[发明专利]一种可调间隙的密封泄漏特性实验台

说明书

本发明公开了一种可调间隙的密封泄漏特性和流场可视化实验台。该实验台可以方便、快捷地调整密封间隙，更换密封结构，并可用于进行流场可视化研究。所述实验段由密封齿、转子面、观测板和背挡板组装而成，密封齿下有用于调整间隙高度的调整螺栓和高度调节板；所述实验段由有机玻璃制成，可通过激光片光，在观测板上有视窗口，配合PIV测试系统的激光源和CCD相机可进行流场可视化测量。在流量计和整流段之间连接有烟雾发生器，用于产生用于流场可视化的示踪粒子，所述的烟雾发生器装有冷却系统。

技术领域

本发明属于透平机械技术领域，具体涉及一种可调间隙的密封泄漏特性实验台。

背景技术

在汽轮机、压气机、泵等透平机械中，旋转动密封装置安装在静子部件和转子部件所形成的间隙中，控制间隙内从高压端向低压端的泄漏流动，对透平机械的安全、经济、稳定运行有着显著的影响。目前较为常用的动密封结构有迷宫密封、蜂窝密封、孔型密封和刷式密封，而根据安装位置不同又可分为级间密封、轴密封、叶顶密封、叶轮进口密封和隔板密封等。旋转动密封结构一般由转子部件和密封静子部件两部分组成，两者之间存在着很小的间隙。

在众多旋转动密封装置中，迷宫密封由于有结构简单、运行稳定、成本低、安装方便、密封效果好等优点，目前是透平机械领域应用最为广泛的动密封装置。近年来，新型阻尼密封(蜂窝密封、袋型阻尼密封、孔型密封等)和刷式密封由于它们具有十分优良的性能也越来越受密封行业的关注。但是，旋转动密封内的不可避免的泄漏流动直接对透平机械的运行效率有着显著的影响，因此对动密封内的泄漏流动和流场可视化研究逐渐成为透平机械研究领域的热点和难点问题。

在密封泄漏特性的实验研究中，往往因为实验件和密封间隙的变化而需要对实验台其余某些部件进行重新设计，这大大增加了实验成本和时间；此外，随着对密封性能研究的深入，为了在理论上分析密封的封严机制，因此需要对密封内部的流场结构进行可视化测量，所以在密封泄漏特性实验台的设计中，还需要同时考虑对其内部流场进行可视化测量的需求。

发明内容

本发明的目的是针对密封泄漏特性实验研究中能够对密封结构进行经济、方便、快捷地调整间隙和更换测量结构的要求，以及可同时进行流场可视化测量的要求，提供了一种可调间隙的密封泄漏特性实验台，其能通入烟雾颗粒作为示踪粒子，进行流场可视化测量。这种适用于不同结构、不同形式、不同间隙的实验台大大提高了密封泄漏特性研究过程中实验台的使用效率，缩短了实验研究时间，节省了实验成本。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

一种可调间隙的密封泄漏特性实验台，包括压气机、流量阀、流量计前直管段、涡轮流量计、流量计后直管段、截面转换段、整流段、收缩段、实验段前连接段、实验段和实验段后延伸段；其中，

实验段包括密封齿、转子面、观测板和背挡板，从上游望向下游，密封齿的齿与转子面上下相对，左侧为背挡板，右侧为观测板，且背挡板和观测板相连接，实验段上游与实验段前连接段相连，下游与实验段后延伸段相连；实验段底部的高度调节板板面与实验段底面平行，距实验段底面留有设定距离，若干个高度调节螺栓穿过高度调节板上的螺纹孔，顶部支撑在实验段底面上；

截面转换段和整流段的连接处设置有整流栅网，实验段前连接段上设置有总压探头和热电偶，总压探头输出端通过压电转换器连接至电子压力表输入端，热电偶输出端连接至NI采集卡输入端。

本发明进一步的改进在于，实验段的外侧还设置有YAG激光源、光导臂、片光片和CCD相机，片光片出口和CCD相机对准实验段，并通过光导臂连接片光片和YAG激光源。

本发明进一步的改进在于，NI采集卡输出端、YAG激光源和CCD相机输出端均通过数据连接线连接至计算机。

本发明进一步的改进在于，流量计后直管段上设置有烟雾发生器。