[发明专利]一种干气密封轴向和角向气膜刚度测试装置

说明书

本发明公开了一种干气密封轴向和角向气膜刚度测试装置，包括：固定框架；试验密封组件，所述试验密封组件设置在所述固定框架上，用于形成气膜；轴向力加载组件，所述轴向力加载组件设置在所述试验密封组件和所述固定框架之间，用于对所述试验密封组件施加轴向力；偏转力矩加载组件，所述偏转力矩加载组件设置在所述试验密封组件上方，用于对所述试验密封组件施加偏转力；密封间隙测试组件，所述密封间隙测试组件用于检测所述气膜分别在所述轴向力加载组件工作下的密封间隙值和在所述偏转力矩加载组件工作下的密封间隙形状，从而分别计算得到干气密封的轴向气膜刚度值和角向气膜刚度值。

技术领域

本申请涉及密封测试装置技术领域，尤其涉及一种干气密封轴向和角向气膜刚度测试装置。

背景技术

干气密封通过在密封环端面上开设各种动静压型槽，在旋转时通过流体动静压效应将气体泵入密封间隙，在密封端面之间形成一层微米级厚度的气膜，从而保持非接触运行，延长密封使用寿命，且因其非接触运行、低泄漏和长使用寿命等优异特性而在离心泵、压缩机和搅拌釜等旋转设备中得到广泛应用。干气密封在运行过程中，不可避免地会受到来自转轴的轴向或角向扰动力和扰动位移等扰动。在轴向扰动力作用下，干气密封气膜厚度会整体增大或减小，其轴向气膜刚度越大，在相同轴向扰动力作用下引起的膜厚变化越小。在角向偏转力矩作用下，干气密封间隙会出现非对称偏斜，其角向气膜刚度越大，在相同角向偏转力矩作用下引起的膜厚偏角越小。由此可见，干气密封较大的轴向和角向气膜刚度是保证其在受到外界扰动力条件下仍能保持气膜厚度稳定的关键。在低速搅拌釜等旋转设备中，因其细长搅拌轴在搅拌过程中易出现角向偏摆，对安装于其轴端的干气密封会产生角向偏转力矩，故搅拌设备轴端干气密封的角向气膜刚度特性十分重要。

目前公开文献中已有关于气体推力轴承和干气密封气膜刚度的测试方法及其装置的报道。在现有的干气密封气膜刚度测试装置中，通过加载砝码、调节密封静环背压或改变弹簧压缩量等方式以实现密封补偿环所受闭合力的微调，并对应测出动静环端面之间的气膜厚度变化，进而获得干气密封轴向气膜刚度。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

上述装置只能实现密封补偿环所受闭合力的整体增大或减小，无法构造周向不均匀作用力以形成偏转力矩；另一方面，一般也只测试密封端面单点的密封间隙值，无法实现对整体密封间隙形状的测试，故其只能实现干气密封轴向气膜刚度的测试，而无法用于干气密封角向气膜刚度的测试。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种干气密封轴向和角向气膜刚度测试装置，以解决相关技术中存在的无法构造周向不均匀作用力以实现角向气膜刚度的技术问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种干气密封轴向和角向气膜刚度测试装置，包括：

固定框架；

试验密封组件，所述试验密封组件设置在所述固定框架中，用于形成气膜；

轴向力加载组件，所述轴向力加载组件设置在所述试验密封组件上方，用于对所述试验密封组件施加轴向力；

偏转力矩加载组件，所述偏转力矩加载组件设置在所述试验密封组件上方，用于对所述试验密封组件施加偏转力；

密封间隙测试组件，所述密封间隙测试组件用于检测所述气膜分别在所述轴向力加载组件工作下的密封间隙值和在所述偏转力矩加载组件工作下的密封间隙形状，从而分别计算得到干气密封的轴向气膜刚度值和角向气膜刚度值。

进一步地，所述固定框架包括下面板和上面板，所述下面板和上面板之间有一密封腔体，所述试验密封组件、轴向力加载组件和偏转力矩加载组件均设置在所述密封腔体内，所述偏转力矩加载组件的上端伸出所述密封腔体并固定在所述上面板的上方。

进一步地，所述试验密封组件包括：