專利名稱：活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于活塞密封檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置，是對(duì)活塞環(huán)、活塞桿密封性能測(cè)量的專用設(shè)備?；钊h(huán)是內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件之一，其中活塞環(huán)外緣和缸體內(nèi)壁間隙即活塞環(huán)與缸壁的氣密性關(guān)系著發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，活塞桿處的密封性能也關(guān)系著發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。在工作狀態(tài)下，氣缸內(nèi)充滿高壓氦氣，活塞環(huán)和活塞桿密封的密封不良則會(huì)產(chǎn)生高壓氦氣泄漏，活塞環(huán)和活塞桿密封的泄漏影響發(fā)電機(jī)的效率和消耗氦氣，將使運(yùn)行成本增力口。一些國(guó)家以活塞環(huán)與汽缸壁間的光密封度作為評(píng)定指標(biāo)，間接反映氣密性?；钊h(huán)、活塞桿密封的密封對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電、汽車工業(yè)等行業(yè)非常重要，因此需要對(duì)活塞環(huán)、活塞桿密封進(jìn)行定量的測(cè)量和分析，尋找出設(shè)計(jì)上的缺陷，使發(fā)電機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。
目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有針對(duì)活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能進(jìn)行檢測(cè)的裝置，無(wú)法保證活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能滿足使用要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，以對(duì)活塞環(huán)、活塞桿密封進(jìn)行定量的測(cè)量和分析，尋找出設(shè)計(jì)上的缺陷，使發(fā)電機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置，其特殊之處在于:包括箱體組件和機(jī)械傳動(dòng)組件，所述箱體組件包括底座、曲軸箱和氣缸，所述曲軸箱設(shè)置于底座上，氣缸設(shè)置于曲軸箱上，氣缸底部與曲軸箱頂部連通，曲軸箱頂部開設(shè)有氣孔，所述機(jī)械傳動(dòng)組件包括電機(jī)、左端聯(lián)軸器、右端聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、曲軸、飛輪、連桿、活塞桿和活塞，所述電機(jī)設(shè)置于底座上，電機(jī)軸通過(guò)右端聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸連接，所述曲軸設(shè)置于曲軸箱內(nèi)，曲軸兩端伸出曲軸箱設(shè)置且與曲軸箱之間通過(guò)軸承連接，曲軸的一端通過(guò)左端聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸連接，另一端安裝有飛輪，曲軸的曲柄銷處安裝有連桿，連桿頂端和 活塞桿下端相連，活塞桿頂部連接有活塞，所述活塞桿和活塞均設(shè)置于氣缸內(nèi)，活塞桿中部與氣缸內(nèi)壁之間設(shè)有密封組件，所述氣缸側(cè)壁上位于密封組件和活塞之間的位置上開設(shè)有試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口，氣缸頂部開設(shè)有兩個(gè)氣體出口。
上述氣缸包括氣缸外殼、氣缸襯和氣缸蓋,所述氣缸襯與氣缸外殼的內(nèi)壁緊貼設(shè)置，氣缸襯和氣缸外殼間以及密封組件和氣缸襯間均設(shè)有密封圈，氣缸襯與氣缸外殼之間設(shè)有環(huán)形腔，與環(huán)形腔位置對(duì)應(yīng)的氣缸外殼上開設(shè)有冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口，氣缸蓋設(shè)置于氣缸頂部，氣缸蓋上開設(shè)有氣體出口，所述密封組件底部設(shè)有潤(rùn)滑油進(jìn)口，所述曲軸箱內(nèi)設(shè)有軸承座，軸承座上設(shè)有曲軸潤(rùn)滑油入口，曲軸箱底部設(shè)有曲軸箱出油口。
上述檢測(cè)裝置用于檢測(cè)活塞環(huán)的靜態(tài)密封性能的檢測(cè)方法，包括以下步驟: 1)連接進(jìn)氣氣路:將氣瓶、電磁閥、單向閥、壓力變送器通過(guò)管道依次連接，將壓力變送器與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口用管道連通，在氣瓶和電磁閥之間設(shè)置壓力表，在單向閥和壓力變送器之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表和排氣閥，在壓力變送器與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口之間設(shè)置加氣閥； 2)連接氣體檢測(cè)氣路:將電磁閥、緩沖器、油氣分離器和集氣瓶通過(guò)管道依次連接，將電磁閥與氣缸頂部的氣體出口用管道連通，并且在電磁閥與氣體出口之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表，在油氣分離器和集氣瓶之間設(shè)置壓力表； 