專利名稱：機械密封端面摩擦扭矩測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械密封技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于機械密封狀態(tài)參數(shù)現(xiàn)場監(jiān)控或考核系統(tǒng)的端面摩擦扭矩測量技術(shù)。
背景技術(shù)：
機械密封作為動力輸入軸與被密封設(shè)備殼體之間的有效密封元件，廣泛應(yīng)用于化工、石油化工、電力、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。機械密封動環(huán)與動力輸入軸或軸套保持相對靜止，靜環(huán)與靜環(huán)座保持相對靜止，分別用0形圈實現(xiàn)彼此之間的密封；動、靜環(huán)之間依靠彈性元件的彈力和被密封介質(zhì)壓力的軸向分力，形成一定的端面比載荷而實現(xiàn)密封。動、靜環(huán)端面間存在相對滑動，存在摩擦磨損。動、靜環(huán)之間端面摩擦扭矩的大小反映了機械密封運轉(zhuǎn)時的摩擦功耗、摩擦發(fā)熱量、端面溫度以及端面磨損速率等工作參數(shù)，影響著機械密封性能。端面摩擦扭矩的準(zhǔn)確測定，有利于了解機械密封工作狀況，有利于進一步開展機械密封控制系統(tǒng)設(shè)計，提高整套機器設(shè)備運行的可靠性。長期以來，機械密封端面摩擦扭矩測量方法的研究一直為人們所關(guān)注，并取得了一定的進展。但由于受各種因素的影響和條件限制，至今還未見有對機械密封實際運行時的端面摩擦扭矩進行測量的理想或成熟的方法。目前公知的密封端面摩擦扭矩的測量方法有三種在轉(zhuǎn)動密封腔上安裝扭矩傳感器，在電機與動力輸入軸之間安裝扭矩傳感器，以及在靜環(huán)座與靜環(huán)之間安裝扭矩傳感器測量。在轉(zhuǎn)動密封腔上安裝扭矩傳感器測量密封端面摩擦扭矩的方法，是利用一組軸承 1-7將由動環(huán)1-5、靜環(huán)1-6、可換連接軸1-4和杯形端蓋1-14組成的密封腔支撐起來，當(dāng)皮帶輪1-1帶動動力輸入軸1-2旋轉(zhuǎn)時，帶動安裝在與動力輸入軸相連的可換聯(lián)接軸上的動環(huán)轉(zhuǎn)動，動環(huán)通過摩擦作用帶動安裝在杯形端蓋上的靜環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢，連接在密封腔上的扭矩儀擺臂作用于荷重傳感器，將端面摩擦扭矩之力變成電信號，引入相應(yīng)的儀表而測量的。圖1為在轉(zhuǎn)動密封腔上安裝扭矩傳感器測量密封端面摩擦扭矩的示意圖。這種方法需要將密封腔支承起來，而密封腔中不同介質(zhì)壓力引起的軸承摩擦力差異對測試精度影響頗大。在電機與動力輸入軸之間安裝扭矩傳感器，將測得的信號輸入到計算機，測得動力輸入軸扭矩，再將所測得的動力輸入軸扭矩減去主軸承的摩擦阻力矩和機械密封旋轉(zhuǎn)部件在介質(zhì)中產(chǎn)生的攪拌扭矩，便可求得機械密封端面摩擦扭矩。這種測量方法簡便、直接。 然而，工作過程中密封腔內(nèi)介質(zhì)的壓力變化會產(chǎn)生不同的軸向載荷，而不同軸向載荷下主軸承的摩擦阻力矩是不同的；機械密封旋轉(zhuǎn)部件的攪拌扭矩隨密封介質(zhì)的壓力不同也是不同的；目前主軸承的摩擦阻力矩和機械密封旋轉(zhuǎn)部件在不同壓力的密封介質(zhì)中的攪拌扭矩還無法直接測量，通常用空載下的主軸承的摩擦阻力矩和密封介質(zhì)處于常壓下的攪拌扭矩來代替，這些均給端面摩擦扭矩的測量精度帶來很大的影響；特別是在現(xiàn)場裝置上，裝有機械密封動環(huán)的動力輸入軸帶動的工作元件是葉輪，葉輪對介質(zhì)做功所消耗的扭矩比密封端面摩擦扭矩大得多，串聯(lián)安裝于動力輸入軸和電機之間的扭矩傳感器的量程較大，這使得微小的端面摩擦扭矩信號的提取變得十分困難，甚至很容易被干擾所淹沒。