專利名稱：往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試及磁力傳動(dòng)密封領(lǐng)域，特別涉及一種以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)活塞桿實(shí)際使用的滑動(dòng)密封裝置為核心部件的往復(fù)式滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
往復(fù)式滑動(dòng)密封是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中的核心部件，是運(yùn)行于高壓、高溫、高速等工況的往復(fù)式桿密封比較典型的密封形式。往復(fù)式滑動(dòng)密封的密封性能、密封件使用壽命，是影響發(fā)動(dòng)機(jī)使用效率的關(guān)鍵。往復(fù)式滑動(dòng)密封問題一直是人們研究的重點(diǎn)。然而，由于往復(fù)式滑動(dòng)密封問題的復(fù)雜性，許多研究還很欠缺，還具有一定程度的局限性，許多問題至今仍未弄清。而且，隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求的提高，從而使得往復(fù)式滑動(dòng)密封問題的研究變得更加突出和迫切。在研究往復(fù)式滑動(dòng)密封問題中，試驗(yàn)驗(yàn)證是保證研究工作順利進(jìn)展的基礎(chǔ)，所以試驗(yàn)臺(tái)起著重要的作用。目前，國(guó)外對(duì)往復(fù)式滑動(dòng)密封問題在理論和實(shí)踐方面都有了比較深入的研究，而國(guó)內(nèi)在這方面的研究還處于理論研究階段。專門針對(duì)往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)目前市場(chǎng)上還沒有成熟的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封也缺乏性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)及其測(cè)試方法。本發(fā)明是往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)及其測(cè)試方法，測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)主要包括有電機(jī)45、磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器1、傳動(dòng)軸2、曲軸連桿機(jī)構(gòu)5、曲軸箱4、缸體31、滑動(dòng)密封裝置11，電機(jī)45通過磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器I驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸2帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)5，再通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的滑桿35和導(dǎo)向套36轉(zhuǎn)變成活塞桿10的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，第一滑動(dòng)密封裝置Ila和第二滑動(dòng)密封裝置Ilb采用上下對(duì)稱布置并套裝在活塞桿10上，第一滑動(dòng)密封裝置Ila和第二滑動(dòng)密封裝置Ilb的管套27與密封件26a、26b承壓座25a、25b與密封件26a、26b的連接結(jié)合面均為的錐形，加載機(jī)構(gòu)中的彈簧28a、28b能夠調(diào)節(jié)滑動(dòng)密封件26a、26b對(duì)活塞桿10的抱緊度，試驗(yàn)臺(tái)工質(zhì)充注的進(jìn)氣/油嘴34和潤(rùn)滑裝置的第一進(jìn)油嘴24、第二進(jìn)油嘴30裝于缸體31的相應(yīng)位置，第一氣體流量計(jì)15裝在頂腔46的氣體出口處，第二氣體流量計(jì)23裝在曲軸箱4的氣體出口處，通過接口連接到監(jiān)控器與數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)。往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方法，其特征是從進(jìn)氣/油嘴34充注氣體工質(zhì)，即為密封性能試驗(yàn)狀態(tài)；將工質(zhì)換為潤(rùn)滑油，則為泵油能力測(cè)試狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是
