[發明專利]一種動密封接觸面摩擦轉動力矩測量裝置

有效

• 申請號: 202011428315.8
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112484891B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 丁思云;王永樂;楊博峰;李香;劉杰;李鳳成;姚黎明;吳兆山;蔡粵華;鄭國運;沈宗沼;吳萍;張曉東
• 申請（專利權）人: 合肥通用機械研究院有限公司
• 主分類號: G01L3/20
• 分類號: G01L3/20
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;柯凱敏

本發明屬于端面密封技術領域，具體涉及一種動密封接觸面摩擦轉動力矩測量裝置。本發明包括靜部件、動部件及浮動測量部件；動部件包括軸體，軸體通過動環與靜環的配合從而回轉配合于浮動測量部件上；浮動測量部件外壁與靜部件之間存有配合間隙，且該配合間隙內抽真空或填充有潤滑液或設置氣膜或形成磁懸浮間隙；本裝置還包括可與浮動測量部件作同步轉動動作的測量部，測量部的動作端與傳感部的感應端間形成可約束測量部產生所述同步轉動動作的單向抵靠配合。本發明具備了測量簡便和易于實現及便于操作的優點，能有效避免外在因素所產生的摩擦阻力矩對測量結果的影響，最終確保測量數據的精確性和可靠性。

技術領域

本發明屬于端面密封技術領域，具體涉及用于密封機理研究的一種動密封接觸面摩擦轉動力矩測量裝置。

背景技術

動密封是用來阻止工作介質沿其軸體與主機殼體間縫隙泄漏的裝置，是重要的關鍵基礎零部件，廣泛應用各類旋轉機械和動設備，直接或間接決定或影響主機設備的性能、效率和能耗。動密封的動、靜環接觸面間存在相對運轉和滑動，存在著接觸摩擦和磨損，因此也就存在著功率耗損。測量動密封的功耗轉動力矩，具有重要的意義。接觸面摩擦轉動力矩的大小反映了動密封的密封性能，可以反映動密封工作時的狀態、摩擦功耗、接觸面摩擦溫升、接觸面磨損速率等參數，有利于研究動密封的摩擦磨損機理，并進行動密封的結構優化設計，提高密封工作的可靠性；同時，也有利于為主機設備的節能降耗提供數據和依據。

目前，動密封接觸面摩擦轉動力測量方法主要有以下幾種：一是串聯測量，即在電動機與動力輸入軸之間串聯安裝扭矩傳感器，通過測量動力輸入軸扭矩扣除掉空載時的軸承摩擦阻力矩和動密封旋轉部件在密封介質中產生的攪拌扭矩，從而獲得接觸面摩擦扭矩。這種方法應用普遍，測量簡便，但由于軸承摩擦阻力矩以及攪拌扭矩會隨著密封介質壓力的變化而變化，且由于采用串聯的安裝方式，動密封所服務的主機部件的功耗明顯大于動密封功耗數倍，且有可能不是同一個數量級，因此對傳感器的要求非常高，用以排除測量誤差的問題。二是專用設計測量，即將靜環座設計成傳遞測量扭矩的傳感器。這種方法是傳感器安裝方便，但在實際制造過程中，存在設計制造困難，未能取得實質性進展。三是在轉動密封腔上安裝扭矩傳感器測量密封端面摩擦扭矩的方法，其利用一組軸承將密封腔支撐起來，通過在密封腔上安裝扭矩儀，利用扭矩儀擺臂作用于荷重傳感器，從而測量端面摩擦扭矩。該方法操作方便，但接觸式軸承摩擦的影響較大，且密封腔內密封介質的攪拌功耗對接觸面摩擦扭矩具有一定影響。上述三種測量方法，均存在一些不足，既不能滿足獲得動密封接觸面摩擦轉動力矩的精確測量要求，又對測量設備如傳感器等提出了更高要求，顯然難以滿足當前開展動密封摩擦機理和可靠性研究的需求。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種結構合理而實用的動密封接觸面摩擦轉動力測量裝置，本裝置具備了測量簡便和易于實現及便于操作的優點，能有效避免外在因素所產生的摩擦阻力矩對測量結果的影響，最終確保測量數據的精確性和可靠性。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種動密封接觸面摩擦轉動力矩測量裝置，包括靜部件以及位于靜部件內的可相對靜部件作回轉動作的動部件，其特征在于：本裝置還包括布置于動部件與靜部件之間的可同時相對動部件和靜部件間產生回轉動作的浮動測量部件；動部件包括軸體，軸體通過動環與靜環的配合從而回轉配合于浮動測量部件上；所述浮動測量部件外壁與靜部件之間存有可使浮動測量部件產生相對軸體軸線的同軸回轉配合的配合間隙，且該配合間隙內抽真空或填充有潤滑液或設置氣膜或形成磁懸浮間隙；本裝置還包括固定在浮動測量部件上的可與浮動測量部件作同步轉動動作的測量部，測量部的動作端與傳感部的感應端間形成可約束測量部產生所述同步轉動動作的單向抵靠配合。

優選的，所述測量部為沿軸體徑向延伸的測量桿，測量部的延伸端構成所述動作端；感應部為載荷傳感器，且感應部的感應端位于測量部的延伸端的動作路徑上。