机械密封性能实验

机械密封性能实验

一、实验目的
1、了解机械密封的基本结构；
2、掌握机械密封的工作原理；
3、利用机械密封实验装置，掌握机械密封的安装、调试、试运转和拆卸的方法；
4、掌握测量轴转速的方法；
5、测量液体的泄漏量。

二、实验原理
1、机械密封原理
机械密封是由至少一对垂直于旋转轴线的端面在液体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置（如图1）。随着工业技术的发展，密封流体压力增加和转轴线速度的提高，使得软填料密封越来越不能满足要求；而由于机械密封能靠选材或改变结构很容易地达到要求，现广泛应用于化工、石油化工、造纸、制药、食品等过程工业的机械装置（如泵、压缩机、反应釜等）上。

 
1-紧固螺钉，2-弹簧座， 3-弹簧， 4-动环辅助密封圈，5-动环， 6-静环，7-静环辅助密封圈， 8-防转销
图1 机械密封的基本结构
密封性能最重要的参数可能是密封液体的泄漏。泄漏Q主要受密封间隙h的影响，正比于h的三次方。这样密封间隙h一点小小的变化都会导致泄漏量Q很大的变化。为此，维持密封端面间设定间隙的能力既是目前密封设计的关键因素，也是未来密封设计的关键因素。因为密封系统中柔性支撑的存在，使得机械密封中的端面间隙依赖于系统的动力学。这包括柔性安装元件的运动学、系统压力和动量以及密封元件的各种动力特性。作用于柔性支撑元件的压力和动量来源于几种可能，包括系统密封压力、密封端面间的润滑液膜压力、柔性支撑以及在接触密封状态下的机械接触等。影响密封动力学的各种缘由及方式都应该在未来的密封发展中得以考虑。
本实验台采用简支梁结构，轴承对称安装在转轴的两侧，电机一侧轴的旋转用两个滚珠轴承组成的轴承箱做支撑，轴承座固定在焊接的刚性架上，另一侧使用滚动轴承做支撑，以保证各零件的同轴度和平衡轴向的推力。轴承箱上开设注油孔，使轴承箱内轴承得到充分润滑。实验系统中的泵将储水腔中的介质升压后，经过泵体、管路和阀门进入稳压水腔，设计稳压水腔的目的是为了使介质在进入密封腔体时将压力稳定下来，然后才进入密封实验腔体，通过进出口两侧的截止阀门调节密封实验腔体的介质压力。介质的在各腔体的进出口压力可以通过压力表读出。设置温度控制仪表。稳压水腔上安装安全阀，保证实验系统的安全操作。本实验的试验台(如图2)所示

 
1-三相电机，2-电磁调速器，3-联轴器，
4-泵座，5-密封腔，6-机械密封系统，7-压盖
图2  密封实验台

2、光电转速表原理
本实验采用DT2234A型数字光电式转速传感器来完成对转速的测量，轴的转速为低转速（轴的转速要在v≤1800r/min范围内）。在轴上粘上反光片（锡箔纸），从DT2234A光电式转速表发出红外线，入射到反光片在反射回DT2234A光电式转速表。利用反射的次数来测量转速。它可以进行非接触测量，使用方便，不对被测系统造成附加载荷。

三、实验设备及材料工具

密封试验台，机械密封部件、各种螺丝刀、DT2234A光电转速表、锡箔纸、YB150型指针式精密压力表、量杯等

四、实验步骤
1、观察机械密封的基本结构，对机械密封进行拆卸，弄清装配关系；
2、将机械密封重新组装起来，并掌握工作原理；
3、利用试验台，安装机械密封，安装过程中要注意安装要求；
4、开启试验台，观察机械密封的运转情况；
5、在运转过程对电机的转速进行测量；
6、观察机械密封在多大压力下开始泄漏，并计下泄漏量；
7、断电，将机械密封从试验台下拆卸下来。

五、实验结果分析、讨论
1、 轴的转速测量

轴的转速
(r/m)

测量次数 300r/min 600r/min 900r/min 1200r/min
1    
2    
3    
平均值