一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置,属于液体润滑机械密封实验装置领域。其特征在于所述装置包括实验台架、密封腔、高速摄像机、驱动系统和测试系统。密封腔装置包括主腔体和两套密封装置(一套实验密封，一套工作密封)，密封件包括动环、静环、弹簧、推环、O形圈和弹簧座；驱动装置包括调频电机、转轴支座、转轴，转轴的末端与实验密封件动环连接；测试装置为压电超声换能器片，所述的换能器均与所述的数据采集测试系统连接。本实用新型有益效果是可直观观测润滑液膜的空化现象，准确测定非接触式密封端面的接触程度。
【专利说明】
一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置，结构简单、操作方便，同时能够对非接触式机械密封动、静环端面接触程度精确测定，属于液体润滑机械密封实验装置领域。
【背景技术】
[0002]机械密封被广泛应用于离心栗、反应釜、压缩机等设备的转轴。机械设备生产的连续性，对机械密封性能提出了更高的要求。众所周知非接触式机械密封是在密封端面上设置动压槽，工作期间使端面间形成膜压，保持动、静环端面的分离，无摩擦磨损。但是端面液膜空化现象广泛发生，其产生机理及对密封性能的影响规律并未得到充分认知，由于密封端面流体膜发生空化或相态变化，液膜不能稳定存在，密封端面摩擦加剧，可能造成密封发生失稳失效。在目前已知的传统机械密封实验装置中，(一)实验用密封件基本位于密封腔体内部，同时也没有选择透明材料制作密封环，难以进行直接的观测；(二)对于密封端面膜厚的测量大多采用电涡流传感器，应用于监测密封端面的相对位置，并提供反馈信息给控制系统。这种技术可以检测端面接触，但不能测定端面接触的具体程度。
【实用新型内容】
[0003]鉴于此，本实用新型提供了一种全新的开放式实验装置，能够方便、直观的观测空化现象，以此来分析空化的产生机理和更好的了解空化效应对机械密封性能的影响。压电超声换能器通过监测反射波振幅来诊断密封界面的工况，判断端面是否接触，如果发生接触，它则表明接触的程度。
[0004]—种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置，包括实验台架、密封腔、高速摄像机、驱动系统和测试系统，其特征在于:所述的密封腔装置包括主腔体(16)和两套密封装置，分别为实验密封(A)和工作密封;驱动装置包括调频电机(I)、转轴支座(31)及转轴
(10)，转轴的末端与实验密封动环(A4)连接，所述的调频电机和所述的转轴支座均固定在实验台架上;测试装置为压电超声换能器片(25)，所述的换能器片均与数据采集测试系统连接。
[0005]所述的密封腔，设置有前压盖(20)和后压盖(15)，其中前压盖设计为环状，中间镂空的圆与静环大小相适应，利于光线透过;主腔体上、下侧分别设置介质的入口和泄漏孔，同时介质入口孔也可用来测量密封腔内温度及压力。
[0006]所述的实验密封(A)中，静环(A7)位置靠外测，利于观察空化效应;动环(A4)端面上刻有流体动压槽，动环底面与弹簧(A3)的一端连接，所述弹簧的另一端连接在位于其正下方的弹簧座(A2)上。
[0007]所述的压电超声换能器片(25)安装数量可为四个或六个，按圆周成90°或60°分别固定安装在实验密封件静环外壁上对应的位置，与静环(A7)紧密贴合;所述的压电超声换能器生成已知成分的超声剪切波，向密封闭合面方向发射;这些波主要反映端面是否存在完整液膜，如果端面接触，就会有部分的声波被传输过去，导致反射波的振幅降低;越是过度的接触其端面闭合力就越大，导致反射波的振幅就越小;按这种方式，通过监测反射波振幅来诊断密封界面的工况，判断端面是否接触，如果发生接触，继而表明接触的程度。
[0008]所述的电机(I)为变频调速电机，通过变频器即可改变工作主轴的转速，满足在不同转速下对液膜密封空化效应的观察，并进行对比。
[0009]所述的动环、静环、密封腔主腔体以及前压盖均采用透明树脂材料制成，所述的高速摄像机的摄像头对准动、静环形成的密封端面。
[0010]所有所述装置轴线处于实验台架上同一水平位置。
[0011]本实用新型具有的积极效果:
[0012]本实验装置是一种卧式空化可视实验装置，密封腔实验观察部分采用透明树脂材料制作，可直观、方便的观测润滑液膜的空化现象。本实验装置也能够较准确测定密封端面的接触程度，不是仅仅停留在判定端面是否接触。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的实验台主体结构示意图。
[0014]图2是本实用新型的实验用密封件结构局部放大图。
[0015]其中，Al-转轴，A2-弹簧座，A3-弹簧，A4-动环，A5-0形圈，A6-内六角螺钉和螺栓，A7-静环，AS-压电超声换能器。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图所示实施例的【具体实施方式】，对本实用新型的上述内容再作进一步详细说明。
[0017]实施例一
[0018]如图1、图2所示，一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验设备，包括实验台架、密封腔、高速摄像机、驱动系统和测试系统，其特征在于:所述的密封腔装置包括主腔体(16)和两套密封装置，分别为实验密封(A)和工作密封;驱动装置包括调频电机(1)、转轴支座(31)及转轴(10)，转轴的末端与实验密封动环(A4)连接，所述的调频电机和所述的转轴支座均固定在实验台架上;测试装置为压电超声换能器片(25)，所述的换能器片均与数据采集测试系统连接。