因而這種方法不適合用于對現(xiàn)場裝置上機械密封端面摩擦扭矩的測控。在靜環(huán)座與靜環(huán)之間安裝扭矩傳感器測量密封端面摩擦扭矩的方法，就是將小量程大直徑筒形扭矩傳感器串聯(lián)在靜環(huán)座與靜環(huán)之間，通過動環(huán)旋轉(zhuǎn)帶動靜環(huán)偏轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦扭矩由扭矩傳感器的阻力扭矩平衡，來測得機械密封端面摩擦扭矩。這種方法的優(yōu)點是傳感器結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，特別是省去了靜環(huán)與靜環(huán)座之間0形圈的摩擦阻力矩對測量的影響，但小量程大直徑筒形扭矩傳感器的設(shè)計制造存在困難，一值未能獲得有效的突破。對于帶有波紋管靜環(huán)的機械密封，端面摩擦扭矩可以采用專利號ZL 200610039084. 5 “多參數(shù)可測控高轉(zhuǎn)速機械密封性能試驗裝置”中的方法測量，該方法所述的測量系統(tǒng)由靜環(huán)座、導(dǎo)向筒、角位移傳動扇形齒片、角位移傳感器及小齒輪組成；導(dǎo)向筒一端與靜環(huán)托環(huán)內(nèi)孔螺紋緊密連接，導(dǎo)向筒的另一端活套在靜環(huán)座壓蓋內(nèi)孔中并通過軸套伸出到密封腔外部。通過角位移傳感器測量伸出密封腔外部的導(dǎo)向筒的偏移，可以測量機械密封在工作前后彈性元件扭轉(zhuǎn)角度的變化，再根據(jù)彈性元件剛度計算出端面摩擦扭矩。 這種測量方法可以使靜環(huán)的角位移無損失地傳遞給導(dǎo)向筒，至扇形齒片，至小齒輪，再至角位移傳感器，避免了附加扭矩對測量值的干擾。但存在于扇形齒片和小齒輪之間的傳動誤差嚴(yán)重影響著測量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決現(xiàn)有機械密封端面摩擦扭矩測量精度低、可靠度差，小量程大直徑筒形扭矩傳感器制造困難，以及無法開展現(xiàn)場裝置中端面密封摩擦狀況監(jiān)控等問題，而提出一種機械密封端面摩擦扭矩測量方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是根據(jù)工作狀態(tài)下靜環(huán)所受的端面摩擦扭矩與阻力矩平衡的原理來設(shè)計的，其特征是，直接在靜環(huán)上設(shè)置傳感器，將在靜環(huán)上設(shè)置的傳感器所測的各阻力矩之和表示為端面摩擦扭矩I。常用機械密封的靜環(huán)結(jié)構(gòu)分為單獨靜環(huán)和帶波紋管的靜環(huán)兩禾中。對于具有單獨靜環(huán)的機械密封，其端面摩擦扭矩測量系統(tǒng)由動力輸入軸或軸套、 機械密封、荷重傳感器、荷重傳感器支持架、端面軸承、端面軸承座和密封腔端蓋組成。機械密封包括帶傳動套的動環(huán)座、彈性元件、動環(huán)密封用0形圈、動環(huán)、靜環(huán)、靜環(huán)密封用0形圈。 