一种球面机械密封试验平台的制作方法

专利名称:一种球面机械密封试验平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型是一种球面机械密封试验平台，其由依次连接的驱动电机(35)、转速转矩测量仪(36)、密封装置(37)、高压水管(38)、高压水泵(39)、储水箱(40)组成。本实用新型密封结构新颖，拆装方便，可模拟轴线偏移时机械密封的自调心功能，能在不同转速、潜深、水质、水温、弹簧压力等工况下开展球面机械密封摩擦学性能与密封性能试验，评价密封效果。
【专利说明】
一种球面机械密封试验平台
技术领域
[0001]本实用新型涉及船舶机械密封技术领域，特别是一种密封端面为球面的机械密封试验平台。
【背景技术】
[0002]机械密封由于工作可靠、泄漏量少、使用寿命长、适用范围广等优点，广泛应用于船舶、化工、水利等领域。随着船舶的大型化、自动化和现代化的发展，对尾轴机械密封性能提出了更高要求。目前，船舶尾轴机械密封均为平面密封，当轴线偏移、尾轴承磨损、船体变形发生时，易导致密封平面出现开口，加剧了密封介质的泄漏及静、动环的磨损，严重地影响船舶航行的安全性与可靠性。对于机械密封而言，最重要的问题在于获得低泄漏的同时，如何通过控制相关性能参数，以降低密封面间的摩擦、磨损，提高机械密封的使用寿命、安全性与可靠性。
[0003]影响机械密封性能的主要因素有轴线偏移、弹簧比压、密封介质的压力与温度、工作转速、密封面摩擦特性、振动等。本装置可为球面机械密封的静、动环材料筛选、摩擦学性能和密封性能的评价、密封面形状的变革和使用寿命的提高提供必要的试验手段。

【发明内容】

[0004]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种具有自调心功能的球面机械密封试验平台，以取代常用的平面机械密封试验装置。
[0005]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:由依次连接的驱动电机、转速转矩测量仪、密封装置、高压水管、高压水栗、储水箱组成。
[0006]所述的密封装置，主要由联轴器、主轴、基座、工作水腔、密封组件、轨道及弹簧加载机构组成;所述联轴器采用弹性联轴器，其与主轴为过渡配合，并且通过键与紧固螺钉固定在主轴的左端;在主轴上装有滚动轴承，并用圆螺母与轴承挡圈固定;滚动轴承安装在基座上，基座通过螺栓固定在地基上。
[0007]所述的工作水腔，由水腔体、压力表、观察孔盖板组成;观察孔盖板用螺栓固定在水腔体的顶部，压力表安装在观察孔盖板上;水腔体通过压板安装在轨道的导轨上，水腔体可沿导轨作轴向移动;在水腔体上开有用于注入密封介质的进水孔。
[0008]所述的密封组件，由静环座、静环、动环、动环压盖以及O型密封圈组成，其中静环与动环组成一对可自调心的球面密封副。
[0009]所述的静环座，由螺栓固定在工作水腔的水腔体左侧，与主轴、静环和动环形成封闭水腔，随水腔体沿主轴作轴向移动;在静环座与水腔体配合的部位上，开有一种用于安装O型密封圈以防止水腔体内工作介质泄漏的环槽;静环座上装有温度传感器和水膜压力传感器。
[0010]所述的静环固定在静环座的右侧，与动环接触;静环与动环的接触面为球面。
[0011 ] 所述的动环与主轴为过渡配合，动环通过键、动环压盖固定在主轴上;动环压盖通过螺栓固定在主轴右端。
[0012]所述的弹簧加载机构，由加载支架、压力传感器、弹簧挡圈、弹簧、贯穿螺栓组成；贯穿螺栓依次穿过弹簧挡圈、弹簧、压力传感器、加载支架，固定在工作水腔的水腔体的右侧;加载支架上设有用于安装压力传感器的凹坑;弹簧的两端各有一块弹簧挡圈。
[0013]所述的加载支架，由互相垂直的两块铁质平板焊接而成，由螺栓固定在基座上。
[0014]所述的轨道，包括压板、导轨和用于调整导轨的倾角的垫块，其中压板由螺栓固定在导轨上，导轨通过螺栓固定在基座上。
[0015]本实用新型具有以下主要优点:
[0016]1.结构新颖、拆装方便:
[0017]静环、动环可按试验要求设计不同结构与采用不同材料，试验范围大。动环体现在安装位置在轴的一端，比较容易拆装替换。
[0018]2.弹簧加载装置在机械密封外部，可通过调节贯穿螺栓的预紧力可调节弹簧压力参数，方便调节加载力的大小。
