一种超高压往复密封试验装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及流体超高压技术与机械工程领域，具体为一种超高压往复密封试验装置。


背景技术：

[0002]
金属间隙密封结构简单，作为一种动密封其可在恶劣的工况下长期工作，在动力工程、石油开采和机械工程领域有着重要应用，常被应用于燃油喷射系统、石油压裂泵等装置的密封。因此，金属间隙密封的密封性能研究，尤其对于摩擦力和泄漏量的测量研究，对高性能金属间隙密封的设计意义重大。由于金属间隙密封涉及材料学、机械学、力学、摩擦学及传热学等多个学科的综合性密封技术，对于往复密封系统中的摩擦力和泄漏量等物理量的测量本身就有一定难度，在高压或者高温工况下测量的难度会更大；目前有关超高压往复密封试验装置几乎没有，相近的文献主要有：专利（申请号：cn201510993184.0与cn201410639718.5）公开了两种橡胶圈高压动密封试验装置，但这试验装置主要针对气体密封，密封压力工况也有限；专利（申请号：cn105738039a）公开了一种柱塞-铜套副环形缝隙流动的测量装置和测量方法，但该发明仅仅提供了柱塞-铜套副的静态时流量测量，并且测试最大压力为10mpa。本实用新型的试验装置主要针对压力工况为100mpa以上的超高压压力工况下动态密封性能的测量。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于提供一种超高压往复密封试验装置，以解决上述背景技术中提出的技术问题。
[0004]
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种超高压往复密封试验装置，包括厚壁圆筒、集油端盖、密封组件、往复运动机构、高压注油系统、传感系统和油液收集装置；所述集油端盖有两组，两组集油端盖分别过渡配合安装在厚壁圆筒的两端，并通过螺栓与厚壁圆筒保持紧固，集油端盖上开设有集油孔；所述密封组件放置在厚壁圆筒内；所述高压注油系统与厚壁圆筒相连接；所述往复运动机构穿过密封组件和两组集油端盖；所述油液收集装置有两组，分别与两组集油端盖相连接；所述传感系统包括压力计、拉压传感器和速度传感器，压力计与高压注油系统相连接，拉压传感器安装在往复运动机构上，速度传感器垂直放置在往复运动机构外侧。
[0005]
进一步地，还包括密封垫圈，所述密封垫圈有两个，所述密封垫圈设置在集油端盖与厚壁圆筒之间。
[0006]
进一步地，所述集油端盖包括内凸台、配合面和外凸台，所述内凸台通过配合面与外凸台连接，所述配合面上对称开设有螺栓孔，所述外凸台内圈直径大于内凸台内圈直径，外凸台内圈与内凸台内圈通过锥面过渡连接，外凸台内圈外侧还设置有挡油台，所述集油孔开设在外凸台内圈侧面。
[0007]
进一步地，所述密封组件包括弹性套筒、组合式静密封和支撑弹簧，所述弹性套筒
有两组，两组弹性套筒的外圆面与厚壁圆筒内孔配合安装，两组弹性套筒的顶面通过支撑弹簧相连接，两组弹性套筒的底面紧压所述集油端盖，所述组合式静密封有两组，组合式静密封分别套接在弹性套筒的颈部。
[0008]
进一步地，所述弹性套筒内表面沿轴向设有一系列微型槽。
[0009]
进一步地，所述往复运动机构包括柱塞、连接器、电机连杆和直线电机，所述柱塞的一端通过连接器与电机连杆相连接，电机连杆的另一端与直线电机相连接，柱塞的另一端穿过两组集油端盖、密封组件。
[0010]
进一步地，所述高压注油系统包括注油接口、注油导管和高压注油装置，所述注油导管一端与高压注油装置连接，注油导管另一端与注油接口的一端相连接，注油接口的另一端与厚壁圆筒相连接。
[0011]
进一步地，所述油液收集装置包括出油导管、油液收集器，所述出油导管、油液收集器均有两组，出油导管一端与集油端盖的集油孔连接，出油导管另一端与油液收集器相连接。
[0012]
进一步地，所述传感系统还包括速度信号传输线、力信号传输线和数据终端，所述拉压传感器通过力信号传输线将信号传至数据终端输入端，所述速度传感器通过速度信号传输线将信号传至数据终端输入端。
[0013]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中弹性套筒内表面沿轴向设有一系列微型槽，工作时微型槽内充满高压油液，弹性套筒的密封面在内外压力的作用发生变形从而实现密封，弹性套筒具有弹性，拆卸与安装方便、便于试验操作，现有技术驱动系统多采用曲轴连杆式将旋转运动转换为往复运动，本实用新型直接采用了直线电机驱动柱塞进行往复运动，从而使测试装置更为紧凑、可靠。
附图说明
[0014]
图1为本实用新型的组成结构示意图；
[0015]
图2为本实用新型的集油端盖结构示意图；
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图3为本实用新型的集油端盖延a-a面的剖面图。
[0017]