[0019]所述的密封腔，设置有前压盖(20)和后压盖(15)，其中前压盖设计为环状，中间镂空的圆与静环大小相适应，利于光线透过;主腔体上、下侧分别设置介质的入口和泄漏孔，同时介质入口孔也可用来测量密封腔内温度及压力。
[0020]所述的实验密封(A)中，静环(A7)位置靠外测，利于观察空化效应;动环(A4)端面上刻有流体动压槽，动环底面与弹簧(A3)的一端连接，所述弹簧的另一端连接在位于其正下方的弹簧座(A2)上。
[0021]所述的压电超声换能器片(25)安装数量可为四个或六个，按圆周成90°或60°分别固定安装在实验密封件静环外壁上对应的位置，与静环(A7)紧密贴合;所述的压电超声换能器生成已知成分的超声剪切波，向密封接触面方向发射;这些波主要反映端面是否存在完整液膜，如果端面接触，就会有部分的声波被传输过去，导致反射波的振幅降低;越是过度的接触其端面闭合力就越大，导致反射波的振幅就越小;按这种方式，通过监测反射波振幅来诊断密封界面的工况，判断端面是否接触，如果发生接触，继而表明接触的程度。
[0022]所述的电机(I)为变频调速电机，通过变频器即可改变工作主轴的转速，满足在不同转速下对液膜密封空化效应的观察，并进行对比。
[0023]所述的动环、静环、密封腔主腔体以及前压盖均采用透明树脂材料制成，所述的高速摄像机的摄像头对准动、静环形成的密封端面。
[0024]所有所述装置轴线处于实验台架上同一水平位置。
[0025]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上述所陈述的具体实例，在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置，包括实验台架、密封腔、高速摄像机、驱动系统和测试系统，其特征在于:所述的密封腔装置包括主腔体(16)和两套密封装置，分别为实验密封(A)和工作密封；驱动装置包括调频电机(I)、转轴支座(31)及转轴(10)，转轴的末端与实验密封动环(A4)连接，所述的调频电机和所述的转轴支座均固定在实验台架上;测试装置为压电超声换能器片(25)，所述的换能器片均与数据采集测试系统连接。2.根据权利要求1所述的一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置，其特征在于:所述的密封腔，设置有前压盖(20)和后压盖(15)，其中前压盖设计为环状，中间镂空的圆与静环大小相适应，利于光线透过;主腔体上、下侧分别设置介质的入口和泄漏孔，同时介质入口孔也可用来测量密封腔内温度及压力。3.根据权利要求1所述的一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置，其特征在于:所述的实验密封(A)中，静环(A7)位置靠外测，利于观察空化效应;动环(A4)端面上刻有流体动压槽，动环底面与弹簧(A3)的一端连接，所述弹簧的另一端连接在位于其正下方的弹簧座(A2)上。4.根据权利要求1所述的一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置，其特征在于:所述的压电超声换能器片(25)安装数量可为四个或六个，按圆周成90°或60°分别固定安装在实验密封件静环外壁上对应的位置，与静环(A7)紧密贴合;所述的压电超声换能器生成已知成分的超声剪切波，向密封闭合面方向发射;这些波主要反映端面是否存在完整液膜，如果端面接触，就会有部分的声波被传输过去，导致反射波的振幅降低;越是过度的接触其端面闭合力就越大，导致反射波的振幅就越小;按这种方式，通过监测反射波振幅来诊断密封界面的工况，判断端面是否接触，如果发生接触，继而表明接触的程度。5.根据权利要求1所述的一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置，其特征在于:所述的电机(I)为变频调速电机，通过变频器即可改变工作主轴的转速，满足在不同转速下对液膜密封空化效应的观察，并进行对比。6.根据权利要求1所述的一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置，其特征在于:所述的动环、静环、密封腔主腔体以及前压盖均采用透明树脂材料制成，所述的高速摄像机的摄像头对准动、静环形成的密封端面。7.根据权利要求1所述的一种可测试密封端面接触程度的空化可视实验装置，其特征在于:所有所述装置轴线处于实验台架上同一水平位置。
【文档编号】G01N29/11GK205679571SQ201620469414
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月20日 公开号201620469414.3, CN 201620469414, CN 205679571 U, CN 205679571U, CN-U-205679571, CN201620469414, CN201620469414.3, CN205679571 U, CN205679571U
【发明人】郝木明, 孙震, 任付军
【申请人】中国石油大学(华东)