专利名称：弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械密封技术领域，尤其是一种比压参数可控制并能检测机械振动的机械密封试验装置。
目前，公知技术中的机械密封试验装置是由电动机、齿轮增速机构、试验机构和测试仪器仪表组成的。主要研究和测量一定温度、压力和速度条件下，端面比压控制在0．2～0．4Mpa范围内机械密封的泄漏率和磨损率。然而，对于具体场合下的机械密封，当端面比压控制在这一较宽范围内任一值时，是难以同时保证其密封能力和使用寿命二方面要求的，尤其是存在振动时更是如此。在不计振动影响的情况下，仅从密封能力考虑，提高端面比压是最为有效的措施，但这将破坏液膜，加剧磨损，缩短使用寿命；若仅考虑使用寿命，使密封处于全液体摩擦状态下，则泄漏量将大大增加，无法保证机泵的密封性能。而对于具体的机械密封，其端面比压主要决定于弹簧比压。因此，选用适宜的工作参数，兼顾两方面的要求是必需的。在存在振动的情况下，振幅的大小对机械密封性能的影响如何，目前还未见诸报道。另外，公知技术中的泄漏率一般都是采用开口量筒来测量的，控制在3～6ml／h，不计因端面摩擦温升汽化损失的介质。但是，对于易燃易爆有毒的介质，其泄漏率就应计入这一因汽化损失的介质。显然，采用开口量筒来测量，其精度是不够的。采用密闭的测漏腔，辅以压差传感器可精确测量被测机械密封泄漏率。
本实用新型的目的是克服上述公知技术中不足之处，提出机械密封在具体机器设备中存在着一个适宜的密封比压的观点，即泄漏率较低(不是指一定要零泄漏，而是指在许可范围内的小值)和使用寿命较长的观点，并在此观点指导下，设计出新型的弹簧比压可控制且机械振幅可检测的机械密封试验装置，为以上观点在生产实践中运用提供装备条件。
为实现上述目的，本实用新型的总体思路是采用大跨度二支点悬臂式密封试验主轴，动态下进行弹簧力加载和振动振幅测量，用被测机械密封作为密封腔动力输入轴的密封件，可试验中低压液体条件下机械密封的密封性能；如对密封腔略作改变，将动力输入轴的密封用另一密封件代替，将被测机械密封和弹簧力加载缸调头安装，并在加载缸活塞端部旋上带有压差测量仪表的测漏腔体，便可很精确地测量机械密封的泄漏率。
本实用新型的技术方案是，该弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置由底座、导轨、拖板、密封腔、电机、联轴器、轴承座、主轴、轴套、液压加载缸、力传感器、扭矩传感器、测振仪、压力表等构成，电机的动力输出轴通过两个联轴器与扭矩传感器和主轴相联接，轴承座支承主轴，电机，轴承座固定在底座上；底座上设置有导轨，导轨上安置拖板，密封腔固定在该拖板上；密封腔上设置有试验介质入口、试验介质出口、压力表和测漏点，密封腔内靠近电机一侧设置有力传感器，该传感器与密封腔体之间设置有密封圈；密封腔近电机一侧面安装有液压加载缸，该液压加载缸的活塞杆顶靠力传感器，该液压加载缸内设置密封圈；电机带动的主轴穿过液压加载缸伸入到密封腔中，轴套套装在主轴上，该轴套端头与主轴呈反向螺纹连接从而将被测机械密封工件压装在轴套端头与力传感器之间，机械密封工件的静环固定在力传感器上，静环与力传感器之间设置密封圈，轴套端头外沿的突起部分嵌入到密封工件端盖上阻挡槽中；在测漏点处，安置荷重传感器；在轴承座处安装测振仪。
为实现上述目的，本实用新型的另一个技术方案是对前述技术方案的调整，即采用轴套底部与主轴呈反向螺纹连接，从而将被测机械密封和弹簧力加载缸调头安装，并对密封腔略作改变，将动力输入轴的密封用另一密封件代替，并在加载缸活塞端部旋上带有微压差测量仪表的测漏腔体，便成为精确地测量机械密封泄漏率方案。
本实用新型的优点是①在动态下可以测量和控制机械密封的弹簧比压，从而计算出端面比压，更好地控制机械密封端面间的磨损，延长其使用寿命；②通过更换轴套，可以检测不同直径的机械密封件的密封性能；③用被测机械密封作为密封腔动力输入轴的密封件，减少了一个泄漏点，有利于密封腔体内介质压力的稳定。④考虑了振动对密封性能的影响。另外，本试验装置装拆密封方便，被试密封尺寸范围大，结构紧凑，通用性强。本实用新型试验装置主要用于机泵用机械密封的密封性能测试，是研究和开发新型机械密封，确定最适宜工作参数以及测定其密封性能的重要手段。