3)進(jìn)行活塞環(huán)的靜態(tài)密封性能檢測(cè):將活塞環(huán)安裝到活塞上，將活塞桿密封安裝于活塞桿與密封組件之間，在未啟動(dòng)電機(jī)的狀態(tài)下，將安裝好活塞環(huán)的活塞提到頂部，兩個(gè)點(diǎn)接觸壓力表設(shè)置壓力上限，氣瓶?jī)?nèi)裝入高壓氮?dú)饣驓鍤猓P(guān)閉排氣閥，使用高壓氮?dú)饣驓鍤馔ㄟ^(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口向氣缸內(nèi)腔注入，由于活塞環(huán)不可能完全密封，因此會(huì)有微量氮?dú)饣驓鍤馔ㄟ^(guò)活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁之間的縫隙泄漏至活塞頂部空間，根據(jù)點(diǎn)接觸壓力表所示，當(dāng)氣缸內(nèi)壓力到達(dá)上限，關(guān)閉進(jìn)氣氣路的電磁閥，停止向氣缸內(nèi)通入高壓氮?dú)饣驓鍤?，活塞頂部空間內(nèi)的氣體會(huì)通過(guò)氣缸頂部的出氣口流出，泄漏出來(lái)的氣體依次通過(guò)緩沖器和油氣分離器后裝入集氣瓶?jī)?nèi)，通過(guò)集氣瓶上的壓力表測(cè)量集氣瓶?jī)?nèi)的壓力，集氣瓶的體積一定，根據(jù)集氣瓶?jī)?nèi)的氣體壓力大小，換算成常態(tài)下活塞環(huán)密封泄漏的氣體體積，即可知活塞環(huán)的初始密封性能。
上述檢測(cè)裝置用于檢測(cè)活塞桿密封的靜態(tài)密封性能的檢測(cè)方法，包括以下步驟: 1)連接進(jìn)氣氣路:將氣瓶、電磁閥、單向閥、壓力變送器通過(guò)管道依次連接，將壓力變送器與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口用管道連通，在氣瓶和電磁閥之間設(shè)置壓力表，在單向閥和壓力變送器之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表和排氣閥，在壓力變送器與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口之間設(shè)置加氣閥； 2)連接氣體檢測(cè)氣路:將真空泵、緩沖器、油氣分離器和單向閥通過(guò)管道依次連接，真空泵與曲軸箱頂部的一個(gè)氣孔連接，單向閥與曲軸箱頂部的另一個(gè)氣孔連接，在油氣分離器和單向閥之間設(shè)置氦質(zhì)譜儀； 3)進(jìn)行活塞桿密封的靜態(tài)密封性能檢測(cè):將活塞桿密封安裝于活塞桿與密封組件之間，測(cè)量方法使用對(duì)比測(cè)量法，曲軸箱內(nèi)認(rèn)為全部是空氣，注5 mL的氦氣到曲軸箱內(nèi)，使用氦質(zhì)譜儀測(cè)量曲軸箱內(nèi)的氦氣濃度，氦質(zhì)譜儀的顯示表指示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，調(diào)整氦質(zhì)譜儀的顯示表為滿刻度的三分之一，此時(shí)曲軸箱內(nèi)的氦氣濃度為測(cè)量泄漏時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)濃度； 在未啟動(dòng)電機(jī)的狀態(tài)下，兩個(gè)點(diǎn)接觸壓力表設(shè)置壓力上限，氣瓶?jī)?nèi)裝入高壓氦氣，關(guān)閉排氣閥，氣瓶里的高壓氦氣通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸內(nèi)，從密封組件和活塞的縫隙中流入，并沿著密封組件和活塞桿間的縫隙流出，由于活塞桿密封會(huì)泄漏微量氦氣，因此氦氣只能通過(guò)活塞桿密封泄漏到曲軸箱內(nèi)，由于泄漏出來(lái)的氣體先后通過(guò)緩沖器和油氣分離器后通過(guò)單向閥流回曲軸箱，此時(shí)設(shè)置于油氣分離器和單向閥之間的氦質(zhì)譜儀可測(cè)得新的氦氣密度，將新測(cè)得的氦氣密度和試驗(yàn)前曲軸箱內(nèi)氦氣密度對(duì)比，即可得到活塞桿密封的初始密封性能數(shù)據(jù)。
上述檢測(cè)裝置用于檢測(cè)活塞桿密封的動(dòng)態(tài)密封性能的檢測(cè)方法，包括以下步驟: I)連接進(jìn)氣氣路:將氣瓶、電磁閥、單向閥、壓力變送器通過(guò)管道依次連接，將壓力變送器與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口用管道連通，在氣瓶和電磁閥之間設(shè)置壓力表，在單向閥和壓力變送器之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表和排氣閥，在壓力變送器與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口之間設(shè)置加氣閥，將壓力變送器與六位半數(shù)字電流表連接，六位半數(shù)字電流表與配電柜連接； 2)連接氣體冷卻回路:氣缸頂部的兩個(gè)出氣口通過(guò)管道分別與兩個(gè)冷卻器的冷卻器進(jìn)氣口連接，冷卻器出氣口均與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口連通，將水箱與水泵通過(guò)水管連接，水泵的出水口通過(guò)水管與冷卻水進(jìn)口連接，冷卻水出口和冷卻器進(jìn)水口連接，冷卻器出水口與散熱器連接，散熱器與水箱回水口連接。
