[发明专利]斯特林发动机活塞组件密封装置性能试验台

说明书

技术领域

本发明属于斯特林太阳能发电技术，涉及一种用于测试斯特林太阳能发电装置发动机活塞组件密封性能的试验台。

背景技术

发动机活塞组件上的密封装置是影响斯特林发动机性能的关键部件之一，密封性能的好坏将直接影响斯特林发动机的功率和效率，提高密封装置的使用寿命能够增加发动机连续工作时间，延长发动机检修周期，降低维护成本。目前的一种发动机活塞组件上的密封装置的结构参见图2，它由活塞1、活塞上密封圈2、活塞下密封圈3、活塞杆上密封圈4、封严座上密封圈5、封严座6、封严座下密封圈7、气缸外壳8、活塞杆9、活塞杆下密封圈10、第一换热器11、第二换热器11a、带接头导气管12和进气接头13组成；气缸外壳8是一个上端带有端盖和下端带有连接法兰的圆筒，气缸外壳8的连接法兰通过螺栓与曲轴箱25连杆端口处的曲轴箱上盖连接为整体，活塞杆9的下端通过铰链与连杆的上端连接，连杆的下端与曲轴箱25内的曲轴连接；在气缸外壳8内孔的下部有一个环形凸台8e，封严座6是一个具有台阶轴外形圆筒，封严座6的上段外径大于下段，封严座6位于气缸外壳8内孔的中下部，封严座6的上段与环形凸台8e上边的气缸外壳8的内孔间隙配合，封严座6的下段与环形凸台8e的内孔间隙配合，在封严座6的上段与环形凸台8e上边的气缸外壳8内孔的内壁之间有封严座上密封圈5，在封严座6的下段与环形凸台8e的内孔内壁之间有封严座下密封圈7，封严座6内孔的中段内径大于两端的内径，形成一个漏气缓冲腔6a，在气缸外壳8的外表面上、与漏气缓冲腔6a对应的位置有一个贯通气缸外壳8侧壁和漏气缓冲腔6a侧壁的贯通孔，在该贯通孔内安装着带接头导气管12，带接头导气管12与上述贯通孔过渡配合，带接头导气管12的接头与气缸外壳8的外表面焊接为整体，带接头导气管12位于封严座上密封圈5和封严座下密封圈7之间；活塞1位于气缸外壳8的内孔中、封严座6的上边，在活塞1的下端面中心有螺纹盲孔，活塞1的外径与气缸外壳8的内孔间隙配合，在活塞1的外圆柱面上安装有活塞上密封圈2和活塞下密封圈3，在活塞1的外圆柱面上有沿圆周均布的1个～4个径向的活塞漏气孔1a，活塞漏气孔1a的外端口位于活塞上密封圈2和活塞下密封圈3之间；活塞杆9的上端带有外螺纹，从下向上穿过封严座6的内孔后与活塞1的螺纹盲孔结合，活塞杆9与封严座6内孔的下段孔和上段孔间隙配合，在活塞杆9与封严座6内孔的下段孔之间有活塞杆下密封圈10，在活塞杆9与封严座6内孔的上段孔之间有活塞杆上密封圈4，在活塞杆9的中心有一个开口于活塞杆上端面的活塞杆中心盲孔9a，在活塞杆9的下部、与漏气缓冲腔6a对应的位置有一个径向贯通的第一连通孔9c，使活塞杆中心盲孔9a与漏气缓冲腔6a连通，在活塞杆9的上部、与活塞漏气孔1a对应的位置有数量与活塞漏气孔1a相同的第二连通孔9b，每个第二连通孔9b与所对应的活塞漏气孔1a同轴，第二连通孔9b的内端口与活塞杆中心盲孔9a连通；在气缸外壳8的端盖上有端盖左通孔8a和端盖右通孔8b，端盖左通孔8a和端盖右通孔8b与气缸外壳8内的活塞上腔连通，在气缸外壳8外表面上有一个外壳左通孔8c和一个外壳右通孔8d，外壳左通孔8c和外壳右通孔8d与气缸外壳8内的活塞下腔连通；端盖左通孔8a通过管路与第一换热器11的第一工质端口连通，第一换热器11的第二工质端口通过管路与外壳左通孔8c连通，同时，第一换热器11的第二工质端口还与进气接头13连通，第一换热器11的换热端口与冷却系统连通；端盖右通孔8b通过管路与第二换热器11a的第一工质端口连通，第二换热器11a的第二工质端口通过管路与外壳右通孔8d连通，第二换热器11a的换热端口与冷却系统连通；储气瓶22通过管路与手动调压阀21的一端连通，手动调压阀21的另一端与进气接头13连通；带接头导气管12通过管路与第二电磁阀20a的一端连通，第二电磁阀20a的另一端与第二检漏仪19a连通；在曲轴箱上盖上有一个与曲轴箱内腔连通的检测孔，该检测孔通过管路与第一电磁阀20的一端连通，第一电磁阀20的另一端与第一检漏仪19连通。斯特林发动机活塞组件密封装置分为动密封和静密封两部分，静密封是指在发动机工作时没有相对位置移动的密封件，只要采用垫片密封和O形圈密封等密封方式，比较容易。动密封是指斯特林发动机的活塞和活塞杆的往复运动部位的密封。动密封工质泄漏是困扰斯特林发动机的难题之一，尤其是高温、高压下的大缸径发动机，工质的泄漏是不可避免的，难度非常大。需要试验的动密封包含活塞上密封圈2、活塞下密封圈3、活塞杆上密封圈4和活塞杆下密封圈10。发动机工作时安装在活塞1上的活塞上密封圈2和活塞下密封圈3以及安装在活塞杆9上的活塞杆上密封圈4和活塞杆下密封圈10分别与气缸外壳8的内孔及活塞杆9发生高频率摩擦，并伴随高温、高压等恶劣工作环境，因此动密封圈的失效速度远超过静密封圈。目前，没有可以测试发动机活塞组件密封性能的试验台，缺乏发动机活塞组件密封装置的性能数据，不利于密封装置的选材、设计和提高其使用寿命。