技术领域
本发明涉及一种往复式轴封密封性能的测试方法及其装置，属于 流体密封技术研究领域。
背景技术
密封技术已经成为保证现代工业长期、安全和稳定运行必不可少 的重要技术。一般来说，密封可分为相对静止接合面间的静密封和相 对运动接合面间的动密封两大类。往复轴密封是典型的动密封，广泛 应用于内燃机、液压或气动缸中；炼油和石化装备大量使用的往复柱 塞泵和压缩机都使用各种活塞密封和活塞杆密封。往复式轴封密封介 质的泄漏不仅会造成巨大的经济损失，而且还会引起环境污染、效率 下降和人身伤害等严重后果，因此其密封性能对设备的正常的运行及 节约成本等方面起着至关重要的作用。
目前，工程上针对往复式轴封密封性能的检测往往具有滞后性， 缺乏能有效对密封件及密封系统的试验检测设备，现有的试验设备针 对性也不强。
发明内容
为了克服现有往复式轴封密封性能的检测设备中存在的检测具 有滞后性、针对性不强等缺点，本发明提供一种能够方便对液压密封 和气动密封等各种典型往复式轴封在不同介质和介质压力下的密封 性能进行试验、模拟与轴封的实际工作状态相近、测试精度高、试验 结果准确可靠、可重复性好且自动化程度高的往复式轴封密封性能的 测试方法及其装置。
本发明采用的技术方案是：
一种往复式轴封密封性能的测试方法，其特征在于：所述的测试 方法包括如下步骤：
a、将密封圈安装在开有沟槽的密封圈安装环上，密封圈安装环 装在外筒内并通过外筒两端的端盖进行压紧；在外筒内安装密封主轴 并通过联轴器将密封主轴与拉压传感器连接，拉压传感器与托块连 接；托块沿着托块支架上的滑轨运动，动力由水平往复运动装置提供；
b、数据采集控制系统控制辅助装置与往复水平运动装置，使两 个轴封之间充满带压力的试验介质并使密封主轴完成设定的往复直 线运动；
c、拉压传感器实时采集轴封的摩擦力数据并传至数据采集控制 系统；检漏装置检测往复式轴封运行过程中试验介质的泄漏量，以得 到往复式轴封的密封性能。
专用于上述所述的试验方法的试验装置，其特征在于：包括试验 台架、外筒、安装密封圈的密封圈安装环、密封主轴、拉压传感器、 托块、往复直线运动装置、辅助装置以及检测装置，所述的外筒通过 支架固设在所述的试验台架上，所述的检测装置和所述的辅助装置分 别与设置在所述的外筒上的孔连接；所述的密封圈安装环安装在所述 的外筒内，所述的外筒的两端通过端盖将所述的密封圈安装环压紧密 封；所述的密封主轴安装在所述的外筒内且通过联轴器与所述的拉压 传感器相连接；所述的拉压传感器与所述的托块连接，所述的托块与 所述的往复直线运动装置连接；所述的往复直线运动装置、拉压传感 器和辅助装置均与数据采集控制系统电连接。
进一步，所述的外筒上靠近密封圈安装环的位置开有环状的引流 槽；在外筒的底部左右两侧分别开有方便泄漏的液体介质流出的第一 开孔，在外筒的上下相对位置处分别开设有连接所述的辅助装置的第 二开孔。这样，泄漏出来的介质可以顺利流入到引流槽中，并汇集到 外筒底部的第一开孔，通过端盖上的通槽导出来，保证了泄漏的介质 能够全部顺利地收集到检漏装置中，保证了测量的准确性。
进一步，用于液压密封试验时，所述的辅助装置包括液体导管、 循环泵、储液罐和压缩机，所述的液体导管的一端与外筒上的第二开 孔连通，另一端与循环泵连接，循环泵与储液罐的底部连接，储液罐 的顶部与压缩机连接，储液罐的上部与液体导管设置位置相对的外筒 上的第二开孔连通；所述的检测装置包括导液管和泄漏液量杯，所述 的导液管一端伸入所述的泄漏液量杯，另一端与外筒上的第一开孔连 通。
进一步，用于气动密封试验时，所述的检测装置包括吸枪、导气 管和氦质谱检漏仪，所述的导气管的一端连接所述的氦质谱检漏仪， 另一端与外筒上的第一开孔连通；所述的辅助装置包括气体导管、压 力调节器和氦气瓶，所述的吸枪设置在所述的氦气瓶的开口端，所述 的气体导管的一端与外筒上的第二开孔连通，另一端连接所述的压力 调节器，所述的压力调节器连接所述的吸枪；与气体导管的另一端设 置位置相对的外筒上的第二开孔采用螺母密封。
进一步，所述的往复直线运动装置包括旋转电机和曲柄连杆机 构，所述的旋转电机固定在所述的试验台架上，所述的旋转电机的旋 转轴与所述的曲柄连杆机构的一端连接，所述的曲柄连杆机构的另一 端连接所述的托块。
