一种非接触式机械密封端面流体膜厚测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种测量装置，尤其是一种非接触式机械密封端面流体膜厚测量装置。

背景技术：

非接触式机械密封是流体机械的主要密封型式，在石油化工和航空航天等领域中得到了广泛的应用，其可靠性主要体现在动压效应和稳定性方面，所以保证密封环系统的动压稳定性是非接触式机械密封发挥良好性能的关键，因此对密封环系统动压效应的实验研究有着重要的意义，而实验研究离不开机械密封端面流体膜厚的测试。现阶段的许多端面流体膜厚测量方案虽然能够准确获取动、静环轴向位移量，但是为方便传感器的安装，对整体工装改造较多，实验通用性较差。且在后续计算端面流体膜厚时，易受传感器测量精度和动、静环轴向振动所带来的影响，因此难以推广应用。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决上述问题，提供了一种非接触式机械密封端面流体膜厚测量装置，它利用在外压盖上安装传感器的方式测量非接触式机械密封密封环的轴向位移量，可以较为精准地测量外静环的轴向位移量，从而精确地计算出动环与静环间的端面流体膜厚度，且该装置仅需安装所述结构的压盖，对整体工装没有特殊的要求，方便安装、拆卸，具有很强的实用性。其采用的技术方案如下：

一种非接触式机械密封端面流体膜厚测量装置，包括内压盖、内六角圆柱头螺钉、卡环、油封、O型圈、防转销、内静环、密封腔、内动环、轴套、内推环、内弹簧、弹簧座、内六角凹端紧定螺钉、锁紧螺母、外压盖、外静环、外弹簧、外推环、外动环、光纤位移传感器、反射纸、定位套、轴承，所述内压盖通过内六角圆柱头螺钉与密封腔相连，所述油封通过卡环固定在内压盖上，所述防转销设置于内静环与内压盖之间，所述内静环右侧与内动环左侧接触，所述卡环固定于弹簧座，所述内动环右侧与内推环左侧接触，所述内弹簧左侧与内推环右侧接触，右侧与弹簧座接触，所述弹簧座通过内六角凹端紧定螺钉与轴套连接，所述静环座通过内六角圆柱头螺钉与密封腔连接，所述外弹簧左侧与静环座接触，右侧与外推环左侧接触，所述外静环左侧与外推环右侧接触，右侧与外动环左侧接触，所述反射纸贴在外静环右侧，所述定位套通过内六角圆柱头螺钉固定在轴套上，所述轴套通过锁紧螺母与轴承连接，所述外压盖通过内六角圆柱头螺钉与密封腔连接，所述光纤位移传感器固定在外压盖上，其左侧与反射纸保持0.3～0.9mm的距离。

所述内压盖、弹簧座和静环座上分别设有一个放置卡环的环形槽，所述内压盖、内静环、内动环、轴套、静环座、外静环和外动环上分别设有一个放置O型圈的环形槽。

本实用新型具有如下优点：该装置采用反射纸布置在静环上，传感器布置在压盖上的结构形式，光纤位移传感器布置在外压盖上，其探头与外静环上的反射纸保持300～900μm的距离，测量外静环的轴向位移量，使用光纤位移传感器可以保证测量的精度及准确性。同时，传感器布置在外压盖的上半部，从而保证实验介质不会在传感器处发生泄漏。此外，该装置被测密封环为静环，与轴承没有接触，可以降低轴承振动带来的误差，从而更加精确地测量端面流体膜厚度，该装置仅需在外静环上粘贴反射纸，对整体工装没有特殊的要求，方便安装、拆卸，具有很强的实用性。

