全工况机械密封检测试验装置制造方法
【专利摘要】本发明全工况机械密封检测试验装置，由传动装置、机械密封腔模拟装置、储液罐系统装置及电控装置组成，储液罐系统装置由两个控温控压储液罐装置组成，两个控温控压储液罐装置罐体(401)上的输出管路(471)和进液管路(404)分别进行并联；在机械密封腔模拟装置的机械密封腔筒(303)上开设有冲洗液进液孔(331)，在冲洗液进液管(331’)上串联设有流量计(333)和电控调节阀(334)。其可以模拟真实完整的被测机械密封装置实际应用工况，全方面动态的检测机械密封的性能。
【专利说明】全工况机械密封检测试验装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及的是机械密封检测试验装置。它能真实模拟机械密封在实际应用中，在常规运转和事故状态时，机械密封工作腔的工况及流场环境和工况及流场环境的变换，全方面动态的检测、试验机械密封的性能。用于机械密封的研制、检验以及鉴定。
【背景技术】
[0002]目前，符合《GB/T14211-93机械密封试验方法》的机械密封性能测试装置如附图1所示。由传动装置、机械密封腔模拟装置、储液罐装置组成。
[0003]传动装置由电机a带动的变速箱b构成。
[0004]储液罐装置由罐体201、开设在罐体201侧端的进液管202、开设在罐体底端的出液管203、开设在罐体上部侧端的补液管204、开设在罐体上端的进/排气管205，设置在罐体内下部的冷却盘管206其及其进出管207、208构成。
[0005]上述现有技术的储液罐主要起到存储和提供压力介质作用，并能一定程度的对介质冷却，销除机械密封摩擦热对介质的升温，罐内介质压力和温度的调节和维持可控性较差，如要提供高温介质还需要配专门的加热装置配合，所以并不能充分满足提供高温介质使用，也不能满足对介质压力、温度随时变换控制调节，以满足工况变化的转换使用要求。
[0006]机械密封腔模拟装置如附图2所示，由筒体101、轴套102，连接盘108、轴向输送泵送环104、筒体101前端封堵用机械密封装置105构成，在轴套102上固定安装有与筒体101内环面配合的轴向输送轴向泵送环104，在筒体101上泵送环104的左右侧分别开设有介质输出和输入口 109、110。其使用时筒体101固定连接安装在传动装置的变速箱b上，轴套102与变速箱b的输出轴配合安装并通过螺栓固定连接。连接盘108与筒体101的前端固定连接，然后在连接盘103和轴套102上安装由压盖171、静环组件172、动环组件173组成的被测机械密封装置107。
[0007]上述现有技术的机械密腔模拟装置的介质输入口 109与储液罐的出液管203连接，介质输出口 110与储液罐的进液管202连接，筒体101内腔给被测的机械密封装置107提供了一个只有温度和压力的介质工况环境。其轴向输送泵送环104的设置给筒体101内腔的介质入口和出口间提供循环动力，目的是将筒体101内腔中的介质因被测试的机械密封装置107动静环摩擦热带走，而且轴向输送式泵送环104只能应用于对被测机械密封装置107进行单向转动检测工作。另外，连接盘108只起与被测机械密封装置107的压盖171配套连接作用，没有区分泵腔与密封腔，并不能模拟被测机械密封装置107工作腔结构，没有设置冲洗液支路，不能模拟机械密封实际运行冲洗条件，连接盘108不能模拟对被测机械密封装置107进行冲洗的流场工况情况，其由轴向输送泵送环104也不能真实的模拟实际上为离心式径向输出的泵送环的搅动作用。
[0008]上述现有技术只能提供单一恒定测试工况，且测试参数类型有限，自动化控制检测能力低。并不能真实完整的模拟被测械密封装置107工作的密封腔内的介质工况及流场环境，更不能真实完整的模拟被测械密封工作腔内的介质工况及流场产生变换的环境，不能真实模拟机械密封在实际应用中，在常规运转和事故时，机械密封工作腔的工况及流场环境的变换过程。即不能真实模拟机械密封在实际应用中设备常规运转和设备发生事故时，机械密封腔工况及流场环境的不同情况和变换过程，不能对被测试的机械密封装置107进行全工况动态、准确而全面的性能试验和检测。
