Стенд для испытания торцовых уплотнений Советский патент 1989 года по МПК G01N19/02 G01N3/56 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для динамических исследований торцовых уплотнений вращающихся валов, и- может быть использовано в машиностроении, химической, нефтехимической, пищевой промьшишнности и ремонтном производстве для оптимизации конструкций, подбора материалов и исследования долговечности и работоспособности торцовых уплотнений.

Цель изобретения - повышение производительности и снижение трудоемкости испытаний.

На чертеже представлен стенд для испытания торцовых уплотнений.

Стенд содержит основание 1, подшипниковую опору 2, испытательную

камеру 3, предназиаченР1ую для разме- щс ния неподвижного элемента 4 уплотнения и рабочей жидкости, вал 5 для размещения элемента 6 уплотненяи, измеритель 7 утечки жидкости для уплотнения, измеритель 8 момента трения, средства 9 поднода и отвода рабочей жидкости о камеру 3, узел 10 нагружения элементов А н 6 уплотнения, привод (не показан) вращения вала 5. Стенд снабжен втулкой П, стаканом 12, дс мпфиругощим узлом 13, штоком 14, установленным на псд1чипниках 15 и 16 качения и упорном подшипнике 17, вторым узлом 18 }1агружения со стержнем 19, измерителем 20 перемещения стержня 19, узлами 21 и 22 измере1Н1я соответственно износа элементов 4 и 6 и их температуры в зоне контакта. Измеритель 7 утечки жидкости выполне) в виде камеры переменного объема и герметически сообщен через отверстие 23 в опоре 2 и днище камеры 3 с внут реиней полостью 24 неподвижного элемента 4 и соединен с атмосферой с по штуцера 25. Штуцер 25 закрывают и открывают с помощью крапя. Температура в полостн измерителя 7 ре- гистрируется с помощью термопреобразователя 26. Камера 3 выполнена в виде цилиндрического кожуха 27, устаноленного н.а оггоре 2 с помощью штыкового затвора 28, и снабжена крышкой 29 имеьицей отверстие для подвода рабочей жидкости. Измеритель 8 момента трения выполнен в виде упругой пластины, закрепленной между опорой 2 и основанием 1, с тензодатчиками 30. Отвод рабочей жидкости из камеры 3 осу1честБЛяется через штуцер 31 в рабочем режиме и через штуцер 32 при с.пиве жидкости по окончании исныта- ний. Узел 21 измерения износа элементов 4 и 6 выполнен в виде индуктивного преобразователя малых перемещений и связан со штоком 14 с помощь пласти)1ы 33. Стакан 12 герметической перегородкой 34. Втулка И снабжена буртиком 35, ограничиваюидт его движение в.низ. На валу 5 закреплен шкив 36 для соединения с помощью ремня 37 с приводом врап;ения (.не показан). Стакан 12 снабжен зубцами (не показаны) для взаимодействия с выступами (не показаны) элемента 6, Шток 14 установлен на подшипниках 15 и 16 по скользящей посадке. Ком-.,

0

5

0

5 о -зс

40

45

50

55

пенсация потерь нл в Э1их подшипниках осуществл к тся упором 38 установленным на основании 1 . Стс-по. ное кольцо 39 позволяет осушествить при необходимости подъе стакана 2 вместе со штоком 4. Элемент 4 закрепляется с HOMOctbio накидной обойча 4С с штоковым затвором (не .показан). В ме.стах соединения элеме па - и ко-- жуха 27 с опорой 2 установлены резиновые кольца (не показаны) дня ер- метизации камеры 3. Стенд сиабн.еп измерительным блоком (не показан} для ре1 истрации najiaMeTpoB трения и компрессором (не показан) для передачи горячел о воздуха в камеру 3.

Стенд работает следующим образом.