(I)磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器使得在動(dòng)力正常傳輸?shù)那闆r下，保證了試驗(yàn)臺(tái)曲軸箱的可靠全密封。(2)試驗(yàn)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)密封裝置不同性能的測(cè)定。以氣體為工質(zhì)時(shí)，可測(cè)試滑動(dòng)密封裝置的封氣性能并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)臺(tái)自身性能；以潤(rùn)滑油為工質(zhì)時(shí)，可測(cè)試滑動(dòng)密封裝置的泵油能力。(3)試驗(yàn)臺(tái)中的核心密封裝置采用兩套對(duì)稱布置，如此可實(shí)現(xiàn)同種工況條件下兩套密封裝置性能的比對(duì)，從而大大增加試驗(yàn)驗(yàn)證的可靠度與可信度。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(以氣體為工質(zhì))，圖2為本發(fā)明的滑動(dòng)密封結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(以潤(rùn)滑油為工質(zhì))，圖4為本發(fā)明的磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。圖中附圖標(biāo)記及對(duì)應(yīng)名稱為1-磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器、2-傳動(dòng)軸、3-底板、4-曲軸箱、5-曲柄連桿機(jī)構(gòu)、6-濾油器、7-油泵、8-壓力表1、9_單向閥1、10-活塞桿、Ila-第一滑動(dòng)密封裝置、IIb-第二滑動(dòng)密封裝置、12-截止閥1、13-油氣分離器1、14-單向閥2、15-第一氣體流量計(jì)1、16-氣源、17-截止閥2、18-高壓減壓閥、19-截止閥3、20_截止閥4、21_油氣分離器2、22-單向閥3、23-第二氣體流量計(jì)2、24-第一進(jìn)油嘴、25a_承壓座、26a_滑動(dòng)密封件、27a-管套、28a-彈簧、25b_承壓座、26b_滑動(dòng)密封件、27b_管套、28b_彈簧、29-壓蓋、30-第二進(jìn)油嘴、31-缸體、32-0形圈、33-封嚴(yán)座、34-進(jìn)氣/油嘴、35-滑桿、36-導(dǎo)向套、37-液體流量計(jì)1、38-截止閥、39-單向閥、40-液體流量計(jì)2、41-軸承、42-內(nèi)磁組、43-外磁組、44-密封罩、45-電機(jī)、46-頂腔、47-密封腔。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)及其測(cè)試方法，如圖1、圖2、圖3所示，測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)主要包括有電機(jī)45、磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器1、傳動(dòng)軸2、曲軸連桿機(jī)構(gòu)5、曲軸箱
4、缸體31、滑動(dòng)密封裝置11,電機(jī)45通過磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器I驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸2帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)5，再通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的滑桿35和導(dǎo)向套36轉(zhuǎn)變成活塞桿10的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，第一滑動(dòng)密封裝置Ila和第二滑動(dòng)密封裝置Ilb采用上下對(duì)稱布置并套裝在活塞桿10上，第一滑動(dòng)密封裝置Ila和第二滑動(dòng)密封裝置Ilb的管套27與密封件26、承壓座25與密封件26的連接結(jié)合面均為的錐形，加載機(jī)構(gòu)中的彈簧28能夠調(diào)節(jié)滑動(dòng)密封件26對(duì)活塞桿10的抱緊度，試驗(yàn)臺(tái)工質(zhì)充注的進(jìn)氣/油嘴34和潤(rùn)滑裝置的第一進(jìn)油嘴24、第二進(jìn)油嘴30裝于缸體31的相應(yīng)位置，第一氣體流量計(jì)15裝在頂腔46的氣體出口處，第二氣體流量計(jì)23裝在曲軸箱4的氣體出口處，通過接口連接到監(jiān)控器與數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)。如圖2所示，在驅(qū)動(dòng)連接部分是采用磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器1，電機(jī)45驅(qū)動(dòng)外磁組43，內(nèi)磁組42連接于傳動(dòng)軸2上，內(nèi)磁組42與外磁組43之間由密封罩44非接觸隔離，密封罩44為不銹鋼薄壁件，密封罩44與曲軸箱4用O形圈進(jìn)行靜密封。