[发明专利]机械密封性能试验装置及密封端面间的轴向力和温度测量方法

权利要求书

1.机械密封性能试验装置，包括电主轴(1)、单悬臂工作主轴(2)、测力套筒(41)、静环O形圈(43)、静环(44)、动环(45)、轴向力应变片(11)、红外探头(12)、设置于密封腔左右两端的端盖(19)、用于泄漏介质收集的左泄漏腔(3)和右泄漏腔(10)；其特征是：电主轴(1)与单悬臂工作主轴(2)通过带螺纹的锥头部位连接,由动环(45)端面与静环(44)端面等比压压紧作用实现单悬臂工作主轴(2)的浮动支撑；在轴套(18)的左右两端分别设置有测力套筒(41)，静环(44)尾部的圆柱面置于测力套筒(41)的前端孔中，并使静环（44）尾部端面贴紧测力套筒（41）的前端孔中的台阶上，测力套筒(41)的后端孔的内壁上贴有轴向力应变片(11)，当进行密封性能试验时，密封端面会由于弹簧及介质而产生轴向力，此轴向力通过静环(44)尾部端面传给测力套筒(41)的前端孔中的台阶上，使测力套筒(41)及轴向力应变片(11)产生压缩变形，从而能测得密封端面间的轴向力；静环(44)上开有一个轴向通孔，将红外探头(12)置于通孔中，并靠近密封端面，借助红外探头(12)可采集摩擦端面的温度。

2.如权利要求1所述的机械密封性能试验装置，其特征是：静环(44)密封端面处的外径、静环O形圈(43)密封处的外径及测力套筒(41)后端孔处的外径均相等。

3.如权利要求1所述的机械密封性能试验装置，其特征是：测力套筒(41)后端的边缘加工有一法兰，法兰上均布有六个通孔，用螺钉与左右端盖(19)联接。

4.如权利要求1所述的机械密封性能试验装置，其特征是：将红外探头(12)置于静环(44)轴向通孔内距密封端面1-3mm处，并采用绝缘胶实现与孔壁之间的密封。

5.密封端面间的轴向力测量方法，其特征是：它采用任一权利要求1-4所述的机械密封性能试验装置，当密封腔通入介质且单悬臂工作主轴(2)处于旋转状态，而动环(45)与静环(44)未分离时，密封端面间存在介质膜和微凸体接触，则轴向力应变片(11)测得的轴向力为动环(45)上微凸体对静环(44)上微凸体的支承力与介质提供的膜压的合力，即密封端面载荷；当密封腔通入介质且单悬臂工作主轴（2)处于旋转状态，且动环(45)与静环(44)分离时，密封端面间仅存在介质膜，则轴向力应变片(11)测得的轴向力即为流体动压力。

6.密封端面间的温度测量方法，其特征是：它采用任一权利要求1-4所述的机械密封性能试验装置，红外探头(12)将动环(45)及介质膜辐射的能量汇聚到探头上，基于普朗克黑体辐射定律和斯蒂芬-玻尔兹曼定律，可以实时测取动环(45)或介质膜的温度值。