图中：1、厚壁圆筒；2、集油端盖；2-1、锥面；2-2、集油孔；2-3、螺栓孔；2-4、配合面；2-5、挡油台；3、弹性套筒；4、组合式静密封；5、支撑弹簧；6、注油接口；7、注油导管；8、高压注油装置；9、柱塞；10、连接器；11、拉压传感器；12、直线电机；13、速度传感器；14、数据终端；15、速度信号传输线；16、力信号传输线；17、油液收集器；18、出油导管；19、高压油腔；20、密封垫圈；21、压力计；22、电机连杆。
具体实施方式
[0018]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0019]
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种超高压往复密封试验装置，包括厚壁圆筒1、集油端盖2、密封组件、高压注油系统、往复运动机构、传感系统和油液收集装
置；所述集油端盖2有两组，两组集油端盖2分别过渡配合安装在厚壁圆筒1的两端；所述密封组件放置在厚壁圆筒1内；所述高压注油系统与厚壁圆筒1相连接；所述往复运动机构穿过密封组件和两组集油端盖2；所述油液收集装置有两组，分别与两组集油端盖2相连接；所述传感系统包括压力计21、拉压传感器11和速度传感器13，压力计21与高压注油系统相连接，拉压传感器11安装在往复运动机构上，速度传感器13垂直放置在往复运动机构外侧，同时，在集油端盖2与厚壁圆筒1之间装有密封垫圈20以避免油液渗出。
[0020]
请参阅图2,图3，所述集油端盖2包括内凸台、配合面2-4和外凸台，所述内凸台通过配合面2-4与外凸台连接，所述配合面2-4上对称开设有螺栓孔2-3，螺栓穿过螺栓孔2-3与厚壁圆筒1保持紧固，所述外凸台内圈直径大于内凸台内圈直径，外凸台内圈与内凸台内圈通过锥面2-1过渡连接，外凸台内圈外侧还设置有挡油台2-5，防止油液泄漏，所述集油孔2-2开设在外凸台内圈侧面。
[0021]
所述密封组件包括弹性套筒3、组合式静密封4和支撑弹簧5，所述弹性套筒3有两组，两组弹性套筒3的外圆面与厚壁圆筒1内孔配合安装，两组弹性套筒3的顶面通过支撑弹簧5相连接，以保证两组弹性套筒3的底面紧压所述集油端盖2，所述组合式静密封4有两组，组合式静密封4分别套接在弹性套筒3的颈部，防止油液从弹性套筒3的外圆面与厚壁圆筒1内孔的间隙泄漏；所述弹性套筒1内表面沿轴向设有一系列微型槽，工作时微型槽内充满高压油液，弹性套筒的密封面在内外压力的作用发生变形从而实现密封。
[0022]
所述往复运动机构包括柱塞9、连接器10、电机连杆22和直线电机12，所述柱塞9的一端通过连接器10与电机连杆22相连接，电机连杆22的另一端与直线电机12相连接，柱塞9的另一端穿过两组集油端盖2、密封组件；柱塞9、弹性铜套3、厚壁圆桶1共同组成高压油腔19，柱塞9由直线电机12提供往复运动的动力，柱塞9相对于弹性铜套3做往复性运动。
[0023]
所述高压注油系统包括注油接口6、注油导管7和高压注油装置8，所述注油导管7一端与高压注油装置8连接，注油导管7另一端与注油接口6的一端相连接，注油接口6的另一端与厚壁圆筒1相连接，所述高压注油装置8可以提供不同压力值的超高压力，通过注油导管7、注油接口6，将油注入到高压油腔19。
[0024]
所述油液收集装置包括出油导管18、油液收集器17，所述出油导管18、油液收集器17均有两组，出油导管18一端与集油端盖2的集油孔2-2连接，出油导管18另一端与油液收集器17相连接，泄漏的油液从集油孔2-2流出，经过出油导管18进入油液收集器17，从而完成泄漏量的测量。
[0025]
所述传感系统还包括速度信号传输线15、力信号传输线16和数据终端14，所述压力计21安装在高压注油系统内的注油接口6外侧，高压注油装置8提供的油液通过注油导管7以及注油接口6进入高压油腔19，并且由压力计21实时监测；所述拉压传感器11安装在连接器10上，柱塞9与弹性铜套3间的摩擦力利用拉压传感器11测量，并通过力信号传输线16传至数据终端14；所述速度传感器15垂直放置在电机连杆22外侧，速度传感器13测得的柱塞9的往复速度，通过速度信号传输线15传至数据终端14，从而完成摩擦力的测量。
[0026]
工作原理：高压注油装置8可以提供所需的压力值，将提供的油液通过注油导管7、注油接口6注入到高压油腔19，并且由压力计21实时监测，直线电机12提供往复运动的动力，带动柱塞9相对于弹性铜套3做往复性运动，所述弹性套筒3内表面沿轴向设有一系列微型槽，工作时微型槽内充满高压油液，弹性套筒3的密封面在内外压力的作用发生变形从而
实现密封，在往复运动过程中，通过连接器10上的拉压传感器11测得柱塞9与弹性铜套3间的摩擦力，通过电机连杆22外侧垂直放置的速度传感器13测得的柱塞9的往复速度；泄漏的油液从集油孔2-2流出，经过出油导管18进入油液收集器17，从而完成泄漏量的测量。
[0027]
本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0028]
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。