转动, 所以动环座就随轴套转动, 带动动环就压紧在静环上作相对于静环的转动。 由 于套装在主轴上的轴套与主轴之间的摩擦扭矩很小, 端面摩擦扭矩通过轴套基本毫无损失 地传递给了主轴。 通过测量轴套或者主轴受到的扭矩即可得到动环与静环之间的摩擦扭矩 (机械密封的端面摩擦扭矩)。
为了能够测得机械密封的端面摩擦扭矩, 在 U形开口侧壁与传动销之间设置用于检测 U形开口侧壁与传动销之间作用力大小的径向力传感器。
通过径向力传感器测得 U形开口侧壁与传动销之间的作用力,把该作用力乘以力臂(力 的作用点到轴套轴线的距离) 即可得到主轴或轴套受到的扭矩。
通过对从端盖的中心孔流出的液体称量, 可得出机械密封的泄漏量。
因此, 本发明的有益效果是:
( 1 ) 采用贯穿工作腔的轴套安装 2组待测机械密封, 使得压力介质作用在 2组机械 密封上引起的轴向力和弹簧力自行平衡, 避免了压力介质在轴端产生的轴向力, 适用于各 种压力工况、 各种尺寸系列, 包括高压工况大直径机械密封的性能试验。
( 2 ) 轴套与主轴间隙配合, 在轴上无轴向定位, 实现了安装于轴套上的机械密封在 工作腔内的自动调节对中。 当轴套中心横截面的初始位置与工作腔中心横截面不重合, 即 轴套中心横截面的初始位置与左、 右端盖上的静环端面距离不等时, 旋转轴套带动与其旋 合的两个螺母相背移动, 推动 2组机械密封的动环座 11通过弹簧、 托环分别压向动环 0 形圈和动环, 先压至静环的一组机械密封推动轴套向另一组机械密封方向移动, 直至两组 机械密封的端面比压相同为止。
( 3 )实现了机械密封端面摩擦扭矩的精确测量。 2组机械密封安装在间隙配合于主轴 的轴套上, 端面摩擦扭矩通过轴套毫无损失地传递给了主轴。 通过径向力传感器测得的力 再经计算得出端面摩擦扭矩, 保证了机械密封端面摩擦扭矩测量的精确性。
( 4) 2组建立有一定端面比压的待测机械密封, 构成了主轴的软支承, 增加了悬臂式 主轴运行的稳定性。
( 5 )采用 2组机械密封积累的泄漏量的平均值来表征单组机械密封的泄漏量, 采用 2 组机械密封端面摩擦扭矩的平均值作为单组机械密封的端面摩擦扭矩, 减少了随机性对测 量带来的影响。
( 6 ) 装拆方便。 把 2组机械密封装上轴套后再装入工作腔, 通过旋转轴套使 2组机 械密封的端面比压平衡, 就确定了轴套在主轴上及机械密封在工作腔中的位置; 打开右端 盖, 拆下主轴右端上的传动销, 便可拆下轴套及其上面的机械密封。
( 7 ) 通过更换不同结构尺寸的轴套, 使得轴套与待测机械密封的型号、 尺寸匹配, 可以进行不同尺寸型号机械密封的性能试验。
上述的机械密封性能试验装置, 用于检测静环 72 所受轴向力大小的至少两个轴向力 传感器 14穿过端盖, 并和与动环 73相对的静环 72背面的接触; 所述轴向力传感器 14均 布在静环 72的周向。 工作腔内无介质时, 设置在一个端盖 13上的支承一个静环 72的各 轴向力传感器 14轴向承受维系动环 73和静环 72贴合的弹簧力; 工作腔内充注压力介质 后, 支承一个静环 72的各轴向力传感器 14轴向承受弹簧力以及压力介质在单组机械密封 引起的轴向力之和。 通过轴向力传感器, 能准确测量机械密封初始弹簧比压和监测加载后 运行中的端面比压变化。
上述的机械密封性能试验装置, 短销 10 与两个螺母上的短销孔均为间隙配合, 以减 小两个螺母相对短销轴向移动的阻力。
上述的机械密封性能试验装置, 动环座 77与轴套 5通过导向平键 12相连。
上述的机械密封性能试验装置, 螺母上开有导向孔内, 导向孔的轴线平行于轴套的轴 线; 穿过工艺孔的工艺轴伸入到短销孔内或者伸入到导向孔内。 工艺孔、 导向孔和短销孔 均以轴套轴线对称。
上述的机械密封性能试验装置, 轴套 5以其中心横截面对称; 两个待测机械密封对称 布置在轴套 5的中心横截面的两侧。 这样轴套和两个待测机械密封均以轴套 5的中心横截 面对称, 使得压力介质作用在 2组机械密封上引起的轴向力和弹簧力自行平衡, 避免了压 力介质在主轴或轴套上产生轴向力。