[0019]3.可通过垫块调整，改变静环与水腔体轴线相对主轴轴线的偏移量，以此测量倾斜工况下密封的各参数，以模拟静环与动环的自调心功能。
[0020]本实用新型与现有技术对比，充分显示其优越性在于:可用于球面机械密封的摩擦学性能与密封性能的试验与评价，结构新颖、试验范围广、测量精度高。
【附图说明】

[0021]图1是本实用新型的结构示意图。
[0022]图2是密封装置的结构示意图。
[0023I图3是动环的结构示意图。
[0024]图4是图3的A-A剖视图。
[0025]图5是静环的结构示意图。
[0026]图6是图5的B-B剖视图。
[0027]图中:1.联轴器;2.键;3.主轴;4.圆螺母;5.滚动轴承;6.轴承挡圈；7.螺栓;8.静环座;9.水腔体;10.静环；11.螺栓;12.压力表;13.观察孔盖板;14.动环；15.键;16.动环压盖;17.螺栓;18.加载支架；19.压力传感器;20.弹簧挡圈；21.弹簧;22.贯穿螺栓;23.螺栓；
24.基座;25.螺栓;26.进水孔;27.螺栓;28.垫块;29.导轨;30.压板;31.0型密封圈；32.温度传感器;33.水膜压力传感器;34.紧固螺钉;35.驱动电机;36.转速转矩测量仪;37.密封装置;38.高压水管;39.高压水栗;40.储水箱。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
[0029]本实用新型提供的球面机械密封试验平台，其结构如图1-图6所示。该球面机械密封试验平台由依次连接的驱动电机35、转速转矩测量仪36、密封装置37、高压水管38、高压水栗39、储水箱40组成。
[0030]所述的密封装置37，主要由联轴器1、主轴3、基座24、工作水腔、密封组件、轨道及弹簧加载机构组成，其中:所述联轴器I采用弹性联轴器，其与主轴3为过渡配合，并且通过键2与紧固螺钉34固定在主轴3的左端。在主轴3上装有滚动轴承5，并用圆螺母4与轴承挡圈6固定;滚动轴承5安装在基座24上。基座24通过螺栓25固定在地基上。
[0031]所述工作水腔由水腔体9、压力表12、观察孔盖板13组成，其中:观察孔盖板13用螺栓11固定在水腔体9的顶部，压力表12安装在观察孔盖板13上，压力表12用于测量水腔内密封介质的压力。水腔体9通过压板30安装在导轨29上，水腔体9可沿导轨29作轴向移动。在水腔体9上开有进水孔26，用于注入密封介质，密封介质的压力、温度、种类可根据试验要求改变。
[0032]所述密封组件由静环座8、静环10、动环14、动环压盖16以及O型密封圈31组成，其中:静环10与动环14组成一对可自调心的球面机械密封摩擦副。静环10与动环14可以由硬质合金材料(例如钨铬钴、碳化钨、碳化钛等)制成。
[0033]所述的静环座8，由螺栓7固定在水腔体9左侧。该静环座8与主轴3、静环10和动环14形成封闭水腔;其可随水腔体9沿主轴3作轴向移动。在静环座8与水腔体9配合的部位上开有环槽，用于安装O型密封圈31以防止水腔体内工作介质泄漏;静环座8上开有传感器安装孔，分别装有温度传感器32和水膜压力传感器33。
[0034]所述的静环10固定在静环座8的右侧，与动环14接触，动环14与静环10接触面为球面。动环14与主轴3为过渡配合，动环14通过键15、动环压盖16固定在主轴3上，动环压盖16通过螺栓17固定主轴3右端，防止动环14与主轴3产生相对运动。
[0035]所述的弹簧加载机构，由加载支架18、压力传感器19、弹簧挡圈20、弹簧21、贯穿螺栓22组成。贯穿螺栓22从右侧依次穿过弹簧挡圈20、弹簧21、压力传感器19、加载支架18，固定在水腔体9右侧，其中:加载支架18上有凹坑，用于安装压力传感器19;弹簧21的两端各有一块弹簧挡圈20，改变贯穿螺栓22的预紧力可调节两弹簧挡圈20间的弹簧21长度，从而改变弹簧比压。
[0036]所述的加载支架18，由互相垂直的两块铁质平板焊接而成，并且通过螺栓23固定在基座24上。
[0037]所述轨道包括压板30、导轨29和垫块28，其中:压板30由螺栓27固定在导轨29上，导轨29通过螺栓27固定在基座24上。垫块28可调整导轨的倾角，使得静环10与水腔体9轴线相对主轴3轴线保持规定的偏移量，以模拟静环10、动环14的自调心功能。