3)連接潤(rùn)滑油回路:將油箱分別與兩個(gè)油泵通過(guò)油管連接，其中一個(gè)油泵通過(guò)過(guò)濾器與密封組件底部的潤(rùn)滑油進(jìn)口連接，另一個(gè)油泵通過(guò)過(guò)濾器與曲軸潤(rùn)滑油入口連接，曲軸箱出油口與油箱連接； 4)連接氣體檢測(cè)氣路:將真空泵、緩沖器、油氣分離器和單向閥通過(guò)管道依次連接，真空泵與曲軸箱頂部的一個(gè)氣孔連接，單向閥與曲軸箱頂部的另一個(gè)氣孔連接，在油氣分離器和單向閥之間設(shè)置氦質(zhì)譜儀； 5)進(jìn)行活塞桿密封的動(dòng)態(tài)密封性能檢測(cè):首先將活塞壓到底部，設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表壓力值，關(guān)閉排氣閥，開啟水泵、油泵和六位半數(shù)字電流表，高壓氦氣通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口注入氣缸襯，開啟電機(jī)，連桿在曲軸的帶動(dòng)下進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，并帶活塞桿和活塞上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞桿和活塞運(yùn)動(dòng)至氣缸襯頂部，頂部空間的氣體被壓縮，該氣體包括空氣和由活塞環(huán)泄漏的氦氣，從和氣缸襯聯(lián)接的氣缸蓋的頂部的兩個(gè)氣體出口流出，流入兩個(gè)冷卻器的冷卻器進(jìn)氣口，在冷卻器中冷卻后從冷卻器出氣口流出，重新流回密封組件內(nèi)殼，當(dāng)氣缸襯內(nèi)氦氣量不足時(shí)，氣瓶的加氣閥打開，補(bǔ)充氣缸襯內(nèi)氣體，保證系統(tǒng)在預(yù)定的壓力下工作，試驗(yàn)臺(tái)工作一段時(shí)間后，氣缸襯內(nèi)的高壓氣體反復(fù)壓縮，溫度升高體積膨脹，活塞桿密封氣腔內(nèi)氦氣的壓力超過(guò)限定值時(shí)，電磁閥打開放氣，活塞桿密封氣腔內(nèi)氦氣的壓力小于限定值時(shí)，電磁閥關(guān)閉，同時(shí)起到活塞桿密封的保護(hù)作用，活塞桿密封氣腔內(nèi)氦氣的壓力大小，可以隨時(shí)設(shè)定，由于氣缸襯和氣缸外殼間，密封組件和氣缸襯間均有密封圈進(jìn)行密封，防止漏氣，因此在曲軸箱內(nèi)檢測(cè)到的氦氣可認(rèn)為是由活塞桿密封泄漏的，由于泄漏出來(lái)的氣體壓力比較大，使用一個(gè)緩沖器減小沖擊壓力，使用油氣分離器完成油氣的分離，當(dāng)一次試驗(yàn)結(jié)束，氦質(zhì)譜儀測(cè)得氦氣密度，從而得到活塞桿動(dòng)態(tài)密封性能的檢測(cè)結(jié)果。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果: 本發(fā)明用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曲軸連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作狀態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際情況基本相符的條件下，使用容易泄漏的氦氣通過(guò)氦氣質(zhì)譜檢漏儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞環(huán)和活塞桿密封性能的檢測(cè)，尋找出設(shè)計(jì)上的缺陷，使發(fā)電機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。


圖1為本發(fā)明設(shè)計(jì)方案框圖； 圖2-a為本發(fā)明活塞環(huán)的密封試驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2-b為圖2-a的局部放大圖； 圖3-a為本發(fā)明活塞桿密封的靜態(tài)密封試驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3-b為圖3-a的局部放大圖； 圖4-a為本發(fā)明活塞桿密封的動(dòng)態(tài)密封試驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4-b為本發(fā)明活塞桿密封的動(dòng)態(tài)密封試驗(yàn)油路和水路連接示意圖； 圖4-c為圖4-a的局部放大圖； 其中1-氣瓶、2-壓力表、3-電磁閥、4-單向閥、5-點(diǎn)接觸壓力表、6-排氣閥、7-壓力變送器、8-加氣閥、9-緩沖器、10-氣缸襯、11-試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口、12-氣缸外殼、13-平衡塊、14-曲軸、15-飛輪、16-連桿、17-曲軸箱、18-左端聯(lián)軸器、19-傳動(dòng)軸、20-右端聯(lián)軸器、21-底座、22-電機(jī)、23-曲軸潤(rùn)滑油入口、24-密封組件、25-活塞桿、26-集氣瓶、27-油氣分離器、28-氣缸蓋、29-氣體出口、30-活塞鎖緊螺母、31-活塞、32-活塞環(huán)、33-六位半數(shù)字電流表、34-配電柜、35-氦質(zhì)譜儀、36-真空泵、37-潤(rùn)滑油進(jìn)口、38-活塞桿密封、39-油泵、40-油箱、41-過(guò)濾器、42-冷卻器出氣口、43_冷卻器、44-冷卻器出水口、45_冷卻器進(jìn)氣口、46-冷卻器進(jìn)水口、47_冷卻水出口、48_冷卻水進(jìn)口、49_散熱器、50-水箱、51 -水泵、52-曲軸箱出油口。