上述的机械密封性能试验装置, 端盖上开设有与中心孔同心的环槽, 构成泄漏腔 16, 环槽底部开设切线方向的导流孔 17, 用于机械密封的泄漏量的收集和排放。
上述的机械密封性能试验装置, 所述的径向力传感器为无线径向力传感器。
上述的机械密封性能试验装置, 主轴 4通过轴承箱 3、 联轴器 2与电机 1相连, 所述 电机 1由变频调速器控制, 实现速度调节。
附图说明
图 1为一种机械密封性能试验装置的轴面剖视图。
图 2是图 1中的轴套、 待测机械密封等放大示意图。
图 3为待测机械密封安装调整过程中的一种机械密封性能试验装置轴面剖视图。
图 4为一种机械密封性能试验装置的 A-A面剖视图。
图中: 1-电机; 2-联轴器; 3-轴承箱; 4-主轴; 5-轴套; 6-左端盖; 7-待测机械密封 ( 71-静环 0形圈; 72-静环; 73-动环; 74-动环 0形圈; 75-托环; 76-弹簧; 77-动环座); 8-左螺母; 9-短销孔堵头; 10-短销; 11-右螺母; 12-导向平键; 13-右端盖; 14-轴向力 传感器; 15-传动销; 16-泄漏腔; 17-导流孔; 18-工作腔; 19-拖板; 20-支架; 22-工艺 轴; 23-U形开口; 24-工艺孔堵头; 25-导向孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
为进一步了解本实用新型的内容、 特点及功效, 兹例举以下实施例, 并配合附图详细 说明如下:
图 1、 2示出了一种机械密封性能试验装置, 包括电机 1、 联轴器 2、 轴承箱 3、 主轴 4、 传动销 15、 轴套 5、 左端盖 6、 工艺孔堵头 24、 工艺轴 22、 轴向力传感器 14、 待测机 械密封 (静环 0形圈 71、 静环 72、 动环 73、 动环 0形圈 74、 托环 75、 弹簧 76、 动环座 77)、 导向平键 12、左螺母 8、右螺母 1 1、 短销 10、 短销孔堵头 9、 工作腔 18、右端盖 13、 拖板 19、 支架 20。
轴套 5为关于中心横截面的对称结构, 两端在同一母线上分别开设一 U形开口 23, 中 部有两段螺距相等、 旋向相反的单线螺纹 (与左螺母 8 旋合的为左旋螺纹, 与右螺母 11 旋合的为右旋螺纹)。 轴套 5上背对背安装左螺母 8、 右螺母 11、 短销 10、 短销孔堵头 9、 导向平键 12以及 2组尺寸相同的待测机械密封的动环座 77、 弹簧 76、 托环 75、 动环 0形 圈 74和动环 73。 轴套 5与主轴 4为间隙配合, 并随主轴 4穿过左端盖 6、 工作腔 18及右 端盖 13。轴套 5上的动环 73与安装在左端盖 6、右端盖 13上 2组待测机械密封的静环 72 相对。 静环 72与左端盖 6、 右端盖 13之间采用静环 0形圈 71密封, 设置于左端盖和右端 盖上的各 3个轴向力传感器 14分别与两个静环 72的背面接触; 在轴向对静环起到支承作 用。 短销孔开在左螺母 8和右螺母 11上; 短销孔有两个, 以轴套的轴线对称。 两个短销 10分别设置在两个短销孔内, 每个短销同时伸入左螺母 8和右螺母 11上的短销孔内, 左 螺母 8和右螺母 11用短销 10连接互为周向定位, 短销 10与短销孔为间隙配合, 用短销 孔堵头 9轴向限位防止短销从短销孔内脱落。 导向孔 25开在左螺母 8和右螺母 11上; 导 向孔有两个, 以轴套的轴线对称。 两个端盖各开有供工艺轴 22 穿过的工艺孔, 两个工艺 孔以轴套的轴线对称。 工艺孔被可拆卸的工艺孔堵头 24封闭。 待测机械密封的动环座 77 与轴套 5之间用导向平键 12周向定位。 旋转轴套 5时, 将两根工艺轴 22穿过左端盖 6和 右端盖 13上的工艺孔并伸入到两个导向孔 25内, 如图 3、 4所示; 顺时针旋转轴套 5带 动与其旋合的左螺母 8和右螺母 11分别等距离地向左、 向右移动, 推动 2组机械密封的 动环座 77通过弹簧 76、 托环 75分别压向动环 0形圈 74和动环 73, 直至压紧静环 72, 获 得一定的端面比压。
