CN107631840A - 一种具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置，其包括：转轴组件，用于执行旋转运动；腔体外壳，所述转轴组件的至少一部分位于所述腔体外壳中，使得所述腔体外壳与所述转轴组件之间形成腔体，所述腔体的第一端通过接触式密封件进行密封，第二端通过迷宫密封环进行密封；偏心调整***，设置在所述腔体的第二端，用于调整所述迷宫密封环的偏心量；进气口，用于向所述腔体中输入压力气体；出气口，用于收集所述腔体的第二端泄漏的气体。本发明的迷宫密封装置可以采用一种规格的迷宫密封环进行同心和偏心两种工况下的实验，从而可以方便地通过实验研究偏心间隙对泄漏量的影响，为展开迷宫密封的密封机理研究提供了便利。

Description

一种具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置

技术领域

本发明涉及非接触密封技术领域，具体涉及一种具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置。

背景技术

在透平机械等领域中，旋转轴与静止件之间的流体密封应用非常广泛。目前，在透平机械中，旋转轴与静止件的径向密封仍然以迷宫密封为主。迷宫密封的优点在于易加工、易拆装、以及能够适应高温、高速、高压等苛刻工况。迷宫密封在使用过程中，为了防止旋转轴与迷宫密封环发生碰摩，在初始装配时，需要保证密封环的密封齿与旋转轴之间具有一定密封间隙，这种密封间隙通常在0.1～0.6mm。然而，由于实际装配误差的存在、设备在使用过程中可能发生倾斜(如对于航空发动机而言，飞机在飞行过程中发生翻转时)、旋转轴高速旋转导致的旋转轴自身受热膨胀甚至弯曲等因素，都会导致实际密封间隙并不是一直处于均匀状态，而这种不均匀的状态可以认为是一种偏心间隙。在目前的迷宫密封泄漏模型中，现有的做法均是将密封间隙视为整圈均匀的，然而这与实际密封条件并不相符，导致该泄漏模型的计算精度不高。因此，研究迷宫密封的偏心间隙对泄漏量的影响是十分有必要并且有意义的。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置，其可以根据需要调整迷宫密封环的偏心量，进而可评估迷宫密封环的偏心间隙对泄漏量的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置，包括：

转轴组件，用于执行旋转运动；

腔体外壳，所述转轴组件的至少一部分位于所述腔体外壳中，使得所述腔体外壳与所述转轴组件之间形成腔体，所述腔体的第一端通过接触式密封件进行密封，第二端通过迷宫密封环进行密封；

偏心调整***，设置在所述腔体的第二端，用于调整所述迷宫密封环的偏心量；

进气口，用于向所述腔体中输入压力气体；

出气口，用于收集所述腔体的第二端泄漏的气体，以便评估所述迷宫密封环的偏心量与泄漏量的关系。

优选地，所述偏心调整***包括：

成对设置的顶丝螺杆，所述顶丝螺杆沿径向设置在所述腔体外壳上，并且每对顶丝螺杆位于所述腔体外壳的同一直径上，以用于沿所述直径方向调整所述迷宫密封环的径向位置。

优选地，所述偏心调整***还包括：

调整套筒，安装于所述腔体外壳的内部，所述顶丝螺杆用于顶推所述调整套筒的外侧壁，所述迷宫密封环安装于所述调整套筒中。

优选地，所述调整套筒为偏心套筒，所述偏心套筒的径向内侧设置有密封环环座，所述迷宫密封环相对于所述密封环环座固定安装，所述密封环环座的外圆柱面与所述偏心套筒的内圆柱面之间能够相对旋转。

