刷式密封检测实验台的制作方法

本发明涉及一种刷式密封检测实验台，特别适用于大型转子机械设备动密封使用的刷式密封的检测，属于密封技术的实验检测领域。

背景技术：

刷式密封技术是近几年发展起来的新型密封技术，主要应用在航空发动机、燃汽轮机、汽轮机等旋转机械的转子动密封上，其泄漏量只是传统篦齿密封的10%-20%，密封效果好，刷式密封是由刷环和刷丝组成，刷丝选用直径为0.05-0.2mm、硬度不低于80hb、抗拉强度不小于800mpa的耐高温合金丝，按转子旋转方向设定角度20-60度紧密排列成厚度为0.5---5mm的环形体，从而减小对转子的转动阻力，减小摩擦，降低磨损。对偶的转子跑道上喷有耐磨涂层。刷式密封检测实验台主要是针对刷式密封的在不同工况情况下的泄漏量、刷丝自身的磨损量，刷丝对转子的磨损量、刷丝使用寿命进行实验检测。工况是指汽体温度、汽体压力、转子速度。通过实验检测数据可以更好的为改进刷式密封结构、刷丝材料的选用、转子跑道涂层的选用提供有效的数据参考和依据，现有技术中的检测实验台基本上都是悬臂式结构，实验腔室小，只能测量单级刷式密封结构，并且工作时，特别是高速运转时旋转中心轴发生偏摆，震动比较大，在一定程度上影响了测量数据的准确性和产品的使用寿命，因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

技术实现要素：

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种刷式密封检测实验台，通过不同工况下对刷式密封的泄漏量、磨损量、使用寿命的实验检测，提供准确、有效的实验数据，结合理论研究从而研制出性能更加稳定，密封效果更好，使用寿命更长的刷式密封产品。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种刷式密封检测实验台，其特征在于，所述检测实验台包括底座部件、转动部件、传动部件、上盖部件、端面密封部件、测量部件及外部配套部件，所述底座部件为整体铸钢件，所述底座部件上设置有端面密封部件，底座部件上平面加工有螺纹孔，用于安装上盖部件、转动部件，底座部件左侧加工有螺纹孔，用于安装传动部件。

作为本发明的一种改进，所述底座部件中部为实验腔下半腔室，内有多个隔仓板，将实验腔分为多个仓，每个隔仓板顶端上加工有环形t型槽用于安装实验用刷式密封件。该技术方案中，下半腔室内有四个隔仓板，将实验腔分为五个仓，每个隔仓板顶端上加工有环形t型槽用于安装实验用刷式密封件，每个仓的左侧加工有安装压力表的螺纹孔、安装热电偶的螺纹孔，每个仓右侧加工有供气和排气的螺纹孔用于安装供气和排气管路。

作为本发明的一种改进，所述转动部件包括转轴、轴承、轴承座、压盖、螺栓、前后挡圈、o型密封圈以及锁紧螺母i，转动部件采用双支撑结构，轴承通过外圈安装在对称的轴承座中，压盖通过螺栓和轴承座连接，将轴承外圈压紧，压盖外圆台阶面上加工有o型密封圈的沟槽，用于安装o型密封圈，压盖和轴承座均加三道环形槽，轴承和前后挡圈通过内孔套装在转轴上，并用锁紧螺母i压紧，前后挡圈内孔上加工有o型密封圈的沟槽，用于安装o型密封圈，前后挡圈均加工三道环形槽，与压盖和轴承座上的环形槽对应交错，形成迷宫密封，保证轴承转动时润滑油脂不是被甩出。

作为本发明的一种改进，所述传动部件包括电机、电机支撑座，大皮带轮、大皮带轮固定盘、键i、螺栓、小皮带轮、键ii、锁紧螺母ii、皮带以及皮带张紧装置，电机支撑座上加工有螺纹孔，用于固定电机，电机支撑座上加工有腰形孔，通过螺栓与底座相连，皮带张紧装置分别固定在底座和电机支撑座上，通过螺栓的调节调整皮带的松紧，大皮带轮固定盘通过键i与电机输出轴相连，同时通过螺栓和锥面配合将大皮带轮固定，小皮带轮通过键ii与转轴相连，并用锁紧螺母ii固定，皮带嵌装在大、小皮带轮之间，电机转速通过变频器调节。可以通过对调节螺母的调节，实现连电机支撑座在底座本体上的位移调节，从而可以实现对大皮带轮的位移调节，即实现了对皮带的张紧调节，结构简单，调节方便。

