[发明专利]一种动密封接触面摩擦转动力矩测量装置

说明书

本发明属于端面密封技术领域，具体涉及一种动密封接触面摩擦转动力矩测量装置。本发明包括静部件、动部件及浮动测量部件；动部件包括轴体，轴体通过动环与静环的配合从而回转配合于浮动测量部件上；浮动测量部件外壁与静部件之间存有配合间隙，且该配合间隙内抽真空或填充有润滑液或设置气膜或形成磁悬浮间隙；本装置还包括可与浮动测量部件作同步转动动作的测量部，测量部的动作端与传感部的感应端间形成可约束测量部产生所述同步转动动作的单向抵靠配合。本发明具备了测量简便和易于实现及便于操作的优点，能有效避免外在因素所产生的摩擦阻力矩对测量结果的影响，最终确保测量数据的精确性和可靠性。

技术领域

本发明属于端面密封技术领域，具体涉及用于密封机理研究的一种动密封接触面摩擦转动力矩测量装置。

背景技术

动密封是用来阻止工作介质沿其轴体与主机壳体间缝隙泄漏的装置，是重要的关键基础零部件，广泛应用各类旋转机械和动设备，直接或间接决定或影响主机设备的性能、效率和能耗。动密封的动、静环接触面间存在相对运转和滑动，存在着接触摩擦和磨损，因此也就存在着功率耗损。测量动密封的功耗转动力矩，具有重要的意义。接触面摩擦转动力矩的大小反映了动密封的密封性能，可以反映动密封工作时的状态、摩擦功耗、接触面摩擦温升、接触面磨损速率等参数，有利于研究动密封的摩擦磨损机理，并进行动密封的结构优化设计，提高密封工作的可靠性；同时，也有利于为主机设备的节能降耗提供数据和依据。

目前，动密封接触面摩擦转动力测量方法主要有以下几种：一是串联测量，即在电动机与动力输入轴之间串联安装扭矩传感器，通过测量动力输入轴扭矩扣除掉空载时的轴承摩擦阻力矩和动密封旋转部件在密封介质中产生的搅拌扭矩，从而获得接触面摩擦扭矩。这种方法应用普遍，测量简便，但由于轴承摩擦阻力矩以及搅拌扭矩会随着密封介质压力的变化而变化，且由于采用串联的安装方式，动密封所服务的主机部件的功耗明显大于动密封功耗数倍，且有可能不是同一个数量级，因此对传感器的要求非常高，用以排除测量误差的问题。二是专用设计测量，即将静环座设计成传递测量扭矩的传感器。这种方法是传感器安装方便，但在实际制造过程中，存在设计制造困难，未能取得实质性进展。三是在转动密封腔上安装扭矩传感器测量密封端面摩擦扭矩的方法，其利用一组轴承将密封腔支撑起来，通过在密封腔上安装扭矩仪，利用扭矩仪摆臂作用于荷重传感器，从而测量端面摩擦扭矩。该方法操作方便，但接触式轴承摩擦的影响较大，且密封腔内密封介质的搅拌功耗对接触面摩擦扭矩具有一定影响。上述三种测量方法，均存在一些不足，既不能满足获得动密封接触面摩擦转动力矩的精确测量要求，又对测量设备如传感器等提出了更高要求，显然难以满足当前开展动密封摩擦机理和可靠性研究的需求。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的动密封接触面摩擦转动力测量装置，本装置具备了测量简便和易于实现及便于操作的优点，能有效避免外在因素所产生的摩擦阻力矩对测量结果的影响，最终确保测量数据的精确性和可靠性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种动密封接触面摩擦转动力矩测量装置，包括静部件以及位于静部件内的可相对静部件作回转动作的动部件，其特征在于：本装置还包括布置于动部件与静部件之间的可同时相对动部件和静部件间产生回转动作的浮动测量部件；动部件包括轴体，轴体通过动环与静环的配合从而回转配合于浮动测量部件上；所述浮动测量部件外壁与静部件之间存有可使浮动测量部件产生相对轴体轴线的同轴回转配合的配合间隙，且该配合间隙内抽真空或填充有润滑液或设置气膜或形成磁悬浮间隙；本装置还包括固定在浮动测量部件上的可与浮动测量部件作同步转动动作的测量部，测量部的动作端与传感部的感应端间形成可约束测量部产生所述同步转动动作的单向抵靠配合。

优选的，所述测量部为沿轴体径向延伸的测量杆，测量部的延伸端构成所述动作端；感应部为载荷传感器，且感应部的感应端位于测量部的延伸端的动作路径上。