[0009]上述现有技术不能模拟对密封性能要求极严格的产品测试，如对核二级泵使用的在常规运转以及事故工况环境条件下机械密封全工况动态密封性能试验和检测。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种全工况机械密封检测试验装置。
[0011]它能真实模拟机械密封在实际应用中，在常规运转和事故状态时，机械密封工作腔的工况及流场环境和工况及流场环境的变换，全方面动态的测试验机械密封的性能。
[0012]本发明由传动装置、机械密封腔模拟装置、储液罐系统装置及电控装置组成；
传动装置由电机a带动的变速箱b构成；
机械密封腔模拟装置包括筒体301、轴套302，机械密封腔筒303、径向泵送环304、筒体301前端封堵用机械密封装置305，在轴套302上固定安装与筒体301内环面配合的径向泵送环304，在径向泵送环304的轴套部340上开设有轴向压力平衡通孔341，以使轴向泵送环304左右两侧的介意流通和压力平衡，在筒体301内环面上对应径向泵送环304开设有出液环槽311，在该出液环槽311上与筒体301固定连接设有载面呈锥台形的出液导流块313，对应出液导流块313的前后侧在筒体301上分别开设出液孔314a、314b，导流块313前后侧的两出液孔314a、314b由连接在筒体I上的出液管314’连通汇合，在出液管314’上连接设有散热器318，与导流块313相对在出液环槽311的对侧面上与筒体301固定连接设有载面呈月牙形的导流板315，出液环槽311、出液导流块313、月牙形导流板315形成径向泵送环304的蜗壳形出液流道，在筒体301上远离导流块313前后侧的两出液孔314a、314b开设有进液孔316和进液管316’，在机械密封腔筒303上开设有冲洗液进液孔331，冲洗液进液孔331通过进液管331’与筒体301上的出液管314’连通，在冲洗液进液管331’上串联设有流量计333和电控调节阀334。筒体301上的出液孔314a、314b、进液孔316、径向泵送环304和机械密封腔筒303及其上开设的冲洗液进液孔331形成了真实的被测机械密封装置107应用的密封腔结构和工况流场状况。
[0013]本发明使用时筒体301固定安装在传动装置的变速箱b上，轴套302与变速箱b的输出轴配合安装并通过螺栓固定连接。机械密封腔筒303与筒体301的前端固定连接，然后在机械密封腔筒303和轴套302上安装由压盖171、静环组件172、动环组件173组成的被测机械密封装置107。
[0014]筒体301上的出液孔314a、314b、进液孔316、径向泵送环304和机械密封腔筒303及其上开设的冲液进液孔331形成了真实的被测机械密封装置107应用的密封腔结构和工况流场状况，而且径向泵送环304可以正反向相同工作。通过冲洗进液管331’上串联设的流量计333和电控调节阀334，可以真实的模拟冲洗进液流量情况对被测机械密封装置107密封性能产生的影响状况。在出液管314’上连接设有散热器318是为了将被测机械密封装置107动静环摩擦产生的热量散去，而不影响由出液管314’经储液罐系统循环到进液孔316进入到模拟腔内介质的温度，即销除出液管314’经储液系统循环到进液孔316的介质温度产生逐渐升温现象，保证模拟腔内介质始终处于模拟工况的温度。