将传动销 15固定在轴套 5两端的 U形开口 23处的主轴 4上, 周向定位轴套 5, 通过 径向力传感器测得 U形开口侧壁与传动销之间的作用力, 把该作用力乘以力臂 (力的作用 点到轴套轴线的距离) 即可得到轴套 (主轴) 受到的扭矩。
左端盖 6、 右端盖 13上开设有与中心孔同心的环槽, 构成泄漏腔 16, 环槽底部开设 切线方向的导流孔 17, 用于机械密封的泄漏量的收集和排放。采用 2组机械密封在泄漏腔 16中积累的泄漏量的平均值来表征机械密封的泄漏量。采用径向力传感器测得的作用力再 经计算所得的 2组机械密封端面摩擦扭矩的平均值作为单组机械密封的端面摩擦扭矩。 采 用在左端盖 6、 右端盖 13上沿周向均匀设置的型号相同、 其测力点距左、 右端盖相应的端 面等高的 3个轴向力传感器 14测量动环 73、 静环 72贴合的端面比压。
逆时针旋转轴套 5带动与其旋合的左螺母 8和右螺母 11分别等距离地向右、 向左移 动, 弹簧 76 从压缩状态向自由状态恢复, 端面比压降低直至零或动、 静环脱开; 旋转轴 套 5时, 左螺母 8和右螺母 11相对于主轴 4只移动、 不转动。
通过变频调速器对电机 1的控制, 实现主轴 4在不同转速下工作。 通过改变轴套 5的 结构尺寸, 能进行不同尺寸型号机械密封的性能试验。
图 3为待测机械密封安装调整过程中的一种机械密封性能试验装置轴面剖视图。 与主 轴 4间隙配合的轴套 5, 在主轴上无轴向定位。 当轴套 5中心横截面的初始位置与工作腔 18中心横截面不重合, 即轴套 5中心横截面的初始位置与左端盖 6、 右端盖 13上的静环 72端面距离不等时,将工艺轴 22插入左螺母 8和右螺母 11的短销孔以及左端盖 6和右端 盖 13的工艺孔中, 顺时针旋转轴套 5带动与其旋合的左螺母 8和右螺母 11分别等距离地 向左、 向右移动, 推动 2组机械密封的动环座 77通过弹簧 76、 托环 75分别压向动环 0形 圈 74和动环 73,先压至静环 72的一组机械密封将推动轴套 5向另一组机械密封方向移动, 直至另一组机械密封的动环 73、 静环 72接触, 然后, 2组机械密封的端面比压一同增加。
试验操作时, 先将左螺母 8、 右螺母 11旋合至轴套 5中部的螺纹处, 把短销 10插入 左螺母 8、 右螺母 11上的孔内, 再旋入短销孔堵头 11, 构成左螺母 8、 右螺母 11互为周 向定位。然后, 将导向平键 12、机械密封的动环座 77、 弹簧 76、托环 75、动环 0形圈 74、 动环 73对称装至轴套 5上; 将带静环 0形圈 71的静环 72分别装入左端盖 6、 右端盖 13, 再将带有轴向力传感器 14和静环 72的左端盖 6用螺栓连接于工作腔 18的左端面上, 移 动工作腔 18, 使左端盖 6、 工作腔 18穿过主轴 4, 再将装有左螺母 8、 右螺母 11、 导向平 键 12和机械密封动环 73的轴套 5穿套在主轴 4上, 盖上带有轴向力传感器 14和静环 72 的右端盖 13, 并用螺栓连接于工作腔 18的右端面; 此时, 主轴 4及轴套 5穿出右端盖 13。
将工艺轴 22插入左螺母 8和右螺母 11上的导向孔 25以及左端盖 6和右端盖 13的工 艺孔中, 顺时针旋转轴套 5, 使轴套 5自动对中, 并使机械密封获得所需的初始端面比压, 在主轴上对应于轴套的 U形开口 23处装上传动销 15, 拆下工艺轴 22 (当然, 也可把短销 孔堵头 11从短销孔内取出, 把工艺轴 22穿过左端盖 6和右端盖 13上的工艺孔并插入左 螺母 8和右螺母 11的上的两个短销孔中, 顺时针旋转轴套 5, 使轴套 5自动对中, 并使机 械密封获得所需的初始端面比压, 在主轴上对应于轴套的 U形开口 23处装上传动销 15, 拆下工艺轴 22, 然后再把短销孔堵头 11插入短销孔内), 在左端盖 6、 右端盖 13上的工 艺孔内拧紧工艺孔堵头 24。利用外接的介质加载与循环系统向工作腔内注入一定压力的试 验介质, 通过轴向力传感器 14可获得机械密封的工作端面比压。