Перед проведепием испыта1П .й устанавливают элементы 4 и 6 уплотнения. Узлом 10 задают требуемую осеную нагрузку. При этом нагрузка чере.з шток 14, упорны 17 и стакан 12 передается на элементы 4 и 6 уплотнения. Открывают штуцер 25 и сжнмаю измеритель 7 до минимального объема, после чего штуцер 25 закрывают. При этом нагрузка, приклады- ваемг1Я через стержень 19 со стороны узла i8, создает внутри камеры и связанных с ней полостях элемента 4 и подшипниковой опоры 2 зада1Н{ое по- стоян}юе разрежение. Через отверстие в крьш1ке 29 подают жидкость в испытательную камеру 3. Вк.лючают привод и измерительный блок (не показан). Привод через шкив 36, втулку 11, вал 5 и стакан 1 2 нриводит во вращение э.че- мент 6 уплотнения. Возникающий при этом в исследуемом уплотнении момент трения через нодшипниковую опору.2 воспринимается измерителем 8 момента трения. Температура в зоне тренил элементов 4 и 6 уплотнения регистрируется узлом 22 измерения температуры. За счет разрежения в полости элемента 4 уплотнения создается перепад давлений относительно атмосферного, который моделирует реальные условия работы уплотнений, способствуя проникновению рабочей жидкости через уплотнение. Регистрацию момента трения в зоне контакта элементов 4 и 6 торцового уплотнения осуществляют посредством записи сигнала с тенчо- датчиков 30. По мере износа элеменгов 4 н 6 происходит постепенное опускание стакана 12 и штока 14 узла нлгру- жения. При этом перемещение послед5

него вместе с пластиной 33 поспри- нимается узлом 21 измерения износа, что позволяет непрерывно регистрировать интенсивность из нагаивания элементов 4 и 6 торцового уплотнения в процессе работы. Рабочая жидкость, просочившаяся через эти элементы торцового уплотнения в область пониженного давления, испаряется. Объем образующегося из нее пара многократно превосходит объем самой жидкости. Поэтому при созданном постоянном разрежении незначительное проникновение жидкости в полость элемента 4 уплотнения вызывает суце- ственное у1зеличение объема камеры переменного объема измерителя 7 утечки, следствием чег о является перемещение стержня 19, воспринимаемое из-

,sf,6

мерит« лем 20 перемещений, что обус - лавлипает высокую чувствительность устройства для регистрации утечек.

По мере увеличения утечки стержень 19 перемещается нииз. При достижении им своего начального положения привод выключают, а штуцер 25 открывают.

В ходе испытаний регистрируются утечки жидкости через уплотнение, момент трения, износ и температура элс ментов уплотнения, что дает возможность определить работоспособность уплотнс ния в начальный момент утечки.

Предусмотрена возможность проведения испытаний при больших утечках, В качестве элементов уплотнения используют также конструкции промьшшен- пых уплотнений.

Стенд для испытания торцовых уплотнений, содержащий основание, установленную на нем подшипниковую опору, закрепленную на опоре испытательную камеру, предназначенную для размещения в ней неподвижного элемента уплотнения, измерители утечки рабочей жидкости через уплотнение и момента трения, средства подвода и отвода рабочей жидкости в камеру, первый узел нагружения элементов уплотнения и привод вращения вала, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения трудоемкости испытаний, он снабжен полой втулкой, установленной коаксиально с валом и сопряженной с ним с помощью шлицевого соединения, установленным соосно с валом стаканом, который соединен с валом зубчатым зацеплением и предназначен для закрепления подвижного элемента уплотнения по его торцу, демпфирующим узлом, размещенным между подвижным элементом уплотнения и торцом стакана, штоком, установленным в полостях втулки и стакана с помощью подшипников качения и упорного подшипника и взаимодействующего с первым узлом нагружения, вторым узлом нагружения со стержнем, соединенным через измеритель утечки рабочей жидкости с подшипниковой опорой, измерителем перемещения стержня, узлами измерения износа элементов уплотнения и их температуры в зоне контакта, вал выполнен полым, а измеритель утечки рабочей жидкости выполнен в виде камеры переменного объема, герметически сообщенной через отверстие в подшипниковой опоре и днище испытательной камеры с внутренней полостью неподвижного элемента уплотнения и соединенной с атмосферой с помощью штуцера.