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明: 參照?qǐng)D2-a、圖2-b，一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置，包括箱體組件和機(jī)械傳動(dòng)組件，所述箱體組件包括底座21、曲軸箱17和氣缸，所述曲軸箱17設(shè)置于底座21上，氣缸設(shè)置于曲軸箱17上,氣缸底部與曲軸箱17頂部連通，曲軸箱17頂部開設(shè)有氣孔，所述機(jī)械傳動(dòng)組件包括電機(jī)22、左端聯(lián)軸器18、、右端聯(lián)軸器20、傳動(dòng)軸19、曲軸14、飛輪15、連桿16、活塞桿25和活塞31,所述電機(jī)22設(shè)置于底座21上，電機(jī)軸通過(guò)右端聯(lián)軸器20與傳動(dòng)軸19連接，所述曲軸14設(shè)置于曲軸箱17內(nèi)，曲軸14兩端伸出曲軸箱17設(shè)置且與曲軸箱之間通過(guò)軸承連接，曲軸14的一端通過(guò)左端聯(lián)軸器18與傳動(dòng)軸19連接，另一端安裝有飛輪15，曲軸14的曲柄銷處安裝有連桿16，連桿16頂端和活塞桿25下端相連，活塞桿25頂部連接有活塞31，所述活塞桿25和活塞31均設(shè)置于氣缸內(nèi)，活塞桿25中部與氣缸內(nèi)壁之間設(shè)有密封組件24，所述氣缸側(cè)壁上位于密封組件24和活塞31之間的位置上開設(shè)有試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口 11，氣缸頂部開設(shè)有兩個(gè)氣體出口 29。
上述氣缸包括氣缸外殼12、氣缸襯10和氣缸蓋28,所述氣缸襯10與氣缸外殼12的內(nèi)壁緊貼設(shè)置，氣缸襯10和氣缸外殼12間以及密封組件24和氣缸襯10間均設(shè)有密封圈，氣缸襯10與氣缸外殼12之間設(shè)有環(huán)形腔，與環(huán)形腔位置對(duì)應(yīng)的氣缸外殼12上開設(shè)有冷卻水進(jìn)口 48和冷卻水出口 47，氣缸蓋28設(shè)置于氣缸頂部，氣缸蓋28上開設(shè)有氣體出口29，所述密封組件24底部設(shè)有潤(rùn)滑油進(jìn)口 37，所述曲軸箱17內(nèi)設(shè)有軸承座，軸承座上設(shè)有曲軸潤(rùn)滑油入口 23，曲軸箱17底部設(shè)有曲軸箱出油口 52。
上述檢測(cè)裝置用于檢測(cè)活塞環(huán)的靜態(tài)密封性能的檢測(cè)方法，包括以下步驟: 1)連接進(jìn)氣氣路:將氣瓶1、電磁閥3、單向閥4、壓力變送器7通過(guò)管道依次連接，將壓力變送器7與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口 11用管道連通，在氣瓶I和電磁閥3之間設(shè)置壓力表2，在單向閥4和壓力變送器7之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表5和排氣閥6，在壓力變送器7與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口11之間設(shè)置加氣閥8 ； 2)連接氣體檢測(cè)氣路:將電磁閥3、緩沖器9、油氣分離器27和集氣瓶26通過(guò)管道依次連接，將電磁閥3與氣缸頂部的氣體出口 29用管道連通，并且在電磁閥3與氣體出口 29之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表5，在油氣分離器27和集氣瓶26之間設(shè)置壓力表2 ； 3)進(jìn)行活塞環(huán)的靜態(tài)密封性能檢測(cè):將活塞環(huán)安裝到活塞上，將活塞桿密封38安裝于活塞桿與密封組件之間，在未啟動(dòng)電機(jī)22的狀態(tài)下，將安裝好活塞環(huán)32的活塞31提到頂部，兩個(gè)點(diǎn)接觸壓力表5設(shè)置壓力上限，氣瓶I內(nèi)裝入高壓氮?dú)饣驓鍤?，關(guān)閉排氣閥6，使用高壓氮?dú)饣驓鍤馔ㄟ^(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口 11向氣缸內(nèi)腔注入，由于活塞環(huán)32不可能完全密封，因此會(huì)有微量氮?dú)饣驓鍤馔ㄟ^(guò)活塞環(huán)32與氣缸內(nèi)壁之間的縫隙泄漏至活塞31頂部空間(此過(guò)程中，會(huì)有少量氣體從活塞桿密封中泄露，但是不影響測(cè)量結(jié)果，因此可忽略該部分)，根據(jù)點(diǎn)接觸壓力表5所示，當(dāng)氣缸內(nèi)壓力到達(dá)上限，關(guān)閉進(jìn)氣氣路的電磁閥3，停止向氣缸內(nèi)通入高壓氮?dú)饣驓鍤?，活?1頂部空間內(nèi)的氣體會(huì)通過(guò)氣缸頂部的出氣口 29流出，泄漏出來(lái)的氣體依次通過(guò)緩沖器9和油氣分離器27后裝入集氣瓶26內(nèi)，通過(guò)集氣瓶26上的壓力表2測(cè)量集氣瓶26內(nèi)的壓力,集氣瓶26的體積一定,根據(jù)集氣瓶26內(nèi)的氣體壓力大小,換算成常態(tài)下活塞環(huán)密封泄漏的氣體體積，即可知活塞環(huán)的初始密封性能。
圖3-a、圖3-b，上述檢測(cè)裝置用于檢測(cè)活塞桿密封的靜態(tài)密封性能的檢測(cè)方法，包括以下步驟: 1)連接進(jìn)氣氣路:將氣瓶1、電磁閥3、單向閥4、壓力變送器7通過(guò)管道依次連接，將壓力變送器7與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口 11用管道連通，在氣瓶I和電磁閥3之間設(shè)置壓力表2，在單向閥4和壓力變送器7之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表5和排氣閥6，在壓力變送器7與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口11之間設(shè)置加氣閥8 ； 2)連接氣體檢測(cè)氣路:將真空泵36、緩沖器9、油氣分離器27和單向閥4通過(guò)管道依次連接，真空泵36與曲軸箱17頂部的一個(gè)氣孔連接，單向閥4與曲軸箱17頂部的另一個(gè)氣孔連接，在油氣分離器27和單向閥4之間設(shè)置氦質(zhì)譜儀35 ； 3)進(jìn)行活塞桿密封的靜態(tài)密封性能檢測(cè):將活塞桿密封38安裝于活塞桿25與密封組件24之間，測(cè)量方法使用對(duì)比測(cè)量法，曲軸箱17內(nèi)認(rèn)為全部是空氣，注5 mL的氦氣到曲軸箱17內(nèi)，使用氦質(zhì)譜儀35測(cè)量曲軸箱17內(nèi)的氦氣濃度，氦質(zhì)譜儀35的顯示表指示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，調(diào)整氦質(zhì)譜儀35的顯示表為滿刻度的三分之一，此時(shí)曲軸箱17內(nèi)的氦氣濃度為測(cè)量泄漏時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)濃度； 在未啟動(dòng)電機(jī)的狀態(tài)下，兩個(gè)點(diǎn)接觸壓力表5設(shè)置壓力上限，氣瓶I內(nèi)裝入高壓氦氣，關(guān)閉排氣閥6，氣瓶I里的高壓氦氣通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口 11進(jìn)入氣缸內(nèi)，從密封組件24和活塞31的縫隙中流入，并沿著密封組件24和活塞桿25間的縫隙流出，由于活塞桿密封38會(huì)泄漏微量氦氣，因此氦氣只能通過(guò)活塞桿密封38泄漏到曲軸箱17內(nèi)，由于泄漏出來(lái)的氣體先后通過(guò)緩沖器9和油氣分離器27后通過(guò)單向閥4流回曲軸箱17，此時(shí)設(shè)置于油氣分離器和單向閥之間的氦質(zhì)譜儀35可測(cè)得新的氦氣密度，將新測(cè)得的氦氣密度和試驗(yàn)前曲軸箱17內(nèi)氦氣密度對(duì)比，即可得到活塞桿密封38的初始密封性能數(shù)據(jù)。
參照?qǐng)D4-a、圖4-b、圖4_c，上述檢測(cè)裝置用于檢測(cè)活塞桿密封的動(dòng)態(tài)密封性能的檢測(cè)方法，包括以下步驟: 1)連接進(jìn)氣氣路:將氣瓶1、電磁閥3、單向閥4、壓力變送器7通過(guò)管道依次連接，將壓力變送器7與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口 11用管道連通，在氣瓶I和電磁閥3之間設(shè)置壓力表2，在單向閥4和壓力變送器7之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表5和排氣閥6，在壓力變送器7與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口11之間設(shè)置加氣閥8，將壓力變送器7與六位半數(shù)字電流表33連接，六位半數(shù)字電流表33與配電柜34連接； 2)連接氣體冷卻回路:氣缸頂部的兩個(gè)出氣口29通過(guò)管道分別與兩個(gè)冷卻器的冷卻器進(jìn)氣口 45連接，冷卻器出氣口 42均與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口 11連通，將水箱50與水泵51通過(guò)水管連接，水泵51的出水口通過(guò)水管與冷卻水進(jìn)口 48連接，冷卻水出口 47和冷卻器進(jìn)水口 46連接，冷卻器出水口 44與散熱器49連接，散熱器49與水箱50回水口連接。
3)連接潤(rùn)滑油回路:將油箱40分別與兩個(gè)油泵39通過(guò)油管連接，其中一個(gè)油泵通過(guò)過(guò)濾器41與密封組件底部的潤(rùn)滑油進(jìn)口 37連接，另一個(gè)油泵通過(guò)過(guò)濾器41與曲軸潤(rùn)滑油入口 23連接，曲軸箱出油口 52與油箱40連接； 4)連接氣體檢測(cè)氣路:將真空泵36、緩沖器9、油氣分離器27和單向閥4通過(guò)管道依次連接，真空泵36與曲軸箱17頂部的一個(gè)氣孔連接，單向閥4與曲軸箱17頂部的另一個(gè)氣孔連接，在油氣分離器27和單向閥4之間設(shè)置氦質(zhì)譜儀35 ； 5)進(jìn)行活塞桿密封的動(dòng)態(tài)密封性能檢測(cè):首先將活塞31壓到底部，設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表5壓力值，關(guān)閉排氣閥6，開啟水泵51、油泵39和六位半數(shù)字電流表33，高壓氦氣通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口 11注入氣缸襯10，開啟電機(jī)22，連桿16在曲軸14的帶動(dòng)下進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，并帶活塞桿25和活塞31上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞桿25和活塞31運(yùn)動(dòng)至氣缸襯10頂部，頂部空間的氣體被壓縮，該氣體包括空氣和由活塞環(huán)泄漏的氦氣，從和氣缸襯10聯(lián)接的氣缸蓋28的頂部的兩個(gè)氣體出口 29流出，流入兩個(gè)冷卻器43的冷卻器進(jìn)氣口 45，在冷卻器43中冷卻后從冷卻器出氣口 42流出，重新流回密封組件24內(nèi)殼，當(dāng)氣缸襯10內(nèi)氦氣量不足時(shí)，氣瓶的加氣閥8打開，補(bǔ)充氣缸襯10內(nèi)氣體，保證系統(tǒng)在預(yù)定的壓力下工作，試驗(yàn)臺(tái)工作一段時(shí)間后，氣缸襯10內(nèi)的高壓氣體反復(fù)壓縮，溫度升高體積膨脹，活塞桿密封氣腔內(nèi)氦氣的壓力超過(guò)限定值時(shí)，電磁閥3打開放氣,活塞桿密封氣腔內(nèi)氦氣的壓力小于限定值時(shí)，電磁閥3關(guān)閉，同時(shí)起到活塞桿密封38的保護(hù)作用，活塞桿密封氣腔內(nèi)氦氣的壓力大小，可以隨時(shí)設(shè)定，由于氣缸襯10和氣缸外殼12間,密封組件24和氣缸襯10間均有密封圈進(jìn)行密封，防止漏氣，因此在曲軸箱17內(nèi)檢測(cè)到的氦氣可認(rèn)為是由活塞桿密封泄漏的，由于泄漏出來(lái)的氣體壓力比較大，使用一個(gè)緩沖器9減小沖擊壓力，使用油氣分離器27完成油氣的分離，當(dāng)一次試驗(yàn)結(jié)束，氦質(zhì)譜儀35測(cè)得氦氣密度，從而得到活塞桿動(dòng)態(tài)密封性能的檢測(cè)結(jié)果。