启动电机 1, 调节变频器, 使机械密封在所需转速下工作, 通过径向力传感器测得作 用力和对在泄漏腔 16中积累经导流孔 17流出的液体称量, 可得出机械密封的端面摩擦扭 矩和泄漏量。
通过径向力传感器间接测得的扭矩 (径向力传感器测得的作用力乘以力臂 (力的作用 点到轴套轴线的距离)) 与通过弹簧 76、 动环座 77传递给轴套 5的机械密封动环 73、 静 环 72的端面摩擦扭矩相等, 采用径向力传感器间接测得的 2组机械密封端面摩擦扭矩的 平均值作为单组机械密封的端面摩擦扭矩。 如果只在一个传动销上设置径向力传感器, 通 过该径向力传感器间接测得的扭矩除以 2即是单组机械密封的端面摩擦扭矩。 如果在两个 传动销上各设置一个径向力传感器, 那么两个径向力传感器间接测得的扭矩之和再除以 2 即是单组机械密封的端面摩擦扭矩。
本发明具有的优点和积极效果是:
( 1 ) 采用贯穿工作腔的关于中心横截面结构对称的轴套安装 2 组相同尺寸的待测机 械密封, 使得压力介质作用在 2组机械密封上引起的轴向力和弹簧力自行平衡, 避免了压 力介质在轴端产生的轴向力, 适用于各种压力工况、 各种尺寸系列, 包括高压工况大直径 机械密封的性能试验。
( 2 ) 轴套与主轴间隙配合, 在轴上无轴向定位, 实现了安装于轴套上的机械密封在 工作腔内的自动调节对中。 当轴套中心横截面的初始位置与工作腔中心横截面不重合, 即 轴套中心横截面的初始位置与左、 右端盖上的静环端面距离不等时, 旋转轴套带动与其旋 合的左螺母和右螺母分别等距离地向左、向右移动,推动 2组机械密封的动环座通过弹簧、 托环分别压向动环 0形圈和动环, 先压至静环的一组机械密封推动轴套向另一组机械密封 方向移动, 直至两组机械密封的端面比压相同为止。
( 3 )实现了机械密封端面摩擦磨损扭矩的精确测量。 2组机械密封安装在间隙配合于 主轴的轴套上, 端面摩擦磨损扭矩通过轴套毫无损失地传递给设置在主轴上位于轴套两端 U形开口中的传动销, 保证了机械密封端面摩擦扭矩测量的精确性。
( 4 ) 在左、 右端盖上设置的轴向力传感器, 能准确测量加载机械密封初始弹簧比压 和监测运行中的端面比压变化。 ( 5 ) 采用 2组尺寸相同、 端面比压相同的机械密封一起试验, 采用 2组机械密封积 累的泄漏量的平均值来表征单组机械密封的泄漏量, 采用 2组机械密封端面摩擦扭矩的平 均值作为单组机械密封的端面摩擦扭矩, 减少了随机性对测量带来的影响。

Claims

权利要求书
1. 一种机械密封性能试验装置, 包括主轴 (4)、 两端具有端盖的工作腔 (18)、 2 组 待测机械密封; 每个待测机械密封包括静环 0形圈 (71 )、 静环 (72)、 动环 (73)、 动环 0 形圈 (74)、 托环 (75)、 弹簧 (76)、 动环座 (77); 动环 (73) 与动环座 (77) 在轴向滑 动在周向定位相连, 在动环座 (77)与动环 (73)之间依次设置有弹簧(76)、 托环 (75)、 动环 0形圈 (74); 托环 (75) 与动环座 (77) 在轴向滑动连接; 静环 (72) 通过设置在 静环(72)外周上的静环 0形圈(71 )与端盖上的中心孔密封相连; 静环(72)与动环(73) 在轴向相对; 其特征在于:
与主轴 (4) 间隙配合的轴套 (5 ) 套装在主轴 (4) 上, 轴套 (5) 穿过工作腔 (18) 两端的端盖; 轴套 (5) 伸出端盖的两端开设有在同一母线上的 U形开口 (23), 在对应于 U形开口 (23) 处的主轴 (4) 上设置有传动销; 轴套 (5) 中部有两段螺距相等、 旋向相 反的螺纹; 两个螺母分别与所述螺纹配合; 与轴套 (5 ) 轴线平行的短销 (10 ) 同时伸入 在两个螺母上所开的短销孔内; 两个螺母的背侧分别是两个待测机械密封中的动环座 ( 77); 动环座 (77) 与轴套在轴向滑动在周向定位相连; 静环 (72)、 动环 (73) 均环绕 轴套;