作为本发明的一种改进，所述上盖部件为整体铸钢件，上盖中部为实验腔上半腔室，内有多个隔仓板，将实验腔分为多个仓，每个隔仓板顶端上加工有环形t型槽用于安装实验用刷式密封件，上盖前、后端面上加工有螺纹孔，用于安装端面密封部件，上盖平面上加工有通孔，通过螺栓与底座1固定。该技术方案中，内有四个隔仓板，将实验腔分为五个仓，每个隔仓板顶端上加工有环形t型槽用于安装实验用刷式密封件。

作为本发明的一种改进，所述端面密封部件包括碳环密封件、耐磨套、销子、挡圈是以及锁紧螺母iii，耐磨套内孔开有短键槽通过销子与转轴定位，并通过挡圈和锁紧螺母iii与转轴固定，碳环密封件通过螺栓与实验腔前、后端面固定。碳环密封件设有道石墨密封环，材质为m254d，耐高温耐磨。

作为本发明的一种改进，所述测量部件包括流量计、测温热电偶、压力表，流量计分别安装在供气主管和排气主管上，用于测量泄漏量，测温热电偶安装在实验腔下半腔左侧，用于测量实验腔每个仓室的气体温度，供气主管上安装测温热电偶，便于观察供气温度，排气主管上安装测温热电偶，便于观察排气温度。压力表安装在实验腔下半腔左侧，用于测量实验腔每个仓室的气体压力，供气主管上安装压力表，便于观察供气压力的变化，排气主管上安装压力表，便于观察排气压力的变化。其中流量计为涡街流量计，测温热电偶为k型热电偶，测温范围0--800℃，压力表选用不锈钢材质的耐高温压力表，测压范围0—1.6mpa。

作为本发明的一种改进，所述转轴上加工有四道跑道，二道路高低齿跑道，二道平齿跑道，跑道对应刷式密封件刷丝部位喷耐磨涂层，转轴上还加工有螺纹、键槽及销孔。可以增加刷式密封件在与转子跑道对应接触时的工况条件，以便检测刷式密封件在不同的环境中各个数据的变化，进一步增强了本试验台对刷式密封件的测试精准度。

作为本发明的一种改进，所述耐磨涂层材质为碳化钨、碳化铬、氧化铬中的一种。

作为本发明的一种改进，所述外部配套部件包括螺杆式压缩机、储气罐、过滤器、冷干机、加热器、冷却水箱，中控台、管线、阀门、减压阀，螺杆式压缩机、储气罐、过滤器和冷干机，通过管线和阀门连接在一起，形成供气源，压缩空气经过加热器加热变成高压气体送入供气主管线，供气主管线上装有减压阀，用于控制送气压力，流量计也安装在减压阀后的供气主管线上，用于测量供气流量，同时测温热电偶和压力表也安装供气主管线上，便于观察供汽的温度和压力，从供气主管线分五个旁路分别和实验腔五个仓室连接，分别用五个阀门控制，在排气主管线上装流量计，用于测量排气流量，同时测温热电偶和压力表也安装排气主管线上，便于观察排气的温度和压力，从排气主管线分五个旁路分别和实验腔五个仓室连接，分别用五个阀门控制，通过流量计后将排气主管接入冷却水箱，将蒸汽冷却。中控台用于控制电机的开启和停止，可调整电机转速。