[0015]储液罐系统装置由两个控温控压储液罐装置组成，控温控压储液罐装置包括罐体401、开设在罐体401中部侧面上的出液管口 411、开设在罐体401上部侧面上的补液管口412、开设在罐体401上端的进/排气管口 413、开设在罐体401底端的进液管口 414，在罐体401中下部外侧面上设有接触式电加热器402、出液管口 411通过管路411’连接循环泵407的入口、循环泵407的出口端连接有循环管路474、热交换管路475、输出管路471三条管路，循环管路474与热交换管路475并联，并在循环管路474、热交换管路475、输出管路471上分别设有电控阀QV4、QV5、QV1，热交换管路475上串联设有冷却(盘管)换热器406，循环管路474与罐底间连接设有循环回路403，并在循环回路403上设有电控阀QV3，输出管路471及其电控阀QVl控制罐体内的介质对外输出，在罐体401底端的进液管口 414上连接进液管路404，并在该进液管路404上设有电控阀QV2，在罐体401上端的进/排气管口 413上并联有进气管路413a和出气管路413b，并在进气管路413a和出气管路413b上分别设有电控阀QV6、QV7，分别控制高压气体进入罐体内进行加压和罐内超压时排出气体进行减压，在罐体401顶部安装设有压力变送器408和温度变送器409。
[0016]两个控温控压储液罐装置罐体401上的输出管路471和进液管路404分别进行并联。
[0017]本发明通过电控制装置对各管路上的电控阀和电加热器402进行控制，并设置罐内存储的液体的温度和压力，进行自动调温、调压控制。
[0018]本发明温度变送器409传感罐内液体温度，通过电加热器402对罐内介质加温，此时输出管路471电控阀QV1、进液管路404电控阀QV2、热交换管路475电控阀QV5关闭；同时循环回路403电控阀QV3、循环管路474电控阀QV4打开，循环泵407运行对罐内液体进行小循环，直至温度达标，关闭电加热器702和循环泵407。
[0019]如果罐内温度超过设置值，循环管路474电控阀QV4关闭，同时热交换管路475电控阀QV5打开，循环泵407运行，罐内液体经过换热器706进行冷却循环，直至温度达标，关闭循环泵407，并打开循环管路474电控阀QV4，关闭热交换管路475电控阀QV5。
[0020]压力变送器406传感罐内液体压力，如果罐内压力低于要求，此时进气管路413a电控阀QV6打开，使加压气体进入罐内进行增压；如果压力高于要求，出气管路413b电控阀QV7打开，排出罐体内气体降低罐内压力。当罐内液体的温度和压力都达到要求时，即可通过开/闭输出管路471电控阀QVl和进液管路404电控阀QV2实施控制，通过机械密封腔模拟装置的进液管316’和出液管314’对机械密封腔模拟装置输入带压力和温度的液体进行循环。
[0021]本发明控温控压储液罐装置外置式加热器和外置换热器，使水电分离保障了用电安全，并且维修方便，罐体内为空腔没有构件，使得罐内空间无清洁死角，保障了罐内介质的清洁度可以达到RCC-M A级清洁度的要求。
[0022]控温控压储液罐装置采用下进上出的布置方式更加有利于罐内介质混合，保障了罐内介质各处温度均匀。
[0023]而且当介质中需要填加有颗粒物质时，由于在储液罐设有由出液管路411’、循环管路474、循环回路403构成的独立小循环管路，且小循环管路回水口设置在储液罐体底部，在循环泵407循环动力作用下产生的射流将罐底的颗粒被搅动起来，避免了介质中的颗粒沉积，也加强了颗粒的在介质的混合，从而保证输出浓度适中的含颗粒介质。
[0024]本发明控温控压储液罐装置可以存储和制备并对外输出温度、压力可控的液体，提供模拟机械密封装置工作腔的工况，为测试机械密封装置性能提供一个稳定准确的特定工况，提高对机械密封装置检测的精度。
[0025]本发明由于采用了两个控温控压储液罐装置并联，可以随时切换来获得温度和压力工况曲线呈起伏变化的工况。可以实现A-B-C式阶梯变化工况和A-C-B式阶跃变化工况，也可以实现A-C-B-D式等多重变化的工况。
[0026]本发明通过电控装置人机界面设置电机转速变化曲线，系统测控软件设定调整电机转速，从而达到控制主轴转速变化下的机械密封性以测试。