附图说明

图1：一种非接触式机械密封端面流体膜厚测量装置的结构示意图；

图2：一种非接触式机械密封端面流体膜厚测量装置的局部结构示意图；

图3：一种非接触式机械密封端面流体膜厚测量装置的内径开流体动压槽槽型图；

符号说明：

1.内压盖、2.内六角圆柱头螺钉I、3.内六角圆柱头螺钉II、4.卡环I、5.油封、6.O型圈Ⅰ、7.防转销、8.O型圈Ⅱ、9.内静环、10.密封腔、11.卡环II、12.内动环、13.O型圈Ⅲ、14、轴套、15.内推环、16.内弹簧、17.弹簧座、18.内六角凹端紧定螺钉、19.O型圈Ⅳ、20.静环座、21.外弹簧、22.外推环、23.O型圈Ⅴ、24.O型圈Ⅵ、25.石棉垫片、26.内六角圆柱头螺钉Ⅲ、27.内六角圆柱头螺钉Ⅳ、28.外压盖、29.卡环Ⅲ、30.外静环、31.反射纸、32.光纤位移传感器、33.外动环、34.O型圈Ⅶ、35.内六角圆柱头螺钉Ⅴ、36.定位套、37.锁紧螺母、38.轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型为一种非接触式机械密封端面流体膜厚测量装置，包括内压盖(1)、内六角圆柱头螺钉I(2)、内六角圆柱头螺钉II(3)、卡环I(4)、油封(5)、O型圈Ⅰ(6)、防转销(7)、O型圈Ⅱ(8)、内静环(9)、密封腔(10)、卡环II(11)、内动环(12)、O型圈Ⅲ(13)、轴套(14)、内推环(15)、内弹簧(16)、弹簧座(17)、内六角凹端紧定螺钉(18)、O型圈Ⅳ(19)、静环座(20)、外弹簧(21)、外推环(22)、O型圈Ⅴ(23)、O型圈Ⅵ(24)、石棉垫片(25)、内六角圆柱头螺钉Ⅲ(26)、内六角圆柱头螺钉Ⅳ(27)、外压盖(28)、卡环Ⅲ(29)、外静环(30)、反射纸(31)、光纤位移传感器(32)、外动环(33)、O型圈Ⅶ(34)、内六角圆柱头螺钉Ⅴ(35)、定位套(36)、锁紧螺母(37)、轴承(38)，所述内压盖(1)通过内六角圆柱头螺钉II(3)与密封腔(10)相连，所述油封(5)通过卡环I(4)固定在内压盖(1)上，所述防转销(7)设置于内静环(9)与内压盖(1)之间，所述内静环(9)右侧与内动环(12)左侧接触，所述卡环(11)固定于弹簧座(17)，所述内动环(12)右侧与内推环(15)左侧接触，所述内弹簧(16)左侧与内推环(15)右侧接触，右侧与弹簧座(17)接触，所述弹簧座(17)通过内六角凹端紧定螺钉(18)与轴套(14)连接，所述静环座(20)通过内六角圆柱头螺钉Ⅳ(27)与密封腔(10)连接，所述外弹簧(21)左侧与静环座(20)接触，右侧与外推环(22)左侧接触，所述外静环(30)左侧与外推环(22)右侧接触，右侧与外动环(33)左侧接触，所述反射纸(31)贴在外静环(30)右侧，所述定位套(36)通过内六角圆柱头螺钉Ⅴ(35)固定在轴套(14)上，所述轴套(14)通过锁紧螺母(37)与轴承(38)连接，所述外压盖(28)通过内六角圆柱头螺钉Ⅲ(26)与密封腔(10)连接，所述光纤位移传感器(32)固定在外压盖(28)上，其左侧与反射纸(31)保持300～900μm的距离。

所述内压盖(1)、弹簧座(17)和静环座(20)上分别设有一个放置卡环II(4)、卡环II(11)和卡环Ⅲ(29)的环形槽，所述内压盖(1)、内静环(9)、内动环(12)、轴套(14)、静环座(20)、外静环(30)和外动环(33)上分别设有一个放置O型圈Ⅰ(6)、O型圈Ⅱ(8)、O型圈Ⅲ(13)、O型圈Ⅳ(19)、O型圈Ⅴ(23)、O型圈Ⅵ(24)和O型圈Ⅶ(34)的环形槽。

该实验装置中所述光纤位移传感器(32)布置在外压盖(28)的上半部，从而保证密封介质不会在传感器处发生泄漏；初始时刻，密封腔(10)中通入流体介质，轴承(38)处于静止状态，光纤位移传感器(32)测得静压下其传感器探头到反射纸(31)间的距离x1；当轴承(38)开始旋转时，在流体动压效应下，外静环(30)与外动环(33)之间形成端面流体膜，运行稳定以后，光纤位移传感器(32)测得动压下其传感器探头到反射纸(31)间的距离x2；x2与x1的差值Δx为外静环(30)的轴向位移量，即外静环(30)与外动环(33)之间的端面流体膜厚度；该装置所测密封环为外静环(30)，与轴承(38)没有接触，从而避免了轴承(38)振动带来的误差，从而更加精确地测量端面流体膜厚度；此外，该装置仅需在外静环(30)上粘贴反射纸(31)，对整体工装没有特殊的要求，方便安装、拆卸，具有很强的实用性。

该装置还可沿外静环，周向均匀布置四个光纤位移传感器，通过比较各传感器测得位移量之间的大小，可以分别掌握外静环的偏斜情况，以便于对外静环的动态特性进行研究。

本说明书所述内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的例举，本实用新型不应当被视为仅限于上述实施例的具体形式，根据本实用新型所做的任何替换或模仿均属于本实用新型要求保护的范围。