进一步，所述的端盖通过第一螺栓固定在外筒上，所述的端盖的 顶端间隔设置有保证泄漏的介质能够顺利收集到检漏装置中的通槽。
进一步，所述的密封圈安装环上开设有安装密封圈的沟槽，且所 述的密封圈安装环与外筒之间安设置有防止介质泄漏的O形橡胶密 封圈。O形橡胶密封圈的安装能够防止介质从该处泄漏，保证试验结 果的准确性。密封圈安装环上沟槽的形式可变，可以安装不同形式的 往复轴封。这样，能够对液压密封及气动密封的各种典型的往复轴封 进行密封性能的试验。
进一步，所述的托块通过托块支架安装在所述的试验台架上，所 述的托块支架上设置有滑轨，所述的托块可沿所述的滑轨移动；所述 的托块通过第二螺栓与拉压传感器连接。
进一步，所述的联轴器的两端分别与所述的密封主轴和拉压传感 器螺纹连接，且所述的联轴器与密封主轴以及拉压传感器之间均设置 有锁紧螺母。这样，可以保证部件间连接牢固，确保系统传动的准确 性，使密封主轴按预定的位移幅值进行往复运动。
本发明的使用方法及其工作过程如下：
将密封圈安装在开有沟槽的密封圈安装环上，密封圈安装环装入 外筒内；然后，安装密封主轴，两端端盖将密封圈安装环压紧；密封 主轴右侧依次连接联轴器、拉压传感器和托块，托块与水平往复运动 装置相连接；然后，将辅助装置和检漏装置安装到相应的位置；拉压 传感器、辅助装置和往复水平运动装置均与数据采集控制系统电连 接；之后，数据采集控制系统控制水平往复运动装置和辅助装置，使 轴封间充满带预设压力的密封介质，且密封主轴按照设定的主轴进行 往复运动；试验过程中，拉压传感器可以同步采集轴封的摩擦力并输 出到数据采集控制系统，检漏装置检测试验过程中介质的泄漏量。
辅助装置可以实现液压密封和气动密封的密封性能的试验；沟槽 形式的改变能够对各种典型的往复式轴封进行测试；检漏装置针对液 压密封和气动密封有不同的装置，能准确测量介质的泄漏量；试验结 果准确可靠，可重复性好。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明中的沟槽形式可变，能够对液压密封和气动密封的各 种典型轴封进行试验；试验介质压力及种类可调，从而可以更准确地 模拟轴封在不同运行环境中的密封性能。
二、试验时，由数据采集控制系统控制密封轴的往复运动位移， 读取摩擦力等相关数据，并对介质泄漏量进行检测；操作简单方便， 自动化程度高，试验的人为误差小，结果精确、可靠。
三、针对液压密封和气动密封，采用不同形式的泄漏量测量装置 及测量方法，从而可以有针对性地准确测量各种介质的泄漏量。
四、本发明能够针对不同形式轴封的密封性能进行试验，且可以 方便地控制密封主轴的往复运动位移，准确测量轴封运行过程中的轴 向力；辅助装置可以控制密封介质的压力及类型，检漏装置能够准确 检测出轴封运行过程中的泄漏量；试验自动化程度高，结果准确可靠， 可重复性好。
附图说明
图1a是本发明实施例1的液压密封试验装置主视结构示意图。
图1b为图1a中I处放大图。
图1c为图1a中Ⅱ处放大图。
图2是本发明实施例2的气动密封试验装置主视结构示意图。
图3a、图3b、图3c、图3d是液压密封用典型组合密封的结构示 意图。
图4a、图4b、图4c、图4d是典型的弹性体气动活塞密封的结构 示意图。
图5a是本发明实施例的端盖的结构示意图。
图5b是图5a的侧视图。
图6是本发明的托块与滑轨配合示意图。
具体实施方式
实施例1
参照图1a、1b、1c，图3a～图3d，图5a至图6，一种往复式轴 封密封性能的测试方法，所述的测试方法包括如下步骤：
a、将密封圈9安装在开有沟槽的密封圈安装环5上，密封圈安 装环5装在外筒8内并通过外筒8两端的端盖4进行压紧；在外筒8 内安装密封主轴7并通过联轴器12将密封主轴7与拉压传感器14连 接，拉压传感器14与托块15连接；托块15沿着托块支架17上的滑 轨18运动，动力由水平往复运动装置21提供；
b、数据采集控制系统控制辅助装置与往复水平运动装置21，使 两个轴封之间充满带压力的试验介质并使密封主轴7完成设定的往 复直线运动；
c、拉压传感器14实时采集轴封的摩擦力数据并传至数据采集控 制系统；检漏装置检测往复式轴封运行过程中试验介质的泄漏量，以 得到往复式轴封的密封性能。