進(jìn)氣/油嘴34安裝在第一滑動(dòng)密封裝置Ila和第二滑動(dòng)密封裝置Ilb的對(duì)稱中心處。如圖2所示，第一滑動(dòng)密封裝置Ila和第二滑動(dòng)密封裝置Ilb的管套27a、27b與密封件26a、26b、承壓座25a、25b與密封件26a、26b的連接結(jié)合面均45。的錐形。如圖2所示，往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方法，從進(jìn)氣/油嘴34充注氣體工質(zhì)，即為密封性能試驗(yàn)狀態(tài)；將工質(zhì)換為潤(rùn)滑油，則為泵油能力測(cè)試狀態(tài)。如圖3所示，氣體工質(zhì)換成潤(rùn)滑油，從進(jìn)氣/油嘴34注入，由液體流量計(jì)37計(jì)量總流量，再通過液體流量計(jì)40測(cè)取頂腔46中潤(rùn)滑油的流量。
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，電機(jī)45帶動(dòng)外磁組43，外磁組43通過磁力作用驅(qū)動(dòng)內(nèi)磁組42，密封罩44非接觸隔離了內(nèi)磁組42、外磁組43，并與箱體4間通過O形圈實(shí)現(xiàn)端面密封，內(nèi)磁組42帶動(dòng)傳動(dòng)軸2，使活塞桿10實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。潤(rùn)滑系統(tǒng)由油泵7提供動(dòng)力，潤(rùn)滑油儲(chǔ)存在曲軸箱體4內(nèi)，經(jīng)過濾油器6和單向閥9，通過第一進(jìn)油嘴24和第二進(jìn)油嘴30，對(duì)第一滑動(dòng)密封裝置Ila和第二滑動(dòng)密封裝置Ilb進(jìn)行潤(rùn)滑，然后回流至曲軸箱體4。如圖1所示，以氣體為工質(zhì)時(shí)，氣體工質(zhì)由氣源16提供，高壓氣體經(jīng)過高壓減壓閥18調(diào)節(jié)，使氣體控制在一定壓力下進(jìn)入密封腔47。由于兩個(gè)彈簧28a、28b的壓緊作用，滑動(dòng)密封件26a、26b緊貼在承壓座25a、25b和活塞桿10上，承壓座25a、25b與封嚴(yán)座33通過O形圈32靜密封，如此以保證氣體的密封。隨著活塞桿10的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣體會(huì)發(fā)生泄漏，部分氣體通過上面的第二滑動(dòng)密封裝置Ilb泄漏至頂腔46，經(jīng)過截止閥12和單向閥14，第一氣體流量計(jì)15記錄氣體的泄漏量；部分氣體通過下面的第二滑動(dòng)密封裝置Ila泄漏至箱體4內(nèi)，經(jīng)過截止閥20和單向閥22，第二氣體流量計(jì)23記錄氣體的泄漏量。單獨(dú)對(duì)第一氣體流量計(jì)15、第二氣體流量計(jì)23記錄的氣體泄漏量進(jìn)行分析，可測(cè)得對(duì)應(yīng)第一滑動(dòng)密封裝置11a、第二滑動(dòng)密封裝置Ilb的密封性能。在同一工況下，第一氣體流量計(jì)15記錄的泄漏量與第二氣體流量計(jì)23記錄的泄漏量進(jìn)行對(duì)比，可驗(yàn)證曲軸箱體4的密封性能。如圖3所示，以潤(rùn)滑油為工質(zhì)時(shí)，潤(rùn)滑油從進(jìn)氣/油嘴34接入密封腔47，壓力由油泵7提供，隨著活塞桿10的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，潤(rùn)滑油會(huì)由于第二滑動(dòng)密封裝置Ilb的泵油作用而進(jìn)入頂腔46，收集、測(cè)量頂腔46的油量，再結(jié)合進(jìn)氣/油嘴34處流量計(jì)37所測(cè)得的系統(tǒng)泵油總量，即可分別測(cè)得上、下兩對(duì)稱第一滑動(dòng)密封裝置11a、第二滑動(dòng)密封裝置Ilb的泵油量，并對(duì)二者的性能進(jìn)行同工況比對(duì)。
權(quán)利要求
1.往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，包括有電機(jī)(45)、磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器(I)、傳動(dòng)軸(2)、曲軸連桿機(jī)構(gòu)(5)、曲軸箱(4)、缸體(31)、滑動(dòng)密封裝置(11)，其特征在于電機(jī)(45)通過磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器(I)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸(2)帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)(5)，再通