動力輸入軸或軸套將動力傳遞給密封腔內(nèi)的工作部件，同時支承和帶動動環(huán)座(動環(huán)座與動力輸入軸或軸套采用緊定螺釘固定，或者采用螺紋連接)隨動力輸入軸轉(zhuǎn)動；動環(huán)座通過傳動套將動力輸入軸的轉(zhuǎn)動傳遞給動環(huán)，并支承彈性元件，使彈性元件推動動環(huán)緊貼于靜環(huán)密封面上；靜環(huán)密封面的背面端部由摩擦系數(shù)很小的端面軸承支承，以有效降低靜環(huán)密封面的背面端部支承處摩擦力對密封端面摩擦扭矩測量的影響；端面軸承的另一端面支承在與荷重傳感器支持架采用螺紋連接的端面軸承座上，用以平衡介質(zhì)壓力和彈性元件對機械密封產(chǎn)生的軸向載荷。荷重傳感器支持架內(nèi)嵌于密封腔端蓋的內(nèi)孔中，用螺栓固定； 荷重傳感器支持架的端部軸對稱設(shè)有2個外凸的支耳，承插于靜環(huán)密封面背面的防轉(zhuǎn)銷孔內(nèi)；每個支耳上安裝一個荷重傳感器，其測力點沿切向布置在靜環(huán)的防轉(zhuǎn)銷孔的側(cè)面。密封腔端蓋內(nèi)孔與靜環(huán)外圓面之間的配合設(shè)計成靜環(huán)可沿密封腔端蓋內(nèi)孔滑動的間隙配合，靜環(huán)的外圓面上開設(shè)有安裝實現(xiàn)靜環(huán)和密封腔端蓋之間密封的0形圈的槽；安裝在槽內(nèi)的 0形圈與密封腔端蓋內(nèi)孔之間的摩擦力不因介質(zhì)壓力的變化而變化。工作過程中，由于動、 靜環(huán)之間的端面摩擦扭矩Mm的作用，靜環(huán)具有跟隨動環(huán)發(fā)生轉(zhuǎn)動的趨勢，這一趨勢被靜環(huán)密封用0形圈所受密封腔端蓋內(nèi)孔的摩擦阻力矩Mf以及防轉(zhuǎn)銷孔側(cè)面處安裝的荷重傳感器產(chǎn)生的阻力矩Mls所平衡，即Mm = Mf+Mls。其中，0形圈與靜環(huán)座內(nèi)孔之間的摩擦阻力矩 Mf，可以在密封腔未加載工作介質(zhì)之前通過設(shè)置在靜環(huán)的2個防轉(zhuǎn)銷孔側(cè)面的荷重傳感器預(yù)先測定；工作狀態(tài)下防轉(zhuǎn)銷孔側(cè)面處安裝的荷重傳感器產(chǎn)生的阻力矩Ms由傳感器測得的靜環(huán)周邊的切向力的當(dāng)量值乘以2個荷重傳感器測力點之間的距離(即力臂)而獲得。作用于靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷孔側(cè)面上的荷重傳感器的2個測力點的間距(即力臂)可預(yù)先標(biāo)定。對于帶有波紋管靜環(huán)的機械密封，其端面摩擦扭矩測量系統(tǒng)由動力輸入軸或軸套、機械密封、磁柵位移傳感器(測量探頭、磁柵)和密封腔端蓋組成。機械密封包括動環(huán)座、動環(huán)、動環(huán)密封用0形圈、靜環(huán)、波紋管和靜環(huán)座。磁柵位移傳感器的測量探頭沿周向安裝在密封腔體上，磁柵粘貼在靜環(huán)上。動力輸入軸或軸套將動力傳遞給密封腔內(nèi)的工作部件，同時支承和帶動動環(huán)座(動環(huán)座與動力輸入軸或軸套采用緊定螺釘固定，或者采用螺紋連接)及動環(huán)隨動力輸入軸轉(zhuǎn)動；動環(huán)密封面貼緊于靜環(huán)，壓縮焊接在靜環(huán)和靜環(huán)座之間的波紋管，使動環(huán)與靜環(huán)的接觸端面上形成一定的端面比載荷；靜環(huán)座由密封腔端蓋支承。