优选地，还包括旋转驱动机构，用于驱动所述密封环环座相对于所述偏心套筒旋转。

优选地，所述旋转驱动机构包括蜗轮蜗杆传动副，其中，蜗轮设置在所述密封环环座上，蜗杆设置在蜗杆轴上，所述蜗杆轴的驱动端突出于所述腔体外壳之外。

优选地，还包括轴向压紧机构，用于将所述迷宫密封环沿轴向进行固定。

优选地，所述轴向压紧机构包括压紧端盖，所述压紧端盖与所述迷宫密封环的安装结构之间设置有滚动体，所述压紧端盖的背离所述迷宫密封环的一侧设置有压紧螺杆。

优选地，还包括间隙测量***，用于测量所述迷宫密封环的径向密封间隙；

和/或，所述转轴组件包括旋转轴和套设在所述旋转轴上的密封环轴套，所述迷宫密封环位于所述密封环轴套的径向外侧。

优选地，所述间隙测量***包括电涡流位移传感器，所述电涡流位移传感器沿所述迷宫密封环的径向布置，所述电涡流位移传感器的测头朝向所述转轴组件的外圆柱面。

优选地，当所述转轴组件包括密封环轴套时，所述电涡流位移传感器的测头朝向所述密封环轴套的外圆柱面。

本发明的迷宫密封实验装置能够通过偏心调整***对迷宫密封环的位置进行调整，也即调整偏心量，由此改变迷宫密封环与转轴组件之间的偏心间隙，从而可记录泄漏量随偏心间隙的变化趋势及二者的对应关系，由此获得偏心间隙对泄漏量的影响。本发明的迷宫密封装置可以采用一种规格的迷宫密封环进行同心和偏心两种工况下的实验，从而可以方便地通过实验研究偏心间隙对泄漏量的影响，为展开迷宫密封的密封机理研究提供了便利。

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置的优选实施方式进行描述。图中：

图1为根据本发明的优选实施方式的具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置的主剖视图；

图2为图1中I区域的局部放大视图；

图3为图1中II区域的局部放大视图；

图4为图1中的A-A剖视示意图；

图5为图4的局部放大视图；

图6为图1中的B-B剖视示意图，主要示出了偏心套筒、密封环环座以及迷宫密封环三者之间的配合关系。

图中主要附图标记说明：

1-旋转轴；1a-腔体；2-驱动端轴套；3-唇封；4-第一轴承；5-驱动端小端盖；5a-驱动端大端盖；6-腔体外壳；7-进气口；8-顶丝螺杆；9-橡胶塞；10-非驱动端大端盖；11-大端盖压紧螺钉；12-第一锁紧螺母；13-电涡流位移传感器；14-第二锁紧螺母；15-压紧螺杆；16-压紧螺杆锁定螺母；17-压紧端盖；18-滚动体；19-滚动体内衬套；20-滚动体外压片；21-压紧端盖O型圈；22-出气口；23-密封环挡环；24-防转销；25-密封环轴套；26-迷宫密封环；27-密封环环座；27a-蜗轮；28-偏心套筒；28a-偏心套筒压紧螺钉；29-长套筒；30-第二轴承；31-轴承外圈挡板；32-轴承内圈短套筒；33-轴承外圈短套筒；34-第三轴承；35-蜗杆轴非驱动端小端盖压紧螺钉；36-蜗杆轴非驱动端小端盖；37-蜗杆轴非驱动端小端盖O型圈；38-蜗杆轴非驱动端轴承；39-蜗杆轴非驱动端轴承压紧套筒；40-蜗杆轴；40a-蜗杆；41-蜗杆轴驱动端轴承压紧套筒；42-蜗杆轴驱动端轴承；43-蜗杆轴驱动端小端盖O型圈；44-蜗杆轴驱动端O型圈；45-蜗杆轴驱动端小端盖；46-蜗杆轴驱动端小端盖压紧螺钉。

具体实施方式

参见图1-6，本发明提供了一种具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置，能够有效解决迷宫密封实验中偏心、同心工况的调整问题，从而可以研究迷宫密封环的偏心间隙对泄漏量的影响。

具体地，如图1所示，本发明的具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置包括：

转轴组件，例如包括旋转轴1，用于执行旋转运动；

腔体外壳6，所述转轴组件的至少一部分位于所述腔体外壳6中，使得所述腔体外壳6与所述转轴组件之间形成腔体1a，所述腔体1a的第一端(图1中的左端)通过接触式密封件(如唇封3)进行密封，第二端(图1中的右端)通过迷宫密封环26进行密封；

偏心调整***，设置在所述腔体1a的第二端，用于调整所述迷宫密封环26的偏心量，例如使其偏心量改变或者调整至同心工况；

进气口7，用于向所述腔体中输入压力气体，如高压气体；进气口7优选设置在腔体外壳6上，当然也可以设置在转轴组件中，只要能够与腔体1a相通即可；

出气口22，用于收集所述腔体1a的第二端(也即迷宫密封环26的位置处)泄漏的气体，以便评估所述迷宫密封环26的偏心量与泄漏量的关系。出气口22优选设置在腔体外壳6上，当然也可以设置在其他结构上，只要能够与腔体1a的第二端外侧相通即可。