附
图1是本实用新型技术方案一结构示意图。
附图2是本实用新型技术方案一中，轴套、主轴、被测机械密封工件连接结构图。
附图3是本实用新型技术方案二结构示意图。
附图4是本实用新型技术方案二中，轴套、主轴、被测机械密封工件连接结构图。
附图1中，1-导轨，2-试验介质出口，3-拖板，4-密封腔，5-试验介质入口，6-轴套，7-压力表，8-被测机械密封，9-力传感器，10-测漏点，11-液压加载缸，12、15-轴承，13-底座，14-主轴，16、18-联轴器，17-扭矩传感器，19-电机。
附图2中，4-密封腔，20-密封垫，21-轴套端头，22-动环座，23-弹簧，6-轴套，24-动环，25-静环，9-力传感器(静环座)，10-测漏点，11-加载缸，14-主轴。
附图3中，28-放空阀，29-微压差传感器接口，30-泄漏腔，31-加载缸，32-堵头，33-力传感器(静环座)，34-被测机械密封，35-轴套，36-密封腔，37-压力表，38-加液阀，39-密封圈，40-主轴，41、43-轴承，42-底座，44、46-联轴器，45-扭矩传感器，47-电机。
附图4中，29-微压差传感器接口，31-加载缸，48-密封圈，33-力传感器(静环座)，49-密封垫，50-密封圈，51-静环，52-动环，53-轴套，35-轴套，36-密封腔，54-动环座，37-压力表，55-轴套端头，38-加液阀，39-密封圈，40-主轴。
以下结合附图介绍本实用新型的两个实施例实施例一采用附图1、2所示机械密封试验装置对扬子石化公司某厂泵用机械密封进行试验。在本装置中，为测量和调整弹簧比压，将静环座设计成轴向可移式；在静环座与密封腔后的液压加载设备之间，串联一力传感器，用以测量机械密封弹簧力及介质对机械密封的作用力，弹簧力的改变是通过液压加载设备来实现的。主轴由电动机通过变频调速器，实现无级调速；在电机与主轴间，串联一扭矩传感器，用以测量不同工况条件下机械密封摩擦副间的摩擦扭矩。介质压力由加压泵经缓冲罐提供，为保证压力恒定及调整方便，贮罐经由减压阀接入氮气瓶。密封腔的密封，采用被测机械密封作为轴的密封，省去了附加泄漏点。被测机械密封安装在轴套上。在轴承座处安装测振仪，用以测量振动振幅大小对密封性能的影响。该试验装置主要参数为转速0-6000r／min；被试密封压力0-3Mpa；被试密封尺寸范围55-90mm。
具体试验过程如下该泵厂机械密封结焦后的波纹管弹簧比压psp=0．192MPa，使用寿命在3个月左右。采用附图1、2所示机械密封装置模拟工况条件进行试验，在介质压力Ph=0．84MPa，n=2938rpm的条件下，对于K=0．62的波纹管式机械密封，采用水作为试验介质，调节弹簧比压达到结焦后的波纹管弹簧比压psp=0．192MPa，虽然泄漏率q=0．5ml／h是减小了，但摩擦扭矩Mb=1．4128N·m却相应地增大，导致机械密封在不长的工作时间内就失效。同时，测得当弹簧比压psp=0．135MPa，泄漏率q=3ml／h，摩擦扭矩Mb=1．1058N·m，振幅为正负0．3毫米(采用BZ-530型测振仪)工况条件下，此时密封比压较小、泄漏率较小，磨损较小(密封寿命达7个月时间)，可见此工作点为该泵机械密封正常运转的较适宜的工作参数。值得提出的是，本实用新型给出的机械密封试验装置率先在试验过程中一并测量机械振动的振幅，尽管目前尚无法准确地评价机械振动因素对密封参数的直接影响，但这种影响的存在已是一个不争的事实，为此，本试验装置在轴承座上安装测振仪，实际上是将机械振动这一不良因素局限在一个振幅范围内，以保证密封参数测定的有效性。
本实施例主要用于机泵用机械密封的密封性能测试，该试验装置是研究和开发新型机械密封，确定最适宜工作参数以及测定其密封性能的重要手段。由于运行中弹簧力的加载是通过液压加载设备完成的，使得加载力大小平稳且易控制；另外，本试验装置可通过采用不同尺寸的带内螺纹及端面密封的轴套，来适应检测不同尺寸规格的机械密封；此外，本试验装置密封腔的密封，采用被测机械密封件作为轴的密封，无附加泄漏点；再则，被测机械密封的泄漏量采用荷重传感器测量。