水箱50內(nèi)的冷卻水通過(guò)水泵51打入兩個(gè)冷卻器43以及環(huán)形腔內(nèi)，環(huán)形腔內(nèi)的冷卻水從冷卻水進(jìn)口 48流入，冷卻水出口 47流出，通過(guò)冷卻器進(jìn)水口 46流入冷卻器43中。冷卻水對(duì)由于進(jìn)行試驗(yàn)而溫度升高的氦氣進(jìn)行冷卻，隨后從冷卻器出水口 44流出。后從兩個(gè)冷卻器43流出的冷卻水經(jīng)過(guò)管路流入散熱器49，散熱器49對(duì)其進(jìn)行散熱，溫度恢復(fù)室溫的冷卻水重新流回水箱50。如此循環(huán)。
潤(rùn)滑油從油箱40流出，經(jīng)過(guò)油泵39，并由過(guò)濾器41過(guò)濾潤(rùn)滑油，一路流入密封組件底部的潤(rùn)滑油進(jìn)口 37，通過(guò)活塞桿25的上下運(yùn)動(dòng)，被帶至和密封組件24接觸的活塞桿25上各部位，對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)滑，隨后順著連桿16和曲軸14流至曲軸箱17底部。另一路流入曲軸14上的曲軸潤(rùn)滑油入口 23內(nèi)，通過(guò)曲軸潤(rùn)滑油入口 23內(nèi)的斜孔流至曲軸14，對(duì)曲軸14進(jìn)行潤(rùn)滑，隨后流至曲軸箱17底部。曲軸箱17底部的潤(rùn)滑油通過(guò)曲軸箱出油口 52流至油泵39，最終返回油箱40。
權(quán)利要求
1.一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置，其特征在于:包括箱體組件和機(jī)械傳動(dòng)組件，所述箱體組件包括底座(21)、曲軸箱(17)和氣缸，所述曲軸箱(17)設(shè)置于底座(21)上，氣缸設(shè)置于曲軸箱(17)上，氣缸底部與曲軸箱(17)頂部連通，曲軸箱(17)頂部開設(shè)有氣孔，所述機(jī)械傳動(dòng)組件包括電機(jī)(22)、左端聯(lián)軸器(18)、右端聯(lián)軸器(20)、傳動(dòng)軸(19)、曲軸(14)、飛輪(15)、連桿(16)、活塞桿(25)和活塞(31)，所述電機(jī)(22)設(shè)置于底座(21)上，電機(jī)軸通過(guò)右端聯(lián)軸器(20)與傳動(dòng)軸(19)連接，所述曲軸(14)設(shè)置于曲軸箱(17)內(nèi)，曲軸(14)兩端伸出曲軸箱(17)設(shè)置且與曲軸箱之間通過(guò)軸承連接，曲軸(14)的一端通過(guò)左端聯(lián)軸器(18)與傳動(dòng)軸(19)連接，另一端安裝有飛輪(15)，曲軸(14)的曲柄銷處安裝有連桿(16)，連桿(16)頂端和活塞桿(25)下端相連，活塞桿(25)頂部連接有活塞(31)，所述活塞桿(25)和活塞(31)均設(shè)置于氣缸內(nèi)，活塞桿(25)中部與氣缸內(nèi)壁之間設(shè)有密封組件(24)，所述氣缸側(cè)壁上位于密封組件(24)和活塞(31)之間的位置上開設(shè)有試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)，氣缸頂部開設(shè)有兩個(gè)氣體出口(29)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置，其特征在于:所述氣缸包括氣缸外殼(12)、氣缸襯(10)和氣缸蓋(28),所述氣缸襯(10)與氣缸外殼(12)的內(nèi)壁緊貼設(shè)置，氣缸襯(10)和氣缸外殼(12)間以及密封組件(24)和氣缸襯(10)間均設(shè)有密封圈，氣缸襯(10)與氣缸外殼(12)之間設(shè)有環(huán)形腔，與環(huán)形腔位置對(duì)應(yīng)的氣缸外殼(12)上開設(shè)有冷卻水進(jìn)口(48)和冷卻水出口(47)，氣缸蓋(28)設(shè)置于氣缸頂部，氣缸蓋(28)上開設(shè)有氣體出口(29)，所述密封組件(24)底部設(shè)有潤(rùn)滑油進(jìn)口(37)，所述曲軸箱(17)內(nèi)設(shè)有軸承座，軸承座上設(shè)有曲軸潤(rùn)滑油入口(23)，曲軸箱(17)底部設(shè)有曲軸箱出油口(52)。
3.一種利用如權(quán)利要求1所述的一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置檢測(cè)活塞環(huán)的靜態(tài)密封性能的檢測(cè)方法，包括以下步驟: 1)連接進(jìn)氣氣路:將氣瓶(I)、電磁閥(3)、單向閥(4)、壓力變送器(7)通過(guò)管道依次連接，將壓力變送器⑵與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)用管道連通，在氣瓶⑴和電磁閥(3)之間設(shè)置壓力表(2)，在單向閥(4)和壓力變送器(7)之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表(5)和排氣閥(6)，在壓力變送器(7)與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)之間設(shè)置加氣閥⑶； 2)連接氣體檢測(cè)氣路:將電磁閥(3)、緩沖器(9)、油氣分離器(27)和集氣瓶(26)通過(guò)管道依次連接，將電 