[實用新型]模擬風沙環境下實時監測顆粒物侵入旋轉唇封的試驗裝置

有效

• 申請號: 201720673433.2
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN207066677U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 沈明學;徐朋帥;孟祥鎧;彭旭東
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01M3/02
• 分類號: G01M3/02;G01M13/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本實用新型涉及一種模擬風沙環境下工作的旋轉唇封試驗技術，特別涉及實時監測環境顆粒物侵入旋轉唇封的試驗裝置。

背景技術

密封裝置是裝備制造業中關鍵的核心零部件，往往直接決定著重大裝備和主機的性能、質量和可靠性。密封一旦失效輕則造成潤滑劑變質或泄漏，增加機器磨損、功耗并縮短其使用壽命，造成環境污染或設備的腐蝕，重則引起失火爆炸甚至人身安全等嚴重事故。旋轉軸唇形密封(簡稱唇封)因其結構緊湊、價格低廉以及性能可靠等優點，廣泛應用于航空航天、交通運輸、石油化工和生物制藥等領域，它依靠工作壓力(包括預緊力和介質壓力)作用于唇部，使唇部壓緊密封偶合面實現密封效果，它是防止潤滑劑外泄、抵御污染物入侵的重要屏障。

旋轉唇封常常暴露于外界外環境、被迫服役于風沙、揚塵及霧霾等各類沙塵環境并承受苛刻考驗。實際使用表明：磨粒磨損是除安裝、使用不當和膠料老化外導致橡膠密封件過早失效的主要原因之一。然而，沙塵環境下顆粒誘導旋轉唇封破壞的磨損機制和失效機理、顆粒形態特性對旋轉唇封密封失效的影響規律仍有待深入探究。另一方面，實現外界環境顆粒物浸入旋轉唇封的實時監測和示蹤可以為評價沙塵環境下服役的唇形密封提供理論依據。因此，對外界環境顆粒侵入旋轉唇封的實時監測與示蹤裝置顯得尤為重要。

目前，國內外已在唇封壽命預測和接觸區油膜特性分析等方面取得了一定進展。如專利[CN103411761A]公開了一種用于研究唇封壽命的測試實驗臺；專利[CN103033353A]公開了一種唇封接觸區油膜特性測試裝置。然而，當前考察風沙環境下旋轉唇封密封性能和使用壽命相關的許多工作仍亟待解決。但目前對于風沙環境下顆粒浸入旋轉唇封進行密封性能試驗并能實時監測與示蹤顆粒運動特性的相關工作尚缺乏有效的技術手段。

發明內容

為了克服現有技術無法實現風沙環境下顆粒浸入旋轉唇封進行密封性能試驗的不足，本實用新型提供了一種模擬風沙環境下實時監測顆粒物侵入旋轉唇封的試驗裝置，該試驗裝置利用風沙環境模擬系統真實模擬實際風沙環境并與可視化監測系統和數據采集與控制系統相結合，綜合評估旋轉唇封的密封性能和使用壽命，更能較真實地模擬風沙侵蝕環境破壞旋轉唇封的損傷過程，并可實時監測環境顆粒物侵入旋轉唇封的過程。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種模擬風沙環境下實時監測顆粒物侵入旋轉唇封的試驗裝置，所述試驗裝置包括旋轉唇封系統1、風沙環境模擬系統2和可視化監測系統3，所述旋轉唇封系統1包括介質腔1b、唇封1g、唇封蓋板 1c、中空透明軸1f和可調速變頻電機1j，所述介質腔1b一端安裝有唇封1g，所述介質腔1b另一端與可調速變頻電機1j相連，所述中空透明軸1f置于介質腔1b中，所述中空透明軸1f一端與唇封1g唇口彈性接觸，所述中空透明軸1f的另一端由固定在基座上的鞍式支座 1i固定；

所述風沙環境模擬系統2的風沙出口位于所述中空透明軸1f一端與唇封1g的密封面，所述密封面位于所述可視化監測系統3的視覺范圍內。

進一步，所述的中空透明軸1f與唇封1g、介質腔1b和可調速變頻電機1j的回轉中心軸在同一直線上。

再進一步，所述的風沙循環模擬系統2風沙腔2a、循環風機2b 和連通管道2c，所述風沙腔2a為半封閉結構，其開口側與旋轉唇封空氣側相通，風沙腔2a上下各開設有進風口2a₁和出風口2a₂，進風口2a₁和出風口2a₂經連通管道2c與循環風機2b相連。

所述的可視化監測系統3高速CCD相機3c、平面鏡3b和聚光燈3a，所述聚光燈3a對準唇封1g最上方唇口部位，平面鏡3b調整好設定角度通過改變光路保證高速CCD相機3c透過中空透明軸1f 能拍攝到聚光燈3a對準的密封面。

所述試驗裝置還包括數據采集與控制系統4，所述數據采集與控制系統4包括數據采集系統工控機4a和動態扭矩傳感器4b，所述介質腔1b另一端經動態扭矩傳感器4b與可調速變頻電機1j相連；所述可調速變頻電機1j和數據采集與控制系統4電連接，以實現變頻電機轉速和動作時間可控。

所述循環風機2b和數據采集與控制系統4電連接，以實現風沙循環模擬系統中風速和流量可控。

所述高速CCD相機和數據采集與控制系統4電連接，以實現唇封1g最上方唇口部位密封面的實時監測。

所述介質腔1b上分別鉆排氣孔1a和注油孔1d。