在 U形开口侧壁与传动销之间设置有用于检测 U形开口侧壁与传动销之间作用力大小 的径向力传感器; 在至少一个端盖上开有供工艺轴穿过的工艺孔, 穿过工艺孔的工艺轴伸 入短销孔内; 工艺孔被可拆卸的工艺孔堵头 (24) 封闭。
2. 如权利要求 1 所述的机械密封性能试验装置, 其特征是: 用于检测静环 (72) 所 受轴向力大小的至少两个轴向力传感器(14)穿过端盖,并和与动环(73)相对的静环(72) 的背面接触; 所述轴向力传感器 (14) 均布在静环 (72) 的周向。
3. 如权利要求 1 所述的机械密封性能试验装置, 其特征是: 短销 (10) 与两个螺母 上的短销孔均为间隙配合。
4. 如权利要求 1所述的机械密封性能试验装置, 其特征是: 动环座(77)与轴套(5) 通过导向平键 (12) 相连。
5. 如权利要求 1 所述的机械密封性能试验装置, 其特征是: 螺母上开有导向孔内, 导向孔的轴线平行于轴套的轴线; 穿过工艺孔的工艺轴伸入到短销孔内或者伸入到导向孔 内。
6. 如权利要求 5 所述的机械密封性能试验装置, 其特征是: 工艺孔、 导向孔和短销 孔均以轴套轴线对称。
7. 如权利要求 1所述的机械密封性能试验装置, 其特征是: 轴套 (5) 以其中心横截 面对称; 两个待测机械密封对称布置在轴套 (5) 的中心横截面的两侧。
8. 如权利要求 1 所述的机械密封性能试验装置, 其特征是: 端盖上开设有与中心孔 同心的环槽, 构成泄漏腔 (16), 环槽底部开设切线方向的导流孔 (17), 用于机械密封的 泄漏量的收集和排放。
9. 如权利要求 1 所述的机械密封性能试验装置, 其特征是: 所述的径向力传感器为 无线径向力传感器。
10. 如权利要求 1所述的机械密封性能试验装置,其特征是:主轴(4)通过轴承箱(3)、 联轴器 (2) 与电机 (1 ) 相连, 所述电机 (1 ) 由变频调速器控制, 实现速度调节。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103267613B (zh) * 2013-05-06 2015-08-19 南京林业大学 一种机械密封性能试验装置
CN104655342B (zh) * 2015-01-15 2017-07-14 南京林业大学 基于自供电和无线数据传输的机械密封端面摩擦扭矩测量装置
CN105092129B (zh) * 2015-07-09 2018-07-24 广东肯富来泵业股份有限公司 一种旋转机械的轴向力测试装置及其测试方法
IT201700029982A1 (it) * 2017-03-17 2018-09-17 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Tenuta a gas
CN107505124B (zh) * 2017-08-02 2018-09-04 大连理工大学 一种精确控制横向载荷松脱试验机
WO2019090666A1 (zh) * 2017-11-10 2019-05-16 苏州富强科技有限公司 异形元器件高压水密性功能测试仪
CN108871676A (zh) * 2018-05-16 2018-11-23 无锡优尼科密封技术有限公司 一种机械密封试验装置
US10883900B2 (en) * 2018-11-29 2021-01-05 Kaydon Ring & Seal, Inc. Shaft assembly for a high-speed test rig
CN109612655B (zh) * 2018-12-10 2021-01-15 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种轴间密封动态试验装置
CN109932169B (zh) * 2019-04-08 2020-05-29 浙江大学 一种密封环轴线偏角可调的机械密封试验装置