专用于上述所述的试验方法的试验装置，包括试验台架1、外筒 8、安装密封圈9的密封圈安装环5、密封主轴7、拉压传感器14、 托块15、往复直线运动装置21、辅助装置以及检测装置，所述的外 筒8通过支架2、6固设在所述的试验台架1上，所述的检测装置和 所述的辅助装置分别与设置在所述的外筒8上的孔连接；所述的密封 圈安装环5安装在所述的外筒8内，所述的外筒8的两端通过端盖4 将所述的密封圈安装环5压紧密封；所述的密封主轴7安装在所述的 外筒8内且通过联轴器12与所述的拉压传感器14相连接；所述的拉 压传感器14与所述的托块15连接，所述的托块15与所述的往复直 线运动装置21连接；所述的往复直线运动装置21、拉压传感器14 和辅助装置均与数据采集控制系统电连接。
进一步，所述的外筒8上靠近密封圈安装环5的位置开有环状的 引流槽8A；在外筒8的底部左右两侧分别开有方便泄漏的液体介质 流出的第一开孔，在外筒的上下相对位置处分别开设有连接所述的辅 助装置的第二开孔。这样，泄漏出来的介质可以顺利流入到引流槽 8A中，并汇集到外筒底部的第一开孔，通过端盖4上的通槽4A、4B、 4C导出来，保证了泄漏的介质能够全部顺利地收集到检漏装置中， 保证了测量的准确性。
用于液压密封试验时，所述的辅助装置包括液体导管24A、循环 泵25A、储液罐26A和压缩机27A，所述的液体导管24A的一端与 外筒8上的第二开孔连通，另一端与循环泵25A连接，循环泵25A 与储液罐26A的底部连接，储液罐26A的顶部与压缩机27A连接， 储液罐26A的上部与液体导管设置位置相对的外筒上的第二开孔连 通；所述的检测装置包括导液管23A和泄漏液量杯22A，所述的导 液管23A一端伸入所述的泄漏液量杯22A，另一端与外筒8上的第 一开孔连通。
进一步，所述的往复直线运动装置21包括旋转电机20和曲柄连 杆机构19，所述的旋转电机20固定在所述的试验台架1上，所述的 旋转电机20的旋转轴与所述的曲柄连杆机构19的一端连接，所述的 曲柄连杆机构的另一端连接所述的托块15。
进一步，所述的端盖4通过第一螺栓3固定在外筒8上，所述的 端盖4的顶端间隔设置有保证泄漏的介质能够顺利收集到检漏装置 中的通槽4A、4B、4C。
进一步，所述的密封圈安装环5上开设有安装密封圈9的沟槽， 且所述的密封圈安装环5与外筒8之间安设置有防止介质泄漏的O 形橡胶密封圈10。O形橡胶密封圈10的安装能够防止介质从该处泄 漏，保证试验结果的准确性。密封圈安装环5上沟槽的形式可变，可 以安装不同形式的往复轴封。这样，能够对液压密封及气动密封的各 种典型的往复轴封进行密封性能的试验。
进一步，所述的托块15通过托块支架17安装在所述的试验台架 1上，所述的托块支架17上设置有滑轨18，所述的托块15可沿所述 的滑轨18移动；所述的托块15通过第二螺栓16与拉压传感器14连 接。
进一步，所述的联轴器12的两端分别与所述的密封主轴7和拉 压传感器14螺纹连接，且所述的联轴器12与密封主轴7以及拉压传 感器14之间均设置有锁紧螺母11、13。这样，可以保证部件间连接 牢固，确保系统传动的准确性，使密封主轴按预定的位移幅值进行往 复运动。
实施例2
参照图2，图4a～图4d，图5a至图6，本实施例与实施例1的区 别在于：本实施例是针对气动密封试验的，所述的检测装置包括吸枪 26B、导气管23B和氦质谱检漏仪22B，所述的导气管23B的一端连 接所述的氦质谱检漏仪22B，另一端与外筒8上的第一开孔连通；所 述的辅助装置包括气体导管24B、压力调节器25B和氦气瓶27B，所 述的吸枪26B设置在所述的氦气瓶27B的开口端，所述的气体导管 24B的一端与外筒上的第二开孔连通，另一端连接所述的压力调节器 25B，所述的压力调节器25B连接所述的吸枪26B；与气体导管的另 一端设置位置相对的外筒上的第二开孔采用螺母28B密封。
其余实施方式与实施例1相同。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列 举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形 式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够 想到的等同技术手段。