[0027]本发明能通过电控装置控制，可以设定各种工况环境和工况环境的转变。可以模拟提供温度和压力工况曲线呈起伏变化的复杂组合工况，能真实完整的模拟被测机械密封装置实际应用工况，能真实模拟机械密封在实际应用中，在常规运转和事故状态时，机械密封工作腔的工况及流场环境和工况及流场环境的变换，全方面动态的检测机械密封的性能。所测数据可揭示密封腔压力，密封腔温度，主轴转速，轴功率，介质冲洗流量，介质冲洗入口温度，介质冲洗出口温度，冷却水流量等参数。
[0028]本发明可以提供的试验项目包括:基准试验，极限工况试验，耐久试验，杂质试验，热冲击试验，冷冲击试验，恒温、恒转速压力变化试验，恒压、恒转速温度变化试验，恒温、恒压转速变化试验，温度、压力、转速变化试验。
[0029]本发明能充分满足对核二级泵使用的机械密封在常规运转以及事故工况环境条件下，机械密封全工况动态密封性能试验和检测。
[0030]说明书附图
图1是现有技术机械密封检测装置结构示意图。
[0031]图2是现有技术机械密封检测装置的机械密封腔模拟装置结构示意图。
[0032]图3是本发明全工况机械密封检测试验装置结构示意图。
[0033]图4本发明全工况机械密封检测试验装置的机械密封腔模拟装置结构示图。
[0034]图5是图4的A-A剖视图。
[0035]图6是径向泵送环304结构示意图。
[0036]图7是发明全工况机械密封检测试验装置的控温控压储液罐装置结构示意图。【具体实施方式】
[0037]本发明由传动装置、机械密封腔模拟装置、储液罐系统装置及电控装置组成；
传动装置由电机a带动的变速箱b构成；
机械密封腔模拟装置包括筒体301、轴套302，机械密封腔筒303、径向泵送环304、筒体301前端封堵用机械密封装置305，在轴套302上固定安装与筒体301内环面配合的径向泵送环304，在径向泵送环304的轴套部340上开设有轴向压力平衡通孔341，以使轴向泵送环304左右两侧的介意流通和压力平衡，在筒体301内环面上对应径向泵送环304开设有出液环槽311，在该出液环槽311上与筒体301固定连接设有载面呈锥台形的出液导流块313，对应出液导流块313的前后侧在筒体301上分别开设出液孔314a、314b，导流块313前后侧的两出液孔314a、314b由连接在筒体I上的出液管314’连通汇合，在出液管314’上连接设有散热器318，与导流块313相对在出液环槽311的对侧面上与筒体301固定连接设有载面呈月牙形的导流板315，出液环槽311、出液导流块313、月牙形导流板315形成径向泵送环304的蜗壳形出液流道，在筒体301上远离导流块313前后侧的两出液孔314a、314b开设有进液孔316和进液管316’，在机械密封腔筒303上开设有冲洗液进液孔331，冲洗液进液孔331通过进液管331’与筒体301上的出液管314’连通，在冲洗液进液管331’上串联设有流量计333和电控调节阀334。
[0038]储液罐系统装置由两个控温控压储液罐装置组成，控温控压储液罐装置包括罐体401、开设在罐体401中部侧面上的出液管口 411、开设在罐体401上部侧面上的补液管口412、开设在罐体401上端的进/排气管口 413、开设在罐体401底端的进液管口 414，在罐体401中下部外侧面上设有接触式电加热器402、出液管口 411通过管路411’连接循环泵407的入口、循环泵407的出口端连接有循环管路474、热交换管路475、输出管路471三条管路，循环管路474与热交换管路475并联，并在循环管路474、热交换管路475、输出管路471上分别设有电控阀QV4、QV5、QV1，热交换管路475上串联设有冷却(盘管)换热器406，循环管路474与罐底间连接设有循环回路403，并在循环回路403上设有电控阀QV3，输出管路471及其电控阀QVl控制罐体内的介质对外输出，在罐体401底端的进液管口 414上连接进液管路404，并在该进液管路404上设有电控阀QV2，在罐体401上端的进/排气管口 413上并联有进气管路413a和出气管路413b，并在进气管路413a和出气管路413b上分别设有电控阀QV6、QV7，分别控制高压气体进入罐体内进行加压和罐内超压时排出气体进行减压，在罐体401顶部安装设有压力变送器408和温度变送器409 ;两个控温控压储液罐装置罐体401上的输出管路471和进液管路404分别进行并联。