实施例二本实施例采用附图3、4所示的密封试验装置对泵用机械密封进行试验。本实施例给出密封试验装置是对实施例一中密封腔略作改变，即将动力输入轴的密封用另一密封件代替，将被测机械密封和弹簧力加载缸调头安装，并在加载缸活塞端部旋上带有压差测量仪表的测漏腔体，便成为精确地测量机械密封泄漏率方案。本实施例试验工况条件的控制选定，机械振动幅度的监测同实施例一，在此不再重复。本实施例中所增加的测漏腔体，使得泄漏的液体和气体均得到收集而不外泄，即在密封腔内的试验介质(包括液体和气体)穿过机械密封静环座和液压加载缸中央的缝隙，进入测漏腔体，通过密闭泄漏腔中的微压差传感器可以精确地测量被测机械密封的泄漏量。本实施例在结构上的这一改进，一方面增加了试验装置泄漏数据的精度，另一方面，也为用于有毒有害机械密封的安全试验和使用工况条件的测定提供了装置保障。
权利要求1.一种弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置，其特征在于该装置由底座、导轨、拖板、密封腔、电机、联轴器、轴承座、主轴、轴套、液压加载缸、力传感器、扭矩传感器、测振仪、压力表等构成，电机的动力输出轴通过两个联轴器与扭矩传感器和主轴相联接，轴承座支承主轴，电机，轴承座固定在底座上；底座上设置有导轨，导轨上设置拖板，密封腔固定在该拖板上；密封腔上设置有试验介质入口、试验介质出口、压力表和测漏点，密封腔内靠近电机一侧设置有力传感器，该传感器与密封腔体之间设置有密封圈；密封腔近电机一侧面安装有液压加载缸，该液压加载缸的活塞杆顶靠力传感器，该液压加载缸内设置密封圈；电机带动的主轴穿过液压加载缸伸入到密封腔中，轴套套装在主轴上，该轴套端头与主轴呈反向螺纹连接从而将被测机械密封工件压装在轴套端头与力传感器之间，机械密封工件的静环固定在力传感器上，静环与力传感器之间设置密封圈，轴套端头外沿的突起部分嵌入到密封工件端盖上阻挡槽中；在测漏点处，安置荷重传感器；在轴承座处安装测振仪。
2.一种弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置，其特征在于该装置由底座、导轨、拖板、密封腔、测漏腔体、电机、联轴器、轴承座、主轴、轴套、液压加载缸、力传感器、扭矩传感器、测振仪、压力表、压差测量仪表等构成，电机的动力输出轴通过两个联轴器与扭矩传感器和主轴相联接，轴承座支承主轴，电机，轴承座固定在底座上；底座上设置有导轨，导轨上设置拖板，密封腔固定在该拖板上；密封腔上设置有试验介质入口、压力表和测漏点，密封腔内远离电机一端设置有力传感器，该传感器与密封腔体之间设置有密封圈；密封腔紧靠近力传感器侧面安装有液压加载缸，该液压加载缸的活塞杆顶靠力传感器，该液压加载缸内设置密封圈；液压加载缸的另一端连接有测漏腔体，该测漏腔体上设置有微压差测量仪表；电机带动的主轴伸入到密封腔中，轴套套装在主轴上，该轴套底部与主轴呈反向螺纹连接，从而将被测机械密封工件压装在轴套端头与力传感器之间，机械密封工件的静环座固定在力传感器上，静环座与力传感器之间设置密封圈，轴套端头外沿的突起部分嵌入到密封工件端盖上阻挡槽中；在测漏点处，安置荷重传感器；在轴承座处安装测振仪。
专利摘要本实用新型涉及一种动态下弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置,其特征是采用大跨度二支点悬臂式密封试验主轴,动态下进行弹簧力加载和振动振幅测量,用被测机械密封作为密封腔动力输入轴的密封件,可试验中低压液体条件下机械密封的密封性能。如对密封腔略作改变,将动力输入轴的密封用另一密封件代替,将被测机械密封和弹簧力加载缸调头安装,并在加载缸活塞端部旋上带有压差测量仪表的测漏腔体,便可很精确地测量机械密封的泄漏率。该装置结构紧凑,密封装拆方便,被试密封尺寸、速度范围大,是研究和开发新型机械密封,确定最适宜工作参数以及测定其密封性能的重要手段。
文档编号G01M3/00GK2428764SQ0022090
公开日2001年5月2日 申请日期2000年7月3日 优先权日2000年7月3日
发明者孙见君 申请人:南京化工学校