磁閥(3)與氣缸頂部的氣體出口(29)用管道連通，并且在電磁閥(3)與氣體出口(29)之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表(5)，在油氣分離器(27)和集氣瓶(26)之間設(shè)置壓力表⑵； 3)進(jìn)行活塞環(huán)的靜態(tài)密封性能檢測(cè):將活塞環(huán)安裝到活塞上，將活塞桿密封(38)安裝于活塞桿與密封組件之間，在未啟動(dòng)電機(jī)(22)的狀態(tài)下，將安裝好活塞環(huán)(32)的活塞(31)提到頂部，兩個(gè)點(diǎn)接觸壓力表(5)設(shè)置壓力上限，氣瓶(I)內(nèi)裝入高壓氮?dú)饣驓鍤猓P(guān)閉排氣閥出)，使用高壓氮?dú)饣驓鍤馔ㄟ^(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)向氣缸內(nèi)腔注入，由于活塞環(huán)(32)不可能完全密封，因此會(huì)有微量氮?dú)饣驓鍤馔ㄟ^(guò)活塞環(huán)(32)與氣缸內(nèi)壁之間的縫隙泄漏至活塞(31)頂部空間，根據(jù)點(diǎn)接觸壓力表(5)所示，當(dāng)氣缸內(nèi)壓力到達(dá)上限，關(guān)閉進(jìn)氣氣路的電磁閥(3)，停止向氣缸內(nèi)通入高壓氮?dú)饣驓鍤?，活?31)頂部空間內(nèi)的氣體會(huì)通過(guò)氣缸頂部的出氣口(29)流出，泄漏出來(lái)的氣體依次通過(guò)緩沖器(9)和油氣分離器(27)后裝入集氣瓶(26)內(nèi)，通過(guò)集氣瓶(26)上的壓力表(2)測(cè)量集氣瓶(26)內(nèi)的壓力，集氣瓶(26)的體積一定，根據(jù)集氣瓶(26)內(nèi)的氣體壓力大小，換算成常態(tài)下活塞環(huán)密封泄漏的氣體體積，即可知活塞環(huán)的初始密封性能。
4.一種利用如權(quán)利要求1所述的一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置檢測(cè)活塞桿密封的靜態(tài)密封性能的檢測(cè)方法，包括以下步驟: 1)連接進(jìn)氣氣路:將氣瓶(I)、電磁閥(3)、單向閥(4)、壓力變送器(7)通過(guò)管道依次連接，將壓力變送器⑵與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)用管道連通，在氣瓶⑴和電磁閥(3)之間設(shè)置壓力表(2)，在單向閥(4)和壓力變送器(7)之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表(5)和排氣閥(6)，在壓力變送器(7)與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)之間設(shè)置加氣閥(8)； 2)連接氣體檢測(cè)氣路:將真空泵(36)、緩沖器(9)、油氣分離器(27)和單向閥(4)通過(guò)管道依次連接，真空泵(36)與曲軸箱(17)頂部的一個(gè)氣孔連接，單向閥(4)與曲軸箱(17)頂部的另一個(gè)氣孔連接，在油氣分離器(27)和單向閥(4)之間設(shè)置氦質(zhì)譜儀(35)； 3)進(jìn)行活塞桿密封的靜態(tài)密封性能檢測(cè):將活塞桿密封(38)安裝于活塞桿(25)與密封組件(24)之間，測(cè)量方法使用對(duì)比測(cè)量法，曲軸箱(17)內(nèi)認(rèn)為全部是空氣，注(5) mL的氦氣到曲軸箱(17)內(nèi)，使用氦質(zhì)譜儀(35)測(cè)量曲軸箱(17)內(nèi)的氦氣濃度，氦質(zhì)譜儀(35)的顯示表指示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，調(diào)整氦質(zhì)譜儀(35)的顯示表為滿刻度的三分之一，此時(shí)曲軸箱(17)內(nèi)的氦氣濃度為測(cè)量泄漏時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)濃度； 在未啟動(dòng)電機(jī)的狀態(tài)下，兩個(gè)點(diǎn)接觸壓力表(5)設(shè)置壓力上限，氣瓶(I)內(nèi)裝入高壓氦氣，關(guān)閉排氣閥出)，氣瓶(I)里的高壓氦氣通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)進(jìn)入氣缸內(nèi)，從密封組件(24)和活塞(31)的縫隙中流入，并沿著密封組件(24)和活塞桿(25)間的縫隙流出，由于活塞桿密封(38)會(huì)泄漏微量氦氣，因此氦氣只能通過(guò)活塞桿密封(38)泄漏到曲軸箱(17)內(nèi)，由于泄漏出來(lái)的氣體先后通過(guò)緩沖器(9)和油氣分離器(27)后通過(guò)單向閥(4)流回曲軸箱(17)，此時(shí)設(shè)置于油氣分離器和單向閥之間的氦質(zhì)譜儀(35)可測(cè)得新的氦氣密度，將新測(cè)得的氦氣密度和試驗(yàn)前曲軸箱(17)內(nèi)氦氣密度對(duì)比，即可得到活塞桿密封(38)的初始密封性能數(shù)據(jù)。
