[发明专利]一种空化可视的多功能密封实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种空化可视的多功能密封实验装置，属于液体润滑机械密封实验装置领域。

背景技术

在目前已知的传统机械密封实验装置中，机械密封位于密封腔体内部，难以进行直接的观测。而众所周知的液体润滑机械密封，正因为有了空化现象存在，才不致于使密封端面流体膜因为正负压力相抵消而失去承载能力，相反地在流体动压效应下具有的承载能力和相应的密封性能，所以通过设计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密封机理至关重要。传统机械密封试验装置多适用于内流型机械密封，机械密封及密封转轴均浸泡于密封介质之中，且密封转轴均为悬臂梁结构，即一端安装于轴承箱中，从而平衡主轴的轴向力，由此导致在不同轴向载荷、不同转速条件下的测得的密封端面的摩擦扭矩包含了轴承间的摩擦扭矩和密封腔体密封介质及轴承箱内润滑油与旋转轴浸润部分的粘性剪切阻力矩，此部分额外的阻力矩通过试验标定是难以去除的，且此力矩值也随操作工况的不同而不同，因此如何精确测量密封端面摩擦扭矩，尤其是非接触流体动压型机械密封的摩擦扭矩是亟需解决的问题。还有传统的密封实验装置调节密封端面的间隙都是通过改变弹簧座在轴套上的位置来进行调节的，此方法每改变一次弹簧座位置就需要把整个密封腔拆卸下来进行调节，这样既费时又费事，且由于密封间隙一般为微米级，通过人为改变弹簧座在轴套上的定位来改变密封间隙极其不准确。

发明内容

为解决传统密封实验装置空化现象不可视、对密封性能参数测量方法不准确和不全面、不能够方便的调节密封端面间隙等问题，本发明提供了一种能够直观、方便的观测空化现象、准确测试各种密封性能参数的空化可视的多功能密封实验装置。

本发明所述的一种空化可视的多功能密封实验装置，其特征在于：包括实验台架、驱动装置、加载装置、测试装置和控制器，所述的实验台架上安装多根立柱，所述的立柱之间分别固定上支架和中支架；所述的驱动装置包括驱动电机、转轴箱、转轴、同步带轮以及同步带，所述的驱动电机和所述的转轴箱固定在所述的上支架上，所述的转轴安装在所述的转轴箱的轴承上，并且所述的转轴的一端通过同步带轮和同步带与所述的驱动电机的输出轴相连；所述的转轴的另一端与所述加载装置的动环相连；

所述的加载装置包括动环、静环、静环座、弹簧座、弹簧、上压板、下压板和丝杆，所述的动环的端面与安装在静环座上的静环端面接触形成密封腔，所述的静环端面上设置至少一个密封流体动压槽；所述的静环座的侧面设置分别设置介质入口、介质出口，底面与弹簧的一端连接，所述的弹簧的另一端连接在位于静环座正下方的弹簧座上；所述的弹簧座通过平面轴承与所述的上压板固定；与上压板匹配的下压板位于所述的上压板的正下方，并且所述的下压板固定在丝杆的上端的轴承上，所述的丝杆通过螺栓固定在所述的中支架上；

所述的测试装置包括上定位片、下定位片、电涡流传感器、金属传力杆、侧边压力传感器，所述的上定位片、所述的下定位片分别安装在动环和所述的静环对应的位置，所述的电涡流传感器安装下定位片上；所述的弹簧座的左、右侧对称各固定一根金属传力杆，其中一根金属传力杆的自由端与安装在立柱上的侧边压力传感器垂直接触；所述的驱动电机、所述的电涡流传感器、所述的侧边压力传感器均与所述的控制器连接。

所述的静环与所述的静环座间设有防转销。

所述的动环采用透明材料制成，并且所述的动环上方空间固定摄像机，所述的摄像机的摄像头对准动环和静环形成的密封端面。

所述的上支架与所述的中支架均处于水平方向。

所述的实验平台上对称的安装4根立柱。

所述的静环座上开有泄漏口，所述的泄漏口通过接管与收集容器连通。

所述的静环座和所述的静环背面离密封端面1mm设置用于插入热电偶的插孔。

所述的上压板和所述的下压板之间安装受控于控制器的垂直压力传感器。