在工作时，通过进气口7向腔体1a中输入高压气体，腔体1a第一端的接触式密封件处的泄漏量可忽略不计，气体主要在腔体1a第二端的迷宫密封环处产生泄漏，因此，收集出气口22的出气量，即可真实反映迷宫密封环的泄漏量。通过偏心调整***对迷宫密封环26的位置进行调整(也即调整偏心量)，能够改变迷宫密封环26与转轴组件之间的偏心间隙，从而可记录泄漏量随偏心间隙的变化趋势及二者的对应关系，由此获得偏心间隙对泄漏量的影响。

优选地，如图1所示，所述偏心调整***包括成对设置的顶丝螺杆8，所述顶丝螺杆8沿径向设置在所述腔体外壳6上，并且每对顶丝螺杆8位于所述腔体外壳6的同一直径上，以用于沿所述直径方向调整所述迷宫密封环26的径向位置，由此使得迷宫密封环26相对于旋转轴1的偏心量可调。

为方便顶丝螺杆8对迷宫密封环26的径向位置调整，各个顶丝螺杆8可以顶推迷宫密封环26的安装结构，例如后面提到的调整套筒或偏心套筒28。

在一个优选实施方式中，共设置有四对顶丝螺杆8，也即，共有八个顶丝螺杆8，这些顶丝螺杆8沿周向均匀分布，能够满足各个方向调整需求。

优选地，如图1所示，所述偏心调整***还包括调整套筒，其安装于所述腔体外壳6的内部，所述顶丝螺杆8用于顶推所述调整套筒的外侧壁，所述迷宫密封环26安装于所述调整套筒中。

优选地，所述调整套筒为偏心套筒28，所述偏心套筒28的径向内侧设置有密封环环座27，所述迷宫密封环26相对于所述密封环环座27固定安装，所述密封环环座27的外圆柱面与所述偏心套筒28的内圆柱面之间能够相对旋转。当密封环环座27相对于偏心套筒28旋转时，由于二者不同心，会导致迷宫密封环26偏离其原有的位置，从而相对于旋转轴1形成偏心。

优选地，本发明的迷宫密封实验装置还包括旋转驱动机构，用于驱动所述密封环环座27相对于所述偏心套筒28旋转，因此，在具体工作时，可以通过旋转驱动机构方便地进行偏心量的调整。

优选地，如图4-5所示，所述旋转驱动机构包括蜗轮蜗杆传动副，其中，蜗轮27a设置在所述密封环环座27上(例如，可以一体设置在密封环环座27上，也可以通过安装固定的方式设置在密封环环座27上)，蜗杆40a设置在蜗杆轴40上，所述蜗杆轴40的驱动端突出于所述腔体外壳6之外，以便于施加驱动力。

优选地，本发明的迷宫密封实验装置还包括轴向压紧机构，用于将所述迷宫密封环26沿轴向进行固定。

优选地，如图1-3所示，所述轴向压紧机构包括压紧端盖17，所述压紧端盖17与所述迷宫密封环26的安装结构(例如密封环环座27或者其他安装结构)之间设置有滚动体18(例如滚珠)，所述压紧端盖17的背离所述迷宫密封环26的一侧设置有压紧螺杆15。压紧螺杆15例如以螺纹连接的方式设置在非驱动端大端盖10上，并可通过压紧螺杆锁定螺母16进行锁定，其中，非驱动端大端盖10设置在压紧端盖17的轴向外侧。

通过所述压紧螺杆15顶推所述压紧端盖17，所述压紧端盖17再经所述滚动体18顶推所述密封环环座27，即可将迷宫密封环26沿轴向压紧限位，防止其发生窜动或偏斜。滚动体18的存在，能够避免在密封环环座27发生转动时与压紧端盖17之间发生摩擦。