5.一種利用如權(quán)利要求2所述的一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置用于檢測(cè)活塞桿密封的動(dòng)態(tài)密封性能的檢測(cè)方法，包括以下步驟: 1)連接進(jìn)氣氣路:將氣瓶(I)、電磁閥(3)、單向閥(4)、壓力變送器(7)通過(guò)管道依次連接，將壓力變送器⑵與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)用管道連通，在氣瓶⑴和電磁閥(3)之間設(shè)置壓力表(2)，在單向閥(4)和壓力變送器(`7)之間設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表(5)和排氣閥(6)，在壓力變送器(7)與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)之間設(shè)置加氣閥(8)，將壓力變送器(7)與六位半數(shù)字電流表(33)連接，六位半數(shù)字電流表(33)與配電柜(34)連接； 2)連接氣體冷卻回路:氣缸頂部的兩個(gè)出氣口(29)通過(guò)管道分別與兩個(gè)冷卻器的冷卻器進(jìn)氣口(45)連接，冷卻器出氣口(42)均與試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)連通，將水箱(50)與水泵(51)通過(guò)水管連接，水泵(51)的出水口通過(guò)水管與冷卻水進(jìn)口(48)連接，冷卻水出口(47)和冷卻器進(jìn)水口(46)連接，冷卻器出水口(44)與散熱器(49)連接，散熱器(49)與水箱(50)回水口連接； 3)連接潤(rùn)滑油回路:將油箱(40)分別與兩個(gè)油泵(39)通過(guò)油管連接，其中一個(gè)油泵通過(guò)過(guò)濾器(41)與密封組件底部的潤(rùn)滑油進(jìn)口(37)連接，另一個(gè)油泵通過(guò)過(guò)濾器(41)與曲軸潤(rùn)滑油入口(23)連接，曲軸箱出油口(52)與油箱(40)連接；4)連接氣體檢測(cè)氣路:將真空泵(36)、緩沖器(9)、油氣分離器(27)和單向閥(4)通過(guò)管道依次連接，真空泵(36)與曲軸箱(17)頂部的一個(gè)氣孔連接，單向閥(4)與曲軸箱(17)頂部的另一個(gè)氣孔連接，在油氣分離器(27)和單向閥(4)之間設(shè)置氦質(zhì)譜儀(35)； 5)進(jìn)行活塞桿密封的動(dòng)態(tài)密封性能檢測(cè):首先將活塞(31)壓到底部，設(shè)置點(diǎn)接觸壓力表(5)壓力值，關(guān)閉排氣閥￠)，開啟水泵(51)、油泵(39)和六位半數(shù)字電流表(33)，高壓氦氣通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)氣口(11)注入氣缸襯(10)，開啟電機(jī)(22)，連桿(16)在曲軸(14)的帶動(dòng)下進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，并帶活塞桿(25)和活塞(31)上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞桿(25)和活塞(31)運(yùn)動(dòng)至氣缸襯(10)頂部，頂部空間的氣體被壓縮，該氣體包括空氣和由活塞環(huán)泄漏的氦氣，從和氣缸襯(10)聯(lián)接的氣缸蓋(28)的頂部的兩個(gè)氣體出口(29)流出，流入兩個(gè)冷卻器(43)的冷卻器進(jìn)氣口(45)，在冷卻器(43)中冷卻后從冷卻器出氣口(42)流出，重新流回密封組件(24)內(nèi)殼,當(dāng)氣缸襯(10)內(nèi)氦氣量不足時(shí),氣瓶的加氣閥(8)打開,補(bǔ)充氣缸襯(10)內(nèi)氣體，保證系統(tǒng)在預(yù)定的壓力下工作，試驗(yàn)臺(tái)工作一段時(shí)間后，氣缸襯(10)內(nèi)的高壓氣體反復(fù)壓縮，溫度升高體積膨脹，活塞桿密封氣腔內(nèi)氦氣的壓力超過(guò)限定值時(shí)，電磁閥(3)打開放氣，活塞桿密封氣腔內(nèi)氦氣的壓力小于限定值時(shí)，電磁閥(3)關(guān)閉，同時(shí)起到活塞桿密封(38)的保護(hù)作用，活塞桿密封氣腔內(nèi)氦氣的壓力大小，可以隨時(shí)設(shè)定，由于氣缸襯(10)和氣缸外殼(12)間，密封組件(24)和氣缸襯(10)間均有密封圈進(jìn)行密封，防止漏氣，因此在曲軸箱(17)內(nèi)檢測(cè)到的氦氣可認(rèn)為是由活塞桿密封泄漏的，由于泄漏出來(lái)的氣體壓力比較大，使用一個(gè)緩沖器(9)減小沖擊壓力，使用油氣分離器(27)完成油氣的分離，當(dāng)一次試驗(yàn)結(jié)束，氦質(zhì)譜儀(35)測(cè)得氦氣密度，從而得到活塞桿動(dòng)態(tài)密封性能的檢測(cè)結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明屬于活塞密封檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。目前,國(guó)內(nèi)沒(méi)有針對(duì)活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能進(jìn)行檢測(cè)的裝置，無(wú)法保證活塞環(huán)和活塞桿密封的密封性能滿足使用要求。本發(fā)明用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曲軸連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作狀態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際情況基本相符的條件下，使用容易泄漏的氦氣通過(guò)氦氣質(zhì)譜檢漏儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞環(huán)和活塞桿密封性能的檢測(cè)，尋找出設(shè)計(jì)上的缺陷，使發(fā)電機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01M3/26GK103162918SQ201310078059
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者劉建設(shè), 申濤, 劉雅文 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)