相对于现有技术，本发明的优点如下：本发明的刷式密封检测实验台主要是针对刷式密封的在不同工况情况下的泄漏量、刷丝自身的磨损量，刷丝对转子的磨损量、刷丝使用寿命进行实验检测。工况是指汽体温度、汽体压力、转子速度。通过实验检测数据可以更好的为改进刷式密封结构、刷丝材料的选用、转子跑道涂层的选用提供有效的数据参考和依据，具体过程是压缩空气进入压缩空气罐，经过滤器过滤，冷干机干燥送入加热器，形成带压的高温的气体经主供气主管线和旁路分管线进入实验台的实验腔室，主供气主管线上装的减压阀可控制进气的压力，装的流量计可测量供气流量，装的测温热电偶和压力表可观察供汽的温度和压力，每个旁路分管线都装有进气和排气阀门，可根据实验要求灵活控制实验腔是供气腔还是排气腔。供气实验腔是将该腔室的供气阀门打开、排气阀门关闭。排气实验腔是将该腔室的供气阀门关闭、排气阀门打开。刷式密封环装入实验腔隔板t型槽内，刷环对应着转子跑道，当转子不旋转时，高温高压气体会从供气侧向排气侧泄漏，此时是静态的泄漏，当转子旋转时，高温高压气体会从供气侧向排气侧泄漏，此时是动态的泄漏，此时刷式密封环与跑道会有接触，长时间运行可以测量到刷丝和跑道的磨损情况。每个实验腔都装有测温热电偶和压力表，可观察供气腔内和排气腔内气体的温度和压力。泄漏的气体温度和压力都会减弱，经排气分管线和排气主管线进入冷却水箱冷却、减压，形成冷凝水回收使用。排气主管线上装的流量计可测量排气流量，装的测温热电偶和压力表可观察排气的温度和压力。所有的测量数据在工况条件改变的情况下都会有所变化；该实验台整体刚性好，采用双支撑结构，高速运转时运行平稳，并且该实验台既可以测量高低齿刷式密封结构，也可测量平齿刷式密封结构，实现单级或多级刷式密封的测量，应用范围广泛，测量的数据准确，使用时间较长。该技术方案可以形成前挡圈、后挡圈分别与压盖、轴承座之间的形成迷宫密封，保证轴承转动时润滑油脂不会被甩出，进一步提高了本试验台的密封性。

附图说明

图1是刷式密封检测实验台的结构示意图；

图2是转动部件局部放大结构示意图；

图3-1、图3-2是传动部件局部放大结构示意图；

图4是端面密封部件局部放大结构示意图；

图5是刷式密封实验台及外部配套平面示意图；

图中：1是底座部件，2是转动部件，3是传动部件，4是上盖部件，5是端面密封部件，2-1是转轴，2-2是轴承，2-3是轴承座，2-4是压盖，2-5是螺栓，2-6是前后挡圈i，2-7是o型密封圈，2-8是锁紧螺母，3-1是电机，3-2是电机支撑座，3-3是大皮带轮，3-4是大皮带轮固定盘，3-5是键i，3-6是螺栓，3-7是小皮带轮，3-8键ii，3-9是锁紧螺母ii，3-10是皮带，3-11是皮带张紧装置，5-1是碳环密封件，5-2是耐磨套，5-3是销子，5-4是挡圈，5-5锁紧螺母iii。

具体实施方式

下面结合说明书附图用实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于本发明而不是限制本发明。

实施例1：参见图1，一种刷式密封检测实验台，所述检测实验台包括底座部件1、转动部件2、传动部件3、上盖部件4、端面密封部件5、测量部件及外部配套部件，所述底座部件1为整体铸钢件，所述底座部件上设置有端面密封部件5，底座部件上平面加工有螺纹孔，用于安装上盖部件4、转动部件2，底座部件左侧加工有螺纹孔，用于安装传动部件3。