优选地，本发明的迷宫密封实验装置还包括间隙测量***，用于测量所述迷宫密封环26的径向密封间隙，从而准确确定其偏心间隙的大小。

优选地，如图1-2所示，所述间隙测量***包括电涡流位移传感器13，所述电涡流位移传感器13沿所述迷宫密封环26的径向布置，并且相对于所述迷宫密封环26固定，所述电涡流位移传感器13的测头朝向所述转轴组件的外圆柱面。在具体工作时，电涡流位移传感器13和迷宫密封环26可视为一个整体，二者相对于转轴组件的运动始终是同步的，因此，迷宫密封环26对应于电涡流位移传感器13的位置处的偏心间隙增大或减小时，电涡流位移传感器13与转轴组件之间的距离也同步增大或减小，增大或减小的量即为迷宫密封环26的偏心量的改变量，具体可通过电涡流位移传感器13容易地测定出。

优选地，如图1-2所示，所述转轴组件包括旋转轴1和密封环轴套25，密封环轴套25例如从旋转轴1的一端套设在所述旋转轴1上并借助于螺钉进行固定，使得该密封环轴套25始终与旋转轴1形成一个整体。所述迷宫密封环26位于所述密封环轴套25的径向外侧，并且所述电涡流位移传感器13的测头朝向所述密封环轴套25的外圆柱面。通过设置密封环轴套25，能够防止调整偏心过程中因调整量过大导致迷宫密封环26与旋转轴1发生碰摩而伤及旋转轴1，也即可以通过牺牲密封环轴套25的方式保护旋转轴1，因碰摩而损伤后的密封环轴套25可以进行更换，而无需对旋转轴1进行更换。

以下再结合附图1-6说明本发明的迷宫密封实验装置的示例性优选结构。

如图1所示，该迷宫密封实验装置的外部支撑结构包括：非驱动端大端盖10、腔体外壳6、驱动端大端盖5a和驱动端小端盖5，其中，非驱动端大端盖10和驱动端大端盖5a分别设置在腔体外壳6的轴向两端，并借助于大端盖压紧螺钉11进行固定，非驱动端大端盖10和驱动端大端盖5a均通过圆形凸台定位于腔体外壳6的两端。

其中，驱动端是指与转轴组件的旋转驱动力输入端相对应的一端。

如图1所示，该迷宫密封实验装置的转轴组件包括：旋转轴1、驱动端轴套2、第一轴承4(优选为深沟球轴承)、长套筒29、轴承内圈短套筒32、成对设置的第二轴承30和第三轴承34(优选为角接触球轴承)、以及密封环轴套25。其中，驱动端轴套2通过螺钉安装在旋转轴1的第一端(即驱动端，图1中为左端)上，第一轴承4设置在旋转轴1与驱动端大端盖5a之间，以用于支承旋转轴1的第一端，第一轴承4的内圈由该驱动端轴套2固定，第一轴承4的外圈则由该驱动端小端盖5固定。第二轴承30和第三轴承34设置在旋转轴1与腔体外壳6之间，用于支承旋转轴1的中部。长套筒29及轴承内圈短套筒32固定第一轴承4、第二轴承30和第三轴承34的内圈。第一轴承4、第二轴承30和第三轴承34共同完成对旋转轴1的支承定位。其中，第二轴承30和第三轴承34为一对反装的角接触球轴承，第二轴承30的外圈通过轴承外圈挡板31进行固定，第二轴承30和第三轴承34之间还设置有轴承外圈短套筒33，用于保持两个轴承的外圈之间的相对位置。密封环轴套25通过均布的螺钉固定在旋转轴1的第二端(即非驱动端，图中为右端)上。

如图1所示，驱动端小端盖5和驱动端轴套2之间设置有接触式密封件，优选为唇封3，以用于对腔体1a的第一端进行密封。

进气口7设置在腔体外壳6上，在轴向上位于第二轴承34和迷宫密封环26之间的位置处。

如图2所示，电涡流位移传感器13穿过密封环环座27上的径向通孔，并通过第一锁紧螺母12和第二锁紧螺母14固定在密封环环座27上，电涡流位移传感器13的导线通过腔体外壳6上的通孔导出，并通过橡胶塞9封住腔体外壳6上的通孔，防止气体溢出，同时保护导线。