CN109916570B (zh) * 2019-04-11 2019-12-20 重庆大学 密封性能试验机
CN110360147B (zh) * 2019-07-22 2020-06-30 中国原子能科学研究院 用于主循环钠泵的机械密封装置
CN110887646B (zh) * 2019-11-08 2021-04-13 北京航天时代光电科技有限公司 一种用于载人航天水处理系统的机械密封的性能测试试验装置
CN110736593A (zh) * 2019-11-19 2020-01-31 重庆前卫科技集团有限公司 直接传动组质量检测方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2234529Y (zh) * 1995-05-31 1996-09-04 中国石化前郭炼油厂 一种液体双端面机械密封
CN1308002A (zh) * 2001-01-19 2001-08-15 四川明达船用密封有限公司 高速飞船艉轴密封装置
CN2833188Y (zh) * 2005-08-17 2006-11-01 胡滨 便拆式机械密封件
CN201448441U (zh) * 2009-08-24 2010-05-05 江苏华阳重工科技股份有限公司 不受深水压力影响的机械密封装置
CN202420794U (zh) * 2012-02-20 2012-09-05 南京林业大学 一种新型机械密封性能试验装置
CN102680175A (zh) * 2012-04-27 2012-09-19 大连华阳光大密封有限公司 一种接触式高速机械密封试验装置
CN102913475A (zh) * 2011-08-05 2013-02-06 韩乐工 一种双端面机械密封
CN103267613A (zh) * 2013-05-06 2013-08-28 南京林业大学 一种机械密封性能试验装置
CN203203760U (zh) * 2013-05-06 2013-09-18 南京林业大学 一种机械密封性能试验装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4407171A (en) * 1981-07-10 1983-10-04 Hasha Malvern M Apparatus and method for hydrostatically testing sealing face surfaces of tubular joints
CN2039370U (zh) * 1988-10-07 1989-06-14 天津克兰密封有限公司 旋转轴用密封装置试验台
EP0454374B1 (en) * 1990-04-23 1994-12-21 Tanken Seiko Kabushiki Kaisha Method of predicting abnormality of mechanical seal and apparatus for predicting the same
JPH0772590B2 (ja) * 1992-07-31 1995-08-02 株式会社フクハラ メカニカルシールの洩れ量検出器
DE19724308A1 (de) * 1997-06-09 1998-12-10 Burgmann Dichtungswerk Feodor Diagnosesystem für Gleitringdichtung
US20010030396A1 (en) * 1997-08-20 2001-10-18 John Crane Inc. Monitoring seal system
US6142478A (en) * 1998-02-06 2000-11-07 John Crane Inc. Gas lubricated slow speed seal