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的滑桿(35)和導(dǎo)向套(36)轉(zhuǎn)變成活塞桿(10)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，第一滑動(dòng)密封裝置(Ila)和第二滑動(dòng)密封裝置(Ilb)采用上下對(duì)稱布置并套裝在活塞桿(10)上，第一滑動(dòng)密封裝置(Ila)和第二滑動(dòng)密封裝置(Ilb)的管套(27a、b)與密封件(26a、26b)、承壓座(25a、25b)與密封件(26a、26b)的連接結(jié)合面均為的錐形，加載機(jī)構(gòu)中的彈簧(28a、28b)能夠調(diào)節(jié)滑動(dòng)密封件(26a、26b )對(duì)活塞桿(10 )的抱緊度，試驗(yàn)臺(tái)工質(zhì)充注的進(jìn)氣/油嘴(34 )和潤(rùn)滑裝置的第一進(jìn)油嘴(24)、第二進(jìn)油嘴(30)裝于缸體(31)的相應(yīng)位置，第一氣體流量計(jì)(15)裝在頂腔(46)的氣體出口處，第二氣體流量計(jì)(23)裝在曲軸箱(4)的氣體出口處，通過接口連接到監(jiān)控器與數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，其特征是在驅(qū)動(dòng)連接部分是采用磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器(1)，電機(jī)(45)驅(qū)動(dòng)外磁組(43)，內(nèi)磁組(42)連接于傳動(dòng)軸(2)上，內(nèi)磁組(42)與外磁組(43)之間由密封罩(44)非接觸隔離，密封罩(44)為不銹鋼薄壁件，密封罩(44)與曲軸箱(4)用O形圈進(jìn)行靜密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，其特征是進(jìn)氣/油嘴(34)安裝在第一滑動(dòng)密封裝置(Ila)和第二滑動(dòng)密封裝置(Ilb)的對(duì)稱中心處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，其特征是第一滑動(dòng)密封裝置(Ila)和第二滑動(dòng)密封裝置(Ilb)的管套(27a、27b)與密封件(26a、26b)、承壓座(25a、25b)與密封件(26a、26b)的連接結(jié)合面均45°的錐形。
5.往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方法，其特征是從進(jìn)氣/油嘴(34)充注氣體工質(zhì)，即為密封性能試驗(yàn)狀態(tài)；將工質(zhì)換為潤(rùn)滑油，則為泵油能力測(cè)試狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方法，其特征是氣體工質(zhì)換成潤(rùn)滑油，從進(jìn)氣/油嘴(34)注入，由液體流量計(jì)(37)計(jì)量總流量，再通過液體流量計(jì)(40)測(cè)取頂腔(46)中潤(rùn)滑油的流量。
全文摘要
往復(fù)式活塞桿滑動(dòng)密封性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)及其測(cè)試方法，試驗(yàn)臺(tái)的電機(jī)通過磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的滑桿和導(dǎo)向套轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩套滑動(dòng)密封裝置采用上下對(duì)稱布置，氣體流量計(jì)裝在頂腔與曲軸箱的氣體出口處，通過接口連接到監(jiān)控器與數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，裝置的潤(rùn)滑裝置裝于缸體的相應(yīng)位置。本發(fā)明以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)密封裝置為研究對(duì)象，可測(cè)試活塞桿滑動(dòng)密封裝置的氣體密封性能；可測(cè)試滑動(dòng)密封裝置的泵油能力；可同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩套滑動(dòng)密封裝置性能的比對(duì)；測(cè)試方法是從進(jìn)氣/油嘴(34)充注氣體工質(zhì)，即為密封性能試驗(yàn)狀態(tài)；將工質(zhì)換為潤(rùn)滑油，則為泵油能力測(cè)試狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01M3/26GK103063376SQ20131000050
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者楊東亞, 龔俊, 宋孝宗, 余照明, 解歡 申請(qǐng)人:蘭州理工大學(xué)