所述底座部件1中部为实验腔下半腔室，内有多个隔仓板，将实验腔分为多个仓，每个隔仓板顶端上加工有环形t型槽用于安装实验用刷式密封件。该技术方案中，下半腔室内有四个隔仓板，将实验腔分为五个仓，每个隔仓板顶端上加工有环形t型槽用于安装实验用刷式密封件，每个仓的左侧加工有安装压力表的螺纹孔、安装热电偶的螺纹孔，每个仓右侧加工有供气和排气的螺纹孔用于安装供气和排气管路。该技术方案中的刷式密封检测实验台主要是针对刷式密封的在不同工况情况下的泄漏量、刷丝自身的磨损量，刷丝对转子的磨损量、刷丝使用寿命进行实验检测。工况是指汽体温度、汽体压力、转子速度。通过实验检测数据可以更好的为改进刷式密封结构、刷丝材料的选用、转子跑道涂层的选用提供有效、准确的数据参考依据。

实施例2：参见图2，作为本发明的一种改进，所述所述转动部件2包括转轴2-1、轴承2-2、轴承座2-3、压盖2-4、螺栓2-5、前后挡圈2-6、o型密封圈2-7以及锁紧螺母i2-8转动部件2采用双支撑结构，，轴承2-2通过外圈安装在对称的轴承座2-3中，压盖2-4通过螺栓2-5和轴承座2-3连接，将轴承2-2外圈压紧，压盖2-4外圆台阶面上加工有o型密封圈2-7的沟槽，用于安装o型密封圈2-7，压盖2-4和轴承座2-3均加三道环形槽，轴承2-2和前后挡圈2-6通过内孔套装在转轴2-1上，并用锁紧螺母i2-8压紧，前后挡圈2-6内孔上加工有o型密封圈2-7的沟槽，用于安装o型密封圈2-7，前后挡圈2-6均加工三道环形槽，与压盖2-4和轴承座2-3上的环形槽对应交错，形成迷宫密封，保证轴承2-2转动时润滑油脂不是被甩出，进一步确保检测数据的准确性。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：参见图3-1，图3-2作为本发明的一种改进，所述传动部件3包括电机3-1、电机支撑座3-2，大皮带轮3-3、大皮带轮固定盘3-4、键i3-5、螺栓3-6、小皮带轮3-7、键ii3-8、锁紧螺母ii3-9、皮带3-10以及皮带张紧装置3-11，电机支撑座3-2上加工有螺纹孔，用于固定电机3-1，电机支撑座3-2上加工有腰形孔，通过螺栓与底座1相连，皮带张紧装置3-11分别固定在底座1和电机支撑座3-2上，通过螺栓的调节调整皮带3-10的松紧，大皮带轮固定盘3-4通过键i3-5与电机3-1输出轴相连，同时通过螺栓3-6和锥面配合将大皮带轮3-3固定，小皮带轮3-7通过键ii3-8与转轴2-1相连，并用锁紧螺母ii3-9固定，皮带3-10嵌装在大、小皮带轮之间，电机3-1转速通过变频器调节。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例4：参见图1，作为本发明的一种改进，所述上盖部件4为整体铸钢件，上盖4中部为实验腔上半腔室，内有多个隔仓板，将实验腔分为多个仓，每个隔仓板顶端上加工有环形t型槽用于安装实验用刷式密封件，上盖前、后端面上加工有螺纹孔，用于安装端面密封部件5，上盖平面上加工有通孔，通过螺栓与底座1固定。该技术方案中，内有四个隔仓板，将实验腔分为五个仓，每个隔仓板顶端上加工有环形t型槽用于安装实验用刷式密封件，上盖部件4与底座部件1形成实验腔的整个腔室。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例5：参见图4，作为本发明的一种改进，所述端面密封部件5包括碳环密封件5-1、耐磨套5-2、销子5-3、挡圈是5-4以及锁紧螺母iii5-5，耐磨套5-2内孔开有短键槽通过销子5-3与转轴2-1定位，并通过挡圈5-4和锁紧螺母iii5-5与转轴2-1固定，碳环密封件5-1通过螺栓与实验腔前、后端面固定。碳环密封件设有6-10道石墨密封环，材质为m254d，耐高温耐磨。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例6：参见图1，所述底座部件由zg310-570材料制成。通过采用上述技术方案，底座部件采用了屈服强度为310mpa，抗拉强度为570mpa的高强度铸钢材料，增强了本试验台的整体的牢固性和安全性。所述压力表由不锈钢材质制成，所述压力表的测压范围为0—1.6mpa。通过采用上述技术方案，压力表采用了不锈钢材料，可以增强压力表的寿命。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例7：参见图5，作为本发明的一种改进，所述测量部件包括流量计、测温热电偶、压力表，流量计分别安装在供气主管和排气主管上，用于测量泄漏量，测温热电偶安装在实验腔下半腔左侧，用于测量实验腔每个仓室的气体温度，供气主管上安装测温热电偶，便于观察供气温度，排气主管上安装测温热电偶，便于观察排气温度。压力表安装在实验腔下半腔左侧，用于测量实验腔每个仓室的气体压力，供气主管上安装压力表，便于观察供气压力的变化，排气主管上安装压力表，便于观察排气压力的变化。其中流量计为涡街流量计，测温热电偶为k型热电偶，测温范围0--800℃，压力表选用不锈钢材质的耐高温压力表，测压范围0—1.6mpa。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例8：参见图2，作为本发明的一种改进，所述转轴2-1上加工有四道跑道，二道路高低齿跑道，二道平齿跑道，跑道对应刷式密封件刷丝部位喷耐磨涂层，转轴2-1上还加工有螺纹、键槽及销孔，所述耐磨涂层材质为碳化钨、碳化铬、氧化铬中的一种。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例9：参见图5，作为本发明的一种改进，所述外部配套部件包括螺杆式压缩机、储气罐、过滤器、冷干机、加热器、冷却水箱，中控台、管线、阀门、减压阀，螺杆式压缩机、储气罐、过滤器和冷干机，通过管线和阀门连接在一起，形成供气源，压缩空气经过加热器加热变成高压气体送入供气主管线，供气主管线上装有减压阀，用于控制送气压力，流量计也安装在减压阀后的供气主管线上，用于测量供气流量，同时测温热电偶和压力表也安装供气主管线上，便于观察供汽的温度和压力，从供气主管线分五个旁路分别和实验腔五个仓室连接，分别用五个阀门控制，在排气主管线上装流量计，用于测量排气流量，同时测温热电偶和压力表也安装排气主管线上，便于观察排气的温度和压力，从排气主管线分五个旁路分别和实验腔五个仓室连接，分别用五个阀门控制，通过流量计后将排气主管接入冷却水箱，将蒸汽冷却。中控台用于控制电机的开启和停止，可调整电机转速。其余结构和优点与实施例1完全相同。

