[实用新型]一种机械密封性能试验装置

说明书

技术领域

本发明属于密封测试技术领域，特别涉及一种无轴向附加力、扭矩精确测定的机械密封性能试验装置，适用于包括输送高压介质的大型压缩机、离心泵、或混合高压介质的搅拌反应釜等旋转机械的大直径机械密封的性能测试。

背景技术

生产装置的大型化、集成化，以及长周期运行，要求匹配性能稳定的机械密封，为此，需要设计制造工作参数宽泛、测试方便的机械密封性能试验装置，以适应新型机械密封的开发和测试。

从公知技术中可以看到，机械密封性能试验装置的主轴支承结构主要为单悬臂轴、双悬臂轴和双支承轴形式，主轴从单侧端盖穿入或两侧端盖穿入穿出工作腔。对于单悬臂轴式机械密封试验装置，主轴穿入工作腔的一个端盖，待测机械密封用作工作腔的密封件，与现场相近，如专利ZL 00220907.1，但主轴轴端处于工作腔的介质中，产生较大的轴向力，同时待测机械密封的动、静环承受介质作用的面积不等也产生轴向力，而大的轴向力有损于轴承寿命，不同轴向力引起不同的轴承阻力矩，最终影响端面摩擦扭矩的测量精度；对于单悬臂、采用主轴穿入穿出工作腔两侧端盖式机械密封试验装置，避开了工作腔内介质在轴端不会引起的轴向力，2组规格、尺寸一致的待测机械密封对称布置在工作腔内，采用一端加工有两段螺距相等、螺旋线方向相反螺纹的轴套，旋转轴套带动与其旋合的左螺母和右螺母等距离地向左、向右移动，推动左、右二个动环座通过弹簧分别压紧二个动环，实现了端面比压等量加载，如专利CN201210037262.6，但要使2组机械密封在初始布置时对称于工作腔的中心截面非常困难。对于双悬臂式机械密封试验装置，如专利ZL88214684.X，介质压力在单个轴端引起的轴向力以及因待测机械密封的动、静环承受介质作用的面积不等引起的轴向力，会被其整体对称结构所平衡，但其主轴与动力装置连接结构比较复杂。双支承轴式机械密封试验装置，如专利CN201210126379.1，采用主轴穿入穿出工作腔两侧端盖，2组规格、尺寸一致的待测机械密封对称布置在工作腔内，解决了轴向加力的平衡问题，以及悬臂轴的绕度影响，但安装待测机械密封时十分不便，特别是难以满足型式试验对装拆速度的要求。

以上各现有技术，试验时，扭矩传感器测出的是试验装置中的主轴上的总扭矩，总扭矩包括被测密封端面的摩擦扭矩和主轴支承中的摩擦扭矩，将总扭矩减去试验前测出的主轴支承中摩擦扭矩，然后才能得到被测密封端面的摩擦扭矩。因此不但试验过程繁琐，而且降低了测试的准确性。

另外，以上各现有技术中，扭矩传感器所测的是试验装置中主轴上的总扭矩，而启动时的启动总扭矩是正常运行总扭矩的5-7倍，因而所配备的扭矩传感器的应力轴直径较大，利用这一扭矩传感器测试正常运行的机械密封的较小的端面摩擦扭矩，产生的轴应变较小，测试的准确度较低。为了提高测量的精度，扭矩传感器的应力轴直径就要较小，但直径较小的应力轴又容易产生塑性变形，甚至断裂。所以两者不可兼得。

发明内容

本技术的目的是提供一种能够实现2组待测机械密封关于工作腔中心截面的自动对称就位、端面比压的等量调节，避免试验时介质引起的附加轴向力，同时提高现场安装作业性和端面摩擦扭矩测量的精确性的机械密封性能试验装置，它能够用于高压工况下大直径机械密封的性能研究及型式试验。

本技术的机械密封性能试验装置，包括主轴4、两端具有端盖的工作腔18、2组待测机械密封；每个待测机械密封包括静环O形圈71、静环72、动环73、动环O形圈74、托环75、弹簧76、动环座77；动环73与动环座77在轴向滑动在周向定位相连，在动环座77与动环73之间依次设置有弹簧76、托环75、动环O形圈74；托环75与动环座77在轴向滑动连接；静环72通过设置在静环72外周上的静环O形圈71与端盖上的中心孔密封相连；静环72与动环73在轴向相对；

与主轴4间隙配合的轴套5套装在主轴4上，轴套5穿过工作腔18两端的端盖；轴套5伸出端盖的两端开设有在同一母线上的U形开口23，在对应于U形开口23处的主轴4上设置有传动销；轴套5中部有两段螺距相等、旋向相反的螺纹；两个螺母分别与所述螺纹配合；与轴套5轴线平行的短销10同时伸入在两个螺母上所开的短销孔内；两个螺母的背侧分别是两个待测机械密封中的动环座77；动环座77与轴套在轴向滑动在周向定位相连；静环72、动环73均环绕轴套；

在U形开口侧壁与传动销之间设置有用于检测U形开口侧壁与传动销之间作用力大小的径向力传感器；在至少一个端盖上开有供工艺轴穿过的工艺孔，穿过工艺孔的工艺轴伸入短销孔内；工艺孔被可拆卸的工艺孔堵头24封闭。