[发明专利]一种用于研究阻尼密封预旋效应的密封力测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于研究阻尼密封预旋效应的密封力测试装置，适用于水轮机、多级离心泵等水力设备内叶轮口环、级间密封、平衡鼓及节流衬套等密封结构的泄漏量及密封流道内密封流体力的大小，尤其涉及操作工况中入口预旋效应较为明显的阻尼密封的测试。

背景技术

上世纪60年代，Lomakin提出高速状态下两端压差较大的离心泵密封环内的密封力对轴系动力学性能及稳定性具有重要影响，随后国外Black、Childs等人对光滑密封环内密封力做了相关理论推导及实验研究。80年代末，Nordman提出通过在密封定子或转子密封面上开槽或钻孔等方式形成的阻尼密封，如迷宫密封、螺旋迷宫密封、蜂窝密封等，与相同几何尺寸的光滑密封环相比，相同工况下有利于降低密封泄漏量，且其密封间隙内密封力有利于提高轴系稳定性。由于阻尼密封结构复杂，形式及几何尺寸多样，理论研究并不能很好的对其工作状态下的密封力大小进行预测，因此，建立一套具有普遍适用性的精确测定不同类型及尺寸的阻尼密封不同工况下密封力的大小具有重要意义。

所谓预旋效应，即密封环间隙入口处流体周向速度大小影响间隙内流体的速度分布及压力分布，进而对密封力有较大影响。在高压多级离心泵中，由于尺寸及结构限制并不能对其密封环预旋强度单独进行分析比较，因此需要建立一套较为方便地调整不同预旋强度的密封力测定装置，实现预旋效应对密封力影响的分析研究，具有十分重要的意义。

因此，在保证水力机械水力效率满足要求的前提下，尽量增大阻尼密封对设备动力学性能稳定性的有利影响，就需要对各种操作工况下不同结构及几何尺寸下的阻尼密封的泄漏量及密封流道内密封流体力的大小及其变化趋势进行测试。为此，工程设计人员希望设计出一套具有良好通用性的测试装置，可针对不同操作工况、不同长径比、不同结构形式、不同几何参数等情况测量得到密封泄漏量及密封流道内密封流体力的大小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的用于研究阻尼密封预旋效应的密封力测试装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于研究阻尼密封预旋效应的密封力测试装置，包括通过入口端盖和导流端盖组成的密封腔、主轴、驱动轴以及水槽；所述主轴贯穿密封腔；所述驱动轴上设置有导电滑环组件，所述驱动轴的右端通过电阻应变式测力计与主轴的左端相连，所述电阻应变式测力计与导电滑环组件信号相连；所述主轴的最右端设置有密封转动件；相对应于密封转动件的位置，在导流端盖上设置有与密封转动件形成间隙泄漏流道的密封定子，密封定子上设置有出口管，所述出口管与水槽相连通，所述水槽的下端设置有电阻应变式称重传感器；所述密封转动件左侧的主轴上设置有与导流端盖形成环形流道的预旋轴套；所述预旋轴套的外壁面设置有螺旋槽，螺旋槽随主轴转动时旋进方向指向环形流道出口端，螺旋槽槽深至少为环形流道径向尺寸的1/3，所述环形流道的径向尺寸至少为间隙泄漏流道径向尺寸的10倍；所述入口端盖环向设有1个流道入口。

作为对本发明所述的用于研究阻尼密封预旋效应的密封力测试装置的改进：所述电阻应变式测力计上还设置有测力计保护罩；所述测力计保护罩上设置有数据导线引出孔；所述电阻应变式测力计通过导线引出孔引出数据导线，所述数据导线与导电滑环组件相连接。

作为对本发明所述的用于研究阻尼密封预旋效应的密封力测试装置的进一步改进：所述电阻应变式测力计包括两个变形筋固定盘、四根矩形变形筋及三十六片电阻应变片；所述两个变形筋固定盘之间均匀分布四根矩形变形筋，所述的每根矩形变形筋上分别设置九片电阻应变片；所述一端的变形筋固定盘与驱动轴固定连接，所述另外一端的变形筋固定盘与主轴固定连接；所述测力计保护罩与一侧的变形筋固定盘相互固定，所述三十六片电阻应变片与数据导线相互连接。

作为对本发明所述的用于研究阻尼密封预旋效应的密封力测试装置的进一步改进：所述导电滑环组件包括机座、导电滑环动环和导电滑环静环；所述导电滑环动环套装在驱动轴上，所述导电滑环动环上设置导电滑环静环，所述导电滑环动环上设置与导电滑环动环形成转动连接的导电滑环静环，所述导电滑环静环通过机座固定，所述导电滑环静环与数据导线相互连接，通过数据导线将获得的数据导出。

作为对本发明所述的用于研究阻尼密封预旋效应的密封力测试装置的进一步改进：所述密封定子上设置有凸台，所述密封定子通过凸台实现与导流端盖和出口管的定位；所述密封定子分别通过螺栓固定在导流端盖和出口管上。