[发明专利]一种用于机械密封性能测试方法及超高速运转装置

说明书

本发明涉及一种用于机械密封性能测试方法及超高速运转装置，由高压气体通过超音速喷嘴膨胀加速后产生超音速气流，超音速气流驱动轴流涡轮超高速旋转；待测试机械密封中动环与涡轮同轴超高速运转；待测试机械密封中的动环与静环组件相互摩擦贴合运转作为涡轮输出的负载；通过涡轮高速旋转下的轴功率输出计算分析机械密封的摩擦功耗和或端面的磨损量。

技术领域

本发明涉及一种机械密封性能测试方法及超高速运转装置，具体说涉及一种用于机械密封性能测试方法及超高速运转装置。

背景技术

机械密封性能测试项目主要包括运转过程中的油密封性，运转过程中的摩擦功耗、发热量、高速运转下的磨损率及机械密封在静止状态下的气密封性。航天伺服涡轮泵中机械密封性能测试一般都通过将机械密封装配到涡轮泵中进行实际工况下的运转测试，但此种测试方法存在诸多弊端，首先由于机械密封一般均安装在轴承腔内，因此测试过程中机械密封的摩擦功耗难以与轴承的摩擦功耗区分，机械密封端面的发热量也难以与轴承发热量区别开来；其次，若要进行机械密封端面磨损率测量，势必要将机械密封从涡轮泵中拆解下来，如此一来则破坏了原来安装状态，导致再次装配回去状态与原状态不一致；同时，将机械密封装配到涡轮泵中进行实测则必然要整台涡轮泵按照实际工况运转起来才能进行，如此也导致试验成本奇高，能源浪费严重。

发明内容

本发明的目的是解决机械密封在超高速运转状态下的性能测试，提供一种用于机械密封性能测试方法及超高速运转装置。

本发明解决技术的方案是：一种用于机械密封性能测试方法，包括如下步骤：

由高压气体通过超音速喷嘴膨胀加速后产生超音速气流，超音速气流驱动轴流涡轮超高速旋转；待测试机械密封中动环与涡轮同轴超高速运转；待测试机械密封中的动环与静环组件相互摩擦贴合运转作为涡轮输出的负载；通过涡轮高速旋转下的轴功率输出计算分析机械密封的摩擦功耗和或端面的磨损量。

进一步的，所述的机械密封安装在密封壳内部，通过积油泄露量测试检测机械密封在运转过程中的油密封性。

进一步的，将上述密封壳合围成机械密封工作腔与轴承工作腔，两腔之间通过石墨环组件与动环形成的密封副密封隔离；通过向机械密封工作腔通入气体，在轴承工作腔检测气体泄露率，实现对机械密封气密封性的检测。

一种用于机械密封性能测试的超高速运转装置，包括涡轮轴系组件、壳体、进气端盖、涡轮盖、密封壳、密封盖、轴承端盖；

壳体为涡轮轴系组件、静环组件、进气端盖、涡轮盖、密封壳、密封盖、轴承端盖提供安装与定位空间，其上开有积油孔、轴承润滑油道及各种标准件连接接口；机械密封中动环安装在涡轮轴系组件上，与涡轮同轴超高速运转；涡轮轴系组件由两滚动轴承支撑安装在壳体上，机械密封中静环组件与壳体固定，动环与石墨环组件相互摩擦贴合运转作为涡轮轴系组件的负载；所述进气端盖上加工有超音速喷嘴，为涡轮提供动力来源，同时进气端盖对滚动轴承提供轴向限位作用，对涡轮盖提供安装定位接口；所述涡轮盖用于保护涡轮并为涡轮提供工作空间与排气接口；所述密封盖用于在涡轮静止状态下与所述密封壳、壳体、轴承端盖、涡轮轴系组件配合形成机械密封工作腔，可对机械密封进行静止状态下的气密封试验检测。

进一步的，所述滚动轴承通过设置在壳体上的接口采用油雾或油气方式润滑，所述密封壳上设置进出油孔，用于为机械密封提供润滑冷却油。

进一步的，所述涡轮轴系组件包括轴流涡轮、涡轮轴、轴衬套、调整轴套、调整垫片、轴端锁紧螺母；

涡轮轴上依次安装轴流涡轮、轴衬套、调整轴套、动环、调整垫片，涡轮轴两端通过轴端锁紧螺母锁定以保证所述涡轮轴上各部件相对涡轮轴无转动连接；所述轴衬套的两端安装滚动轴承；所述调整轴套用于调节静环组件与动环摩擦副端面的比压。