工作過程中，受動、靜環(huán)之間端面摩擦扭矩Mm的影響，靜環(huán)發(fā)生一定的周向偏轉(zhuǎn)，并在波紋管阻力矩作用下穩(wěn)定在某一偏轉(zhuǎn)角(扭角)上。此時，端面摩擦扭矩等于靜環(huán)隨波紋管偏轉(zhuǎn)這一角度所具有的阻力矩Mds，即Mm = Mds。靜環(huán)發(fā)生一定的周向偏轉(zhuǎn)后波紋管所具有的阻力矩，用靜環(huán)周向產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角乘以產(chǎn)生單位扭角所需的扭矩即扭轉(zhuǎn)剛度來求取。靜環(huán)周向產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角可以用安裝在密封腔殼體和靜環(huán)上的磁柵位移傳感器測得的靜環(huán)偏離原有位置的弧長和半徑比來表征。波紋管產(chǎn)生單位扭角所需的扭矩需預(yù)先標(biāo)定。本發(fā)明的有益效果(1)能實現(xiàn)機械密封端面摩擦扭矩的精確測量。無論是在靜環(huán)密封面背面的防轉(zhuǎn)銷孔側(cè)面沿周向軸對稱加裝2只荷重傳感器，測量動、靜環(huán)密封面之間的摩擦力，再乘以力臂O個傳感器測力點之間的距離)獲取端面摩擦扭矩的方法，還是通過在靜環(huán)和靜環(huán)座之間加裝磁柵位移傳感器測量扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下靜環(huán)外徑處偏轉(zhuǎn)位移獲取動、靜環(huán)端面間摩擦扭矩的方法，都避開了軸承摩擦阻力矩、攪拌扭矩的影響以及被密封設(shè)備動力輸入軸上做功零件的扭矩對傳感器的大量程要求，保證了測量精度。(2)由于本發(fā)明中所設(shè)計的兩種方案，都是利用傳感器直接提取端面摩擦扭矩的力信號或偏轉(zhuǎn)位移信號，避免了傳導(dǎo)零件之間的信號傳遞誤差，因而提高了扭矩測量的可靠性。(3)為實現(xiàn)對現(xiàn)場生產(chǎn)裝置中機械密封端面摩擦工況的監(jiān)控提供了條件。



圖1是在轉(zhuǎn)動密封腔上安裝扭矩傳感器測量密封端面摩擦扭矩的示意圖。1-1皮帶輪；1-2動力輸入軸；1-3承受軸向力的止推軸承；1-4可換聯(lián)接軸；1_5被測機械密封動環(huán)；1-6被測機械密封靜環(huán)；1-7軸承；1-8冷卻液路；1-9扭矩儀擺臂；1-10 可換的扭矩測量桿；1-11液體進入口 ；1-12流體排出口 ；1-13支架；1-14杯形端蓋。
圖2是針對具有單獨靜環(huán)的機械密封而設(shè)計的端面摩擦扭矩測量方法示意圖。2-1端面軸承座；2-2荷重傳感器支持架；2-3線槽；2_4螺栓；2_5密封腔端蓋； 2-6端面軸承；2-7荷重傳感器；2-8靜環(huán)密封用0形圈；2-9靜環(huán)；2_10動環(huán)；2_11彈性元件；2-12軸套；2-13帶傳動套的動環(huán)座；2-14密封腔殼體；2_15動力輸入軸；2_16動力輸入軸與軸套之間密封用0形圈；2-17動環(huán)密封用0形圈；2-18荷重傳感器引出線。圖3是布置在荷重傳感器支持架上的2個荷重傳感器與靜環(huán)接觸狀態(tài)下的A-A剖視圖。3-1荷重傳感器支持架；3-2傳感器引出線；3-3荷重傳感器；3_4防轉(zhuǎn)銷孔；3_5靜環(huán)；3-6靜環(huán)密封用0形圈的橫截面。圖4是具有單獨靜環(huán)的機械密封的端面摩擦扭矩測量原理圖。Mm動、靜環(huán)之間端面摩擦扭矩;Mf靜環(huán)密封用0形圈所受靜環(huán)座的摩擦阻力矩；Mls 荷重傳感器產(chǎn)生的阻力矩。