【权利要求】
1.全工况机械密封检测试验装置，由传动装置、机械密封腔模拟装置、储液罐系统装置及电控装置组成，传动装置由电机(a)带动的变速箱(b)构成，其特征是: 储液罐系统装置由两个控温控压储液罐装置组成，控温控压储液罐装置包括罐体(401)、开设在罐体(401)中部侧面上的出液管口(411)、开设在罐体(401)上部侧面上的补液管口(412)、开设在罐体(401)上端的进/排气管口(413)、开设在罐体(401)底端的进液管口(414)，在罐体(401)中下部外侧面上设有接触式电加热器(402)、出液管口(411)通过管路(411’)连接循环泵(407)的入口、循环泵(407)的出口端连接有循环管路(474)、热交换管路(475)、输出管路(471)三条管路，循环管路(474)与热交换管路(475)并联，并在循环管路(474)、热交换管路(475)、输出管路(471)上分别设有电控阀)QV4、QV5、QV1)，热交换管路(475)上串联设有冷却换热器(406)，循环管路(474)与罐底间连接设有循环回路(403)，并在循环回路(403)上设有电控阀(QV3)，输出管路(471)及其电控阀(QVl)控制罐体内的介质对外输出，在罐体(401)底端的进液管口(414)上连接进液管路(404)，并在该进液管路(404)上设有电控阀(QV2)，在罐体(401)上端的进/排气管口(413)上并联有进气管路(413a)和出气管路(413b)，并在进气管路(413a)和出气管路(413b)上分别设有电控阀(QV6、QV7)，分别控制高压气体进入罐体内进行加压和罐内超压时排出气体进行减压，在罐体(401)顶部安装设有压力变送器(408)和温度变送器(409);两个控温控压储液罐装置罐体(401)上的输出管路(471)和进液管路(404)分别进行并联。
2.根据权利要求1所述的全工况机械密封检测试验装置，其特征是: 机械密封腔模拟装置包括筒体(301)、轴套(302)，机械密封腔筒(303)、径向泵送环(304)、筒体(301)前端封堵用机械密封装置(305)，在轴套(302)上固定安装与筒体(301)内环面配合的径向泵送环(304)，在径向泵送环(304)的轴套部(340)上开设有轴向压力平衡通孔(341)，以使轴向泵送环(304)左右两侧的介意流通和压力平衡，在筒体(301)内环面上对应径向泵送环(304)开设有出液环槽(311)，在该出液环槽(311)上与筒体(301)固定连接设有载面呈锥台形的出液导流块(313)，对应出液导流块(313)的前后侧在筒体(301)上分别开设出液孔(314a、314b)，导流块(313)前后侧的两出液孔(314a、314b)由连接在筒体(I)上的出液管(314’ )连通汇合，在出液管(314’ )上连接设有散热器(318)，与导流块(313)相对在出液环槽(311)的对侧面上与筒体(301)固定连接设有载面呈月牙形的导流板(315)，出液环槽(311)、出液导流块(313)、月牙形导流板(315)形成径向泵送环(304)的蜗壳形出液流道，在筒体(301)上远离导流块(313)前后侧的两出液孔(314a、314b)开设有进液孔(316)和进液管(316’)，在机械密封腔筒(303)上开设有冲洗液进液孔(331)，冲洗液进液孔(331)通过进液管(331’)与筒体(301)上的出液管(314’)连通，在冲洗液进液管(331’ )上串联设有流量计(333)和电控调节阀(334)。
【文档编号】G01M3/00GK103808466SQ201410027079
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】刘铁峰, 纪德宏, 梅义宽, 何德贵, 黄艳东, 方明欣, 滕朋 申请人:丹东克隆集团有限责任公司