[發明專利]一種可調間隙的密封泄漏特性實驗臺

在審

• 申請號: 201710375614.1
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107014574A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 晏鑫;代欣波;張康;李軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M3/28
• 分類號: G01M3/28;G01M10/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種可調間隙的密封泄漏特性和流場可視化實驗臺。該實驗臺可以方便、快捷地調整密封間隙，更換密封結構，并可用于進行流場可視化研究。所述實驗段由密封齒、轉子面、觀測板和背擋板組裝而成，密封齒下有用于調整間隙高度的調整螺栓和高度調節板；所述實驗段由有機玻璃制成，可通過激光片光，在觀測板上有視窗口，配合PIV測試系統的激光源和CCD相機可進行流場可視化測量。在流量計和整流段之間連接有煙霧發生器，用于產生用于流場可視化的示蹤粒子，所述的煙霧發生器裝有冷卻系統。

技術領域

本發明屬于透平機械技術領域，具體涉及一種可調間隙的密封泄漏特性實驗臺。

背景技術

在汽輪機、壓氣機、泵等透平機械中，旋轉動密封裝置安裝在靜子部件和轉子部件所形成的間隙中，控制間隙內從高壓端向低壓端的泄漏流動，對透平機械的安全、經濟、穩定運行有著顯著的影響。目前較為常用的動密封結構有迷宮密封、蜂窩密封、孔型密封和刷式密封，而根據安裝位置不同又可分為級間密封、軸密封、葉頂密封、葉輪進口密封和隔板密封等。旋轉動密封結構一般由轉子部件和密封靜子部件兩部分組成，兩者之間存在著很小的間隙。

在眾多旋轉動密封裝置中，迷宮密封由于有結構簡單、運行穩定、成本低、安裝方便、密封效果好等優點，目前是透平機械領域應用最為廣泛的動密封裝置。近年來，新型阻尼密封(蜂窩密封、袋型阻尼密封、孔型密封等)和刷式密封由于它們具有十分優良的性能也越來越受密封行業的關注。但是，旋轉動密封內的不可避免的泄漏流動直接對透平機械的運行效率有著顯著的影響，因此對動密封內的泄漏流動和流場可視化研究逐漸成為透平機械研究領域的熱點和難點問題。

在密封泄漏特性的實驗研究中，往往因為實驗件和密封間隙的變化而需要對實驗臺其余某些部件進行重新設計，這大大增加了實驗成本和時間；此外，隨著對密封性能研究的深入，為了在理論上分析密封的封嚴機制，因此需要對密封內部的流場結構進行可視化測量，所以在密封泄漏特性實驗臺的設計中，還需要同時考慮對其內部流場進行可視化測量的需求。

發明內容

本發明的目的是針對密封泄漏特性實驗研究中能夠對密封結構進行經濟、方便、快捷地調整間隙和更換測量結構的要求，以及可同時進行流場可視化測量的要求，提供了一種可調間隙的密封泄漏特性實驗臺，其能通入煙霧顆粒作為示蹤粒子，進行流場可視化測量。這種適用于不同結構、不同形式、不同間隙的實驗臺大大提高了密封泄漏特性研究過程中實驗臺的使用效率，縮短了實驗研究時間，節省了實驗成本。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案來實現：

一種可調間隙的密封泄漏特性實驗臺，包括壓氣機、流量閥、流量計前直管段、渦輪流量計、流量計后直管段、截面轉換段、整流段、收縮段、實驗段前連接段、實驗段和實驗段后延伸段；其中，

實驗段包括密封齒、轉子面、觀測板和背擋板，從上游望向下游，密封齒的齒與轉子面上下相對，左側為背擋板，右側為觀測板，且背擋板和觀測板相連接，實驗段上游與實驗段前連接段相連，下游與實驗段后延伸段相連；實驗段底部的高度調節板板面與實驗段底面平行，距實驗段底面留有設定距離，若干個高度調節螺栓穿過高度調節板上的螺紋孔，頂部支撐在實驗段底面上；

截面轉換段和整流段的連接處設置有整流柵網，實驗段前連接段上設置有總壓探頭和熱電偶，總壓探頭輸出端通過壓電轉換器連接至電子壓力表輸入端，熱電偶輸出端連接至NI采集卡輸入端。

本發明進一步的改進在于，實驗段的外側還設置有YAG激光源、光導臂、片光片和CCD相機，片光片出口和CCD相機對準實驗段，并通過光導臂連接片光片和YAG激光源。

本發明進一步的改進在于，NI采集卡輸出端、YAG激光源和CCD相機輸出端均通過數據連接線連接至計算機。

本發明進一步的改進在于，流量計后直管段上設置有煙霧發生器。