圖5是荷重傳感器支持架的三維結(jié)構(gòu)圖。5-1荷重傳感器支持架基體；5-2線槽；5-3支耳；5_4荷重傳感器安裝孔。圖6是針對帶有波紋管靜環(huán)的機械密封而設(shè)計的端面摩擦扭矩測量方法示意圖。6-1密封腔端蓋；6-2靜環(huán)密封用0形圈；6_3靜環(huán)座；6_4波紋管；6_5靜環(huán)；6_6 信號引出線；6-7測量探頭；6-8磁柵；6-9動環(huán)；6-10密封腔體；6_11動環(huán)密封用0形圈； 6-12軸套；6-13動力輸入軸；6-14軸套與動力輸入軸之間密封用0形圈。圖7是磁位移傳感器布置在密封腔殼體和靜環(huán)上的B-B剖視圖。7-1測量探頭；7-2傳感器引出線；7-3磁柵；7_4密封腔殼體；7_5靜環(huán)。圖8是帶有波紋管靜環(huán)的機械密封的端面摩擦扭矩測量原理圖。Mffl動、靜環(huán)之間端面摩擦扭矩；Mds磁柵位移傳感器測得的靜環(huán)隨波紋管偏轉(zhuǎn)一定角度所具有的阻力矩。
具體實施例方式為進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下實施例一圖2是針對具有單獨靜環(huán)的機械密封而設(shè)計的端面摩擦扭矩測量方法示意圖。先將端面軸承2-6放入荷重傳感器支持架2-2，再把端面軸承座2-1旋入荷重傳感器支持架2-2的內(nèi)螺紋中，使端面軸承2-6緊貼在荷重傳感器支持架2-2右端；在荷重傳感器支持架2-2右端設(shè)計的2個支耳上分別嵌入荷重傳感器2-7，測力點朝外，并將荷重傳感器2-7的引出線2-18從線槽2-3中引出。將裝有荷重傳感器2-7的支持架2_2放入到密封腔端蓋2-5中，用螺栓2-4連接于密封腔端蓋2-5 ；再將外徑處帶有0形圈2-8的靜環(huán) 2-9從密封腔端蓋2-5的右端口推入，并使靜環(huán)2-9的2個防轉(zhuǎn)銷孔跨過荷重傳感器2_7 ； 靜環(huán)2-9的左端面支承在端面軸承2-6上，每個防轉(zhuǎn)銷孔的一個側(cè)面緊貼在對應(yīng)的一個荷重傳感器2-7的測力點上，形成一個具有測量端面摩擦扭矩能力的密封腔端蓋組合件。將這一密封腔端蓋組合件穿軸裝入密封腔，使靜環(huán)2-9密封面與前期安裝在軸套2-12 (軸套與動力輸入軸螺紋連接)上的動環(huán)2-10的密封面緊貼；當(dāng)動力輸入軸2-15帶動軸套2-12 轉(zhuǎn)動時，動環(huán)座2-13利用端部撥叉插入軸套2-12右端的槽中隨之旋轉(zhuǎn)，動環(huán)座2-13右端的傳動套帶動動環(huán)2-9運轉(zhuǎn)，動環(huán)2-10和靜環(huán)2-9之間的端面摩擦扭矩使靜環(huán)2-9產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)趨勢，并與荷重傳感器2-7測力點的阻力矩和靜環(huán)密封用0形圈2-8在密封腔端蓋2-5內(nèi)孔中滑動的摩擦阻力矩達成平衡，即端面摩擦扭矩Mm等于荷重傳感器測力點的阻力矩Mls， 以及靜環(huán)密封用0形圈2-8與密封腔端蓋2-5內(nèi)孔之間的摩擦阻力矩Mf之和。靜環(huán)密封用0形圈2-8與密封腔端蓋2-5內(nèi)孔之間的摩擦阻力矩Mf，可在動環(huán) 2-10、靜環(huán)2-9不接觸的情況下，利用荷重傳感器2-7進行測量。