[发明专利]一种基于闭合力微调的干气密封轴向气膜刚度测试装置

说明书

本发明公开了一种基于闭合力微调的干气密封轴向气膜刚度测试装置，包括干气密封副、密封腔体组件、弹簧压缩量调控组件，所述密封腔体组件包括主密封腔体、副密封腔体、静环轴套，所述干气密封副包括固定安装于转轴上的密封动环和挠性安装于静环轴套上的密封静环，所述密封动环内径固定有感应片，所述密封静环内径固定有第一位移传感器，所述弹簧压缩量调控组件从压缩弹簧开始依次包括弹簧座、第一力传感器座、测力传感器、第二力传感器座，所述弹簧压缩量调控组件可轴向移动以实现对压缩弹簧压缩量的调节。本发明通过微调弹簧压缩量的方式实现干气密封补偿环闭合力的在线调控和密封开启力、气膜厚度的在线测试，可实现不同工况条件和气膜厚度下的干气密封轴向气膜刚度测试，具有调节方便、测试精度高等优势。

技术领域

本发明涉及一种干气密封性能测试装置领域，尤其涉及一种干气密封轴向气膜刚度测试装置。

背景技术

干气密封轴向气膜刚度定义为密封补偿环端面所受轴向微扰力与其对应引起的密封气膜厚度变化量之比的绝对值，是反映其抵抗外界轴向扰动能力的重要性能参数。轴向气膜刚度越大，干气密封在相同外界扰动力作用下气膜厚度变化越小，气膜厚度越稳定。干气密封轴向气膜刚度测试涉及密封补偿环所受闭合力微小变化量的构造、测试和密封端面气膜厚度的测试。密封气膜厚度一般可通过电涡流传感器测出，而在带速带压条件下实现密封补偿环闭合力微小变化量的构造与测试是其中的难点问题。

现有的气体推力轴承轴向气膜刚度测试装置通过电涡流传感器测试轴承间隙，通过改变砝码质量或调节螺钉以改变作用于推力轴承上的轴向载荷，并通过在气体轴承与加载物之间串联力传感器测出轴向载荷，不过该测试装置没有外部压力腔，且两推力轴承体都处于非旋转状态，也即无法实现外部带压和带速条件下的轴向气膜刚度测试。现有的干气密封轴向气膜刚度测试装置通过电涡流传感器测试密封间隙，通过在静环背部安装周向均布的多个螺旋测微头以调节静环位移，进而改变挠性安装动环背部的弹簧压缩量以实现对干气密封闭合力的控制，不过该装置中闭合力的调节需在停速、泄压后操作，且多个螺旋测微头调节量不均容易造成静环的安装偏斜。由此可见，现有气体润滑推力轴承和干气密封的轴向气膜刚度测试装置还存在着无法在带速和外腔带压条件下调节轴向载荷、调节过程中密封环容易偏斜等问题。

发明内容

本发明旨在克服现有气体润滑推力轴承和干气密封轴向气膜刚度测试时所存在的无法在带速和外腔带压条件下调节轴向载荷的问题，本发明提供了一种能在带速带压条件下通过微调密封闭合力以实现干气密封轴向气膜刚度测试的装置。

本发明的技术方案如下：

一种基于闭合力微调的干气密封轴向气膜刚度测试装置，包括密封腔体组件、设置在密封腔体组件内的干气密封副及密封腔体组件上的弹簧压缩量调控组件，所述密封腔体组件包括主密封腔体、与主密封腔体相连的副密封腔体以及设置在副密封腔体上的静环轴套，所述干气密封副包括固定安装于转轴上的密封动环及挠性安装于静环轴套上的密封静环，所述密封动环内径固定有感应片，所述密封静环内径固定有第一位移传感器，所述弹簧压缩量调控组件包括依次设置的压缩弹簧、弹簧座、第一力传感器座、测力传感器及第二力传感器座，所述弹簧压缩量调控组件可轴向移动以实现对压缩弹簧压缩量的调节。

进一步的，所述弹簧压缩量调控组件还依次包括辅助推环、平头销、第一推力轴承座、推力轴承、第二推力轴承座、手柄连接件及旋转手柄，所述第二推力轴承座与副密封轴套之间通过螺纹连接，所述辅助推环位于副密封腔体内，所述平头销穿过静环轴套上的销孔。

进一步的，所述主密封腔体与副密封腔体之间通过第一螺栓紧固连接，所述副密封腔体与静环轴套之间通过第二螺栓紧固连接。

进一步的，所述第一力传感器座与静环轴套径向间设有第一辅助密封圈，所述第一力传感器座与副密封腔体径向间设有第二辅助密封圈。

进一步的，所述第二力传感座与副密封腔体径向间设有辅助定位环，所述辅助定位环固定于副密封腔体上。

进一步的，所述第一推力轴承座上安装有第二位移传感器。