[0038]本实用新型提供的球面机械密封试验平台，其工作过程如下:
[0039]试验时，首先通过调节贯穿螺栓22的预紧力来控制弹簧比压，弹簧比压可通过压力传感器19测定；启动高压水栗39，通过水腔体9上的进水口 26注入工作介质，并用压力表12测量工作介质压力；启动驱动电机35，应用转速转矩测量仪36及安装在静环座8上的温度传感器32和水膜压力传感器33等仪器，记录试验过程中的摩擦力矩、静环10和动环14密封面的水膜温度、压力。试验过程中，可改变驱动电机35的转速、弹簧比压、工作介质压力，也可调整垫块28厚度，改变静环10与水腔体9轴线相对主轴3轴线的偏移量，以模拟静环10与动环14的自调心功能。
【主权项】
1.一种球面机械密封试验平台，其特征是该球面机械密封试验平台由依次连接的驱动电机(35)、转速转矩测量仪(36)、密封装置(37)、高压水管(38)、高压水栗(39)、储水箱(40)组成。2.根据权利要求1所述的球面机械密封试验平台，其特征在于所述的密封装置(37)，主要由联轴器(I)、主轴(3)、基座(24)、工作水腔、密封组件、轨道及弹簧加载机构组成;所述联轴器(I)采用弹性联轴器，其与主轴(3)为过渡配合，并且通过键与紧固螺钉固定在主轴(3)的左端;在主轴(3)上装有滚动轴承(5)，并用圆螺母与轴承挡圈(6)固定;滚动轴承(5)安装在基座(24)上，基座(24)通过螺栓固定在地基上。3.根据权利要求2所述的球面机械密封试验平台，其特征在于所述的工作水腔，由水腔体(9)、压力表(12)、观察孔盖板(13)组成;观察孔盖板(13)用螺栓固定在水腔体(9)的顶部，压力表(12)安装在观察孔盖板(13)上;水腔体(9)通过压板(30)安装在轨道的导轨(29)上，水腔体(9)可沿导轨(29)作轴向移动;在水腔体(9)上开有用于注入密封介质的进水孔(26)。4.根据权利要求2所述的球面机械密封试验平台，其特征在于所述的密封组件，由静环座(8)、静环(10)、动环(14)、动环压盖(16)以及O型密封圈(31)组成，其中静环(10)与动环(14)组成一对可自调心的球面密封副。5.根据权利要求4所述的球面机械密封试验平台，其特征在于所述的静环座(8)，由螺栓固定在工作水腔的水腔体(9)左侧，与主轴(3)、静环(10)和动环(14)形成封闭水腔，随水腔体(9)沿主轴(3)作轴向移动;在静环座(8)与水腔体(9)配合的部位上，开有一种用于安装O型密封圈(31)以防止水腔体内工作介质泄漏的环槽;静环座(8)上装有温度传感器(32)和水膜压力传感器(33)。6.根据权利要求4所述的球面机械密封试验平台，其特征在于所述的静环(10)固定在静环座(8)的右侧，与动环(14)接触;静环(10)与动环(14)的接触面为球面。7.根据权利要求4所述的球面机械密封试验平台，其特征在于所述的动环(14)与主轴(3)为过渡配合，动环(14)通过键、动环压盖(16)固定在主轴(3)上;动环压盖(16)通过螺栓固定在主轴(3)右端。8.根据权利要求2所述的球面机械密封试验平台，其特征在于所述的弹簧加载机构，由加载支架(18)、压力传感器(19)、弹簧挡圈(20)、弹簧(21)、贯穿螺栓(22)组成；贯穿螺栓(22)依次穿过弹簧挡圈(20)、弹簧(21)、压力传感器(19)、加载支架(18)，固定在工作水腔的水腔体(9)的右侧;加载支架(18)上设有用于安装压力传感器(19)的凹坑;弹簧(21)的两端各有一块弹貪挡圈(20)。9.根据权利要求8所述的球面机械密封试验平台，其特征在于所述的加载支架(18)，由互相垂直的两块铁质平板焊接而成，由螺栓固定在基座(24)上。10.根据权利要求2所述的球面机械密封试验平台，其特征在于所述的轨道，包括压板(30)、导轨(29)和用于调整导轨(29)的倾角的垫块(28)，其中压板(30)由螺栓固定在导轨(29)上，导轨(29)通过螺栓固定在基座(24)上。
【文档编号】G01M3/26GK205719439SQ201620305002
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】刘正林, 邹力, 王建, 黄莉, 梁兴鑫
【申请人】武汉理工大学