[發(fā)明專利]一種靜壓干氣密封類扇形端面壓力分布測試裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211023597.2
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115326318A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡浩楠;杜斌康;江錦波
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M3/32
• 分類號: G01M3/32
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 鞏延亮

一種靜壓干氣密封類扇形端面壓力分布測試裝置，包括進(jìn)氣環(huán)、測試環(huán)、進(jìn)氣環(huán)周向角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、測試環(huán)位移調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、閉合力加載結(jié)構(gòu)、位移傳感器，測試環(huán)位移調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括測試環(huán)、測試環(huán)安裝座、位移調(diào)節(jié)螺桿和位移傳感器，測試環(huán)可在測試環(huán)安裝座的安裝槽內(nèi)往復(fù)移動，進(jìn)氣環(huán)固定于進(jìn)氣環(huán)安裝座上，閉合力加載結(jié)構(gòu)作用于進(jìn)氣環(huán)安裝座上，進(jìn)氣環(huán)周向角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)固定于進(jìn)氣環(huán)安裝座外壁，進(jìn)氣環(huán)端面包括扇形密封端面、進(jìn)氣腔端面和出氣腔端面，扇形密封下端面與測試環(huán)上端面形成一對密封副。通過進(jìn)氣環(huán)周向角度調(diào)控和測試環(huán)平移調(diào)控的組合，本發(fā)明裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)控便捷、實驗成本低和端面壓力分布測點(diǎn)分布范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于端面密封測控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種機(jī)械密封的性能測試裝置，特別涉及一種靜壓干氣密封端面壓力分布的測試裝置。

背景技術(shù)

靜壓干氣密封通過引入一定壓力的氣體壓力源，不依賴于密封旋轉(zhuǎn)而能產(chǎn)生顯著的流體靜壓承載力和氣膜剛度，故在反應(yīng)釜和攪拌器等低速旋轉(zhuǎn)設(shè)備軸端密封中得到應(yīng)用。靜壓干氣密封在工作時，外部引入的密封節(jié)流氣從細(xì)小的節(jié)流孔中沖出進(jìn)入密封間隙內(nèi)，由于在節(jié)流孔出口附近氣體流向的急劇變化，節(jié)流腔內(nèi)的氣體漩渦會不斷形成和潰滅，氣體壓力從節(jié)流孔中心向四周呈現(xiàn)出先突降后回升，再緩慢下降的變化規(guī)律。節(jié)流氣在節(jié)流孔附近區(qū)域的這種壓力突降與回升現(xiàn)象對靜壓干氣密封的氣膜承載力、穩(wěn)定性和密封性都有一定影響，而精確地測出靜壓干氣密封端面壓力分布對分析這種影響至關(guān)重要。

目前在靜壓氣體軸承中有可用于軸承間隙內(nèi)各點(diǎn)氣體壓力測試的試驗裝置，其主要包括一個固定的進(jìn)氣環(huán)以及一個可平移的測壓平板，節(jié)流氣從固定進(jìn)氣孔的節(jié)流孔進(jìn)入軸承間隙，通過固定于測壓平板的壓力傳感器測出不同測壓點(diǎn)處的氣膜壓力。節(jié)流孔的孔徑和軸向長度對密封端面壓力分布影響顯著，而節(jié)流孔直徑一般只有0.1～0.3mm，需要用超細(xì)鉆頭或激光加工，節(jié)流孔軸向長度精確控制以及節(jié)流孔和通氣孔中心的精準(zhǔn)對中都給靜壓干氣密封測試試樣的加工帶來困難。在密封試驗過程中如采用整體的環(huán)形干氣密封環(huán)，一方面是密封端面的多個節(jié)流孔和通氣孔加工難度大、成本高，另一方面是環(huán)形端面上任一個節(jié)流孔發(fā)生破損或加工失誤都會導(dǎo)致整個密封試樣的報廢。由此可見，現(xiàn)有靜壓氣體軸承和干氣密封壓力分布測試裝置還存在著實驗成本高和外界調(diào)節(jié)不夠方便的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有靜壓氣體軸承和干氣密封壓力分布測試裝置還存在著實驗成本高和外界調(diào)節(jié)不夠方便的問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)控便捷、實驗成本低和可實現(xiàn)較大范圍測試端面壓力分布測點(diǎn)的靜壓干氣密封類扇形端面壓力分布測試裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種靜壓干氣密封類扇形端面壓力分布測試裝置，包括進(jìn)氣環(huán)組件、測試環(huán)、進(jìn)氣環(huán)周向角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、測試環(huán)位移調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、閉合力加載結(jié)構(gòu)、位移傳感器、支撐板和支撐立柱，所述進(jìn)氣環(huán)組件包括進(jìn)氣環(huán)和進(jìn)氣環(huán)安裝座，進(jìn)氣環(huán)固定于進(jìn)氣環(huán)安裝座的下部，閉合力加載結(jié)構(gòu)設(shè)置在進(jìn)氣環(huán)安裝座的上部，進(jìn)氣環(huán)周向角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與進(jìn)氣環(huán)安裝座外壁固定，用于控制進(jìn)氣環(huán)安裝座及進(jìn)氣環(huán)的轉(zhuǎn)動；在進(jìn)氣環(huán)下方設(shè)置有測試環(huán)以及測試環(huán)位移調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，測試環(huán)位移調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用于控制測試環(huán)的徑向位移，所述進(jìn)氣環(huán)組件設(shè)置在支撐板上，并通過支撐立柱進(jìn)行支撐，測試環(huán)上連接有壓力傳感器，通過進(jìn)氣環(huán)安裝座的周向旋轉(zhuǎn)和測試環(huán)的徑向位移即可測得進(jìn)氣環(huán)端面任意一點(diǎn)的壓力。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述進(jìn)氣環(huán)下端面包括扇形密封端面、進(jìn)氣腔端面和出氣腔端面，所述扇形密封端面高出進(jìn)氣腔端面和出氣腔端面，進(jìn)氣腔端面中設(shè)有進(jìn)氣環(huán)進(jìn)氣孔，扇形密封端面中設(shè)有進(jìn)氣環(huán)節(jié)流孔，出氣腔端面設(shè)有進(jìn)氣環(huán)出氣孔，進(jìn)氣環(huán)進(jìn)氣孔，進(jìn)氣環(huán)節(jié)流孔以及進(jìn)氣環(huán)出氣孔分別與進(jìn)氣環(huán)安裝座中的外側(cè)進(jìn)氣孔，中間進(jìn)氣孔，內(nèi)側(cè)進(jìn)氣孔一一對應(yīng)，所述扇形密封端面與測試環(huán)上端面形成一對密封副，所述進(jìn)氣環(huán)的上下外周設(shè)有矩形截面密封圈。