DE29823046U1 (de) * 1998-12-24 1999-04-22 Hengst Walter Gmbh & Co Kg Dichtprüfbare elektrische Kontaktanordnung
CN2428764Y (zh) * 2000-07-03 2001-05-02 南京化工学校 弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置
DE10314923B4 (de) * 2003-04-01 2007-03-22 Carl Freudenberg Kg Einrichtung zur Erfassung einer Leckage
CN100535627C (zh) * 2006-03-27 2009-09-02 南京化工职业技术学院 多参数可测控高转速机械密封性能试验装置
JP5285147B2 (ja) * 2008-05-21 2013-09-11 ジョン クレーン インコーポレーテッド シール監視及び制御システム
US8527214B2 (en) * 2008-10-26 2013-09-03 Michael N. Horak System and method for monitoring mechanical seals
DE202009008089U1 (de) * 2009-06-10 2009-08-20 Burgmann Industries Gmbh & Co. Kg Gleitringdichtung mit Reibungsüberwachungseinrichtung
CN202153167U (zh) * 2011-02-23 2012-02-29 南京林业大学 机械密封端面摩擦扭矩测量系统
US9873568B2 (en) * 2011-08-11 2018-01-23 Mol Belting Systems, Inc. Cleaning-in-place system and seal monitoring
CN102589821B (zh) * 2012-02-20 2014-07-02 南京林业大学 一种机械密封性能试验装置
CN202614472U (zh) * 2012-05-14 2012-12-19 山东双环密封科技有限公司 一种机械密封件密封性能试验机

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2234529Y (zh) * 1995-05-31 1996-09-04 中国石化前郭炼油厂 一种液体双端面机械密封
CN1308002A (zh) * 2001-01-19 2001-08-15 四川明达船用密封有限公司 高速飞船艉轴密封装置
CN2833188Y (zh) * 2005-08-17 2006-11-01 胡滨 便拆式机械密封件
CN201448441U (zh) * 2009-08-24 2010-05-05 江苏华阳重工科技股份有限公司 不受深水压力影响的机械密封装置
CN102913475A (zh) * 2011-08-05 2013-02-06 韩乐工 一种双端面机械密封
CN202420794U (zh) * 2012-02-20 2012-09-05 南京林业大学 一种新型机械密封性能试验装置
CN102680175A (zh) * 2012-04-27 2012-09-19 大连华阳光大密封有限公司 一种接触式高速机械密封试验装置
CN103267613A (zh) * 2013-05-06 2013-08-28 南京林业大学 一种机械密封性能试验装置
CN203203760U (zh) * 2013-05-06 2013-09-18 南京林业大学 一种机械密封性能试验装置

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US9631990B2 (en) 2017-04-25

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