將裝有荷重傳感器2-7和端面軸承2-6的支持架2-2放入到密封腔端蓋2-5中后，先不用螺栓2-4連接，而是將外徑處帶有0形圈2-8的靜環(huán)2-9從密封腔端蓋2-5的右端推入，并使靜環(huán)2-9上的2個防轉(zhuǎn)銷孔跨過荷重傳感器2-7 ；靜環(huán)2-9的左端面支承在端面軸承2-6上，每個防轉(zhuǎn)銷孔的一個側(cè)面緊貼在對應(yīng)的一個荷重傳感器的測力點上。固定住荷重傳感器2-7的支持架2-2，輕輕轉(zhuǎn)動密封腔端蓋2-5，通過荷重傳感器2-7的輸出可以獲得靜環(huán)密封用0形圈2-8與密封腔端蓋2-5內(nèi)孔之間的當(dāng)量摩擦力，2個測力點之間的距離L即為當(dāng)量摩擦力的力臂。工作狀態(tài)下，荷重傳感器2-7測力點的阻力矩Mls由傳感器2-7測得的靜環(huán)周邊的切向力的當(dāng)量值乘以2個荷重傳感器2-7測力點之間的距離即力臂L而獲得。實施例二 圖6是針對帶有波紋管靜環(huán)的機械密封而設(shè)計的端面摩擦扭矩測量方法示意圖。帶有波紋管6-4的靜環(huán)6-5套裝在軸套6-12上，波紋管6-4左端的靜環(huán)座6_3 的外螺紋與密封腔端蓋6-1的內(nèi)孔螺紋相連接，采用0形圈6-2密封；靜環(huán)6-5的密封端面與動環(huán)6-9的密封端面緊貼；動環(huán)6-9密封面的背面支承在軸套6-12上，軸套6-12端部的2個軸對稱的凸緣嵌入動環(huán)6-9密封面背面的凹槽中；靜環(huán)6-5的外圓面上沿周向粘貼有一段磁柵6-8，與磁柵6-8相對的密封腔殼體6-10上安裝有磁位移測量傳感器的測量探頭6-7 ；測量探頭6-7與磁柵6-8之間的徑向間隙控制在0. 5-lmm。工作過程中，動力輸入軸6-13的旋轉(zhuǎn)帶動軸套6-12旋轉(zhuǎn)，并通過軸套6-12上的凸緣帶動動環(huán)6_9轉(zhuǎn)動；受動環(huán) 6-9端面摩擦扭矩的作用，靜環(huán)6-5發(fā)生一定的周向偏轉(zhuǎn)，并在波紋管阻力矩作用下穩(wěn)定在某一偏轉(zhuǎn)角上。此時，靜環(huán)6-5只受這2個扭矩作用且保持平衡，因而動環(huán)6-9對靜環(huán)6-5 的摩擦作用形成的端面摩擦扭矩與波紋管6-4對靜環(huán)6-5產(chǎn)生的阻力矩相等。磁柵位移傳感器測出的周向偏轉(zhuǎn)位移除以靜環(huán)外圓的半徑可獲得偏轉(zhuǎn)角(扭角)，再乘以波紋管扭轉(zhuǎn)剛度的標(biāo)定值，便可獲得作用在靜環(huán)上的波紋管阻力矩。上述實施例不以任何方式限定本發(fā)明，凡采用等同替換或等效替換的形式所形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機械密封端面摩擦扭矩測量方法，其特征是，直接在靜環(huán)上設(shè)置傳感器，并利用穩(wěn)定工作狀態(tài)下靜環(huán)所受的總扭矩為零的力矩平衡原理，將在靜環(huán)上設(shè)置的傳感器所測的各阻力矩之和表示為端面摩擦扭矩Mm。
2.如權(quán)利要求1所述的機械密封端面摩擦扭矩測量方法，其特征是，對于具有單獨靜環(huán)的機械密封所用的測量系統(tǒng)由動環(huán)2-10、靜環(huán)2-9、靜環(huán)密封用0形圈2-8、荷重傳感器 2-7、荷重傳感器支持架2-2、端面軸承2-6、端面軸承座2-1和密封腔端蓋2_5組成，2個荷重傳感器軸對稱安裝在密封腔端蓋內(nèi)孔側(cè)的荷重傳感器支持架上，其測力點沿切向成軸對稱布置在靜環(huán)的2個防轉(zhuǎn)銷孔的側(cè)面。