工作原理：参见图1-图5，压缩空气进入压缩空气罐，经过滤器过滤，冷干机干燥送入加热器，形成带压的高温的气体经主供气主管线和旁路分管线进入实验台的实验腔室，主供气主管线上装的减压阀可控制进气的压力，装的流量计可测量供气流量，装的测温热电偶和压力表可观察供汽的温度和压力，每个旁路分管线都装有进气和排气阀门，可根据实验要求灵活控制实验腔是供气腔还是排气腔。供气实验腔是将该腔室的供气阀门打开、排气阀门关闭。排气实验腔是将该腔室的供气阀门关闭、排气阀门打开。刷式密封环装入实验腔隔板t型槽内，刷环对应着转子跑道，当转子不旋转时，高温高压气体会从供气侧向排气侧泄漏，此时是静态的泄漏，当转子旋转时，高温高压气体会从供气侧向排气侧泄漏，此时是动态的泄漏，此时刷式密封环与跑道会有接触，长时间运行可以测量到刷丝和跑道的磨损情况。每个实验腔都装有测温热电偶和压力表，可观察供气腔内和排气腔内气体的温度和压力。泄漏的气体温度和压力都会减弱，经排气分管线和排气主管线进入冷却水箱冷却、减压，形成冷凝水回收使用。排气主管线上装的流量计可测量排气流量，装的测温热电偶和压力表可观察排气的温度和压力。所有的测量数据在工况条件改变的情况下都会有所变化。

本发明还可以将实施例2、3、4、5、6、6、7、8、9所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。

需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并不是用来限定本发明的保护范围，在上述基础上作出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。