3.如權(quán)利要求1所述的機械密封端面摩擦扭矩測量方法，其特征是，對于具有單獨靜環(huán)的機械密封，工作狀態(tài)下靜環(huán)所受的端面摩擦扭矩Mm與靜環(huán)密封用0形圈所受靜環(huán)座的摩擦阻力矩Mf及荷重傳感器的阻力矩Mls之和相平衡，在分別測得靜環(huán)密封用0形圈所受靜環(huán)座的摩擦阻力矩Mf和荷重傳感器的阻力矩Mls之后可以求得機械密封端面摩擦扭矩。
4.如權(quán)利要求1所述的機械密封端面摩擦扭矩測量方法，其特征是，對于具有單獨靜環(huán)的機械密封所用的端面摩擦扭矩測量系統(tǒng)，靜環(huán)密封面的背面端部設(shè)置有端面軸承。
5.如權(quán)利要求1所述的機械密封端面摩擦扭矩測量方法，其特征是，對于具有單獨靜環(huán)的機械密封所用的測量系統(tǒng)，靜環(huán)外圓面的中部開設(shè)有0形圈槽，用以放置靜環(huán)密封用0 形圈。
6.如權(quán)利要求1所述的機械密封端面摩擦扭矩測量方法，其特征是，對于帶有波紋管靜環(huán)的機械密封所用的端面摩擦扭矩測量系統(tǒng)由動環(huán)6-9、靜環(huán)6-5、波紋管6-4、靜環(huán)座 6-3、磁柵位移傳感器(測量探頭6-7、磁柵6- 和密封腔端蓋6-1組成，磁柵位移傳感器的測量探頭安裝在密封腔體6-10上，磁柵粘貼在靜環(huán)上。
7.如權(quán)利要求1所述的機械密封端面摩擦扭矩測量方法，其特征是，對于帶有波紋管靜環(huán)的機械密封，工作狀態(tài)下靜環(huán)所受的端面摩擦扭矩Mm與波紋管產(chǎn)生的阻力矩Mds相平衡，可用波紋管產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角乘以產(chǎn)生單位扭角所需的扭矩即扭轉(zhuǎn)剛度來求取。
8.如權(quán)利要求1所述的機械密封端面摩擦扭矩測量方法，其特征是，對于帶有波紋管靜環(huán)的機械密封，靜環(huán)產(chǎn)生的周向偏轉(zhuǎn)角可以用安裝在密封腔殼體和靜環(huán)上的磁柵位移傳感器測得的靜環(huán)偏離原有位置的弧長和半徑比來表征。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機械密封端面摩擦扭矩測量方法，即直接在靜環(huán)上設(shè)置傳感器，并利用穩(wěn)定工作狀態(tài)下靜環(huán)所受的總扭矩為零的力矩平衡原理，將傳感器所測的各阻力矩之和表示為端面摩擦扭矩。對于具有單獨靜環(huán)的機械密封，其靜環(huán)所受的端面摩擦扭矩可以用測得的靜環(huán)密封用O形圈所受靜環(huán)座的摩擦阻力矩和荷重傳感器的阻力矩來表征。對于帶有波紋管靜環(huán)的機械密封，其靜環(huán)所受的端面摩擦扭矩可用磁柵位移傳感器測得的波紋管偏轉(zhuǎn)角乘以產(chǎn)生單位扭角所需的扭矩即扭轉(zhuǎn)剛度來求取。該方法簡便、實用，有效地解決了現(xiàn)有機械密封端面摩擦扭矩測量精度低、可靠度差等問題，為開展現(xiàn)場裝置中機械密封端面摩擦狀況監(jiān)控提供了可能。
文檔編號G01L3/00GK102183327SQ20111004322
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者劉士國, 華潔, 孫見君, 徐靜, 李佳, 涂橋安, 馬晨波 申請人:南京林業(yè)大學(xué)