如图2所示，迷宫密封环26安装在密封环环座27的径向内侧，并通过密封环挡环23压紧在密封环环座27上，密封环挡环23与密封环环座27之间通过8个均布的压紧螺钉连接，密封环环座27与密封环26之间设有高压O型圈，以防止气体泄漏。为防止迷宫密封环26相对于密封环环座27发生旋转，在迷宫密封环26与密封环挡环23之间设置有防转销24，防转销24沿轴向穿过密封环挡环23并***迷宫密封环26中，防转销24优选设置有两个，呈180°分布。密封环环座27上一体地设置有蜗轮齿，从而构成涡轮27a。

偏心套筒28与腔体外壳6之间采用间隙配合，在偏心套筒28与腔体外壳6之间有高压O型圈，偏心套筒28通过16个均布的压紧螺钉28a连接在腔体外壳6上。

8个顶丝螺杆8沿周向均匀分布在腔体外壳6上，顶丝螺杆8的内侧端用于顶推偏心套筒28的外圆柱面。

如图2所示，压紧端盖17安装在腔体外壳6的内部，其与腔体外壳6的内圆柱面之间采用间隙配合，并且两者之间有压紧端盖O型圈以防止气体泄漏。多个(优选为20个)滚动体18通过滚动体内衬套19进行彼此之间的限位，滚动体18和滚动体内衬套19通过滚动体外压片20压紧在压紧端盖17上，滚动体外压片20与压紧端盖17之间为螺纹连接，多个滚动体18沿周向均匀分布，并且都压紧在密封环环座27上。

由于各个滚动体18之间的缝隙较大，经迷宫密封环26的间隙泄漏的气体能够经滚动体18的缝隙流动至密封环环座27的径向外侧空间。出气口22设置在腔体外壳6上，在轴向上位于偏心套筒28和压紧端盖17之间的位置处。为防止气体经压紧端盖17的周边泄漏而影响实验精度，压紧端盖17与腔体外壳6之间设置有压紧端盖O型圈。出气口22的外端可连接流量计，从而可方便地测量迷宫密封环26的泄漏量。

如图4-5所示，旋转驱动机构的具体构成为：蜗杆轴40上的蜗杆40a与密封环环座27上的涡轮27a相啮合，从而可通过蜗杆轴40的旋转带动密封环环座27旋转，进而带动迷宫密封环26旋转。其中，蜗杆轴40的两端支承在腔体外壳6上。具体地，蜗杆轴非驱动端小端盖36通过6个均布的压紧螺钉35安装在腔体外壳6上，在蜗杆轴非驱动端小端盖36和腔体外壳6之间设置有蜗杆轴非驱动端小端盖O型圈37，防止气体溢出。蜗杆轴40的非驱动端通过蜗杆轴非驱动端轴承38进行支承，蜗杆轴非驱动端轴承38的外圈通过蜗杆轴非驱动端小端盖36进行固定，内圈则通过蜗杆轴非驱动端轴承压紧套筒39进行固定。蜗杆轴40的驱动端通过蜗杆轴驱动端轴承42进行支承，蜗杆轴驱动端轴承42的外圈通过蜗杆轴驱动端小端盖45进行固定，内圈则通过蜗杆轴驱动端轴承压紧套筒41进行固定。蜗杆轴驱动端小端盖45通过6个均布的压紧螺钉45安装在腔体外壳6上。蜗杆轴40的驱动端穿过蜗杆轴驱动端小端盖45而突出于腔体外壳6之外，以便连接动力机构，如电机或手动旋转机构等。在蜗杆轴驱动端小端盖45和腔体外壳6之间设置有蜗杆轴驱动端小端盖O型圈43，在蜗杆轴驱动端小端盖45和蜗杆轴40之间设置有蜗杆轴驱动端O型圈44，以防止气体溢出。

如图1所示，压紧螺杆15通过螺纹连接在非驱动端大端盖10上，压紧螺杆锁定螺母16设置在非驱动端大端盖10的外部，用于将压紧螺杆15进行锁紧，压紧螺杆15用于顶紧压紧端盖17，从而将密封环环座27压紧在腔体外壳6的轴向阶梯面上，防止密封环环座27脱落，同时也就是防止迷宫密封环26沿轴向脱落。

电涡流位移传感器13的测头端面到密封环轴套25的距离为5mm，电涡流位移传感器13的尾部导线通过腔体外壳6上的通孔导出，并通过橡胶塞9封住腔体外壳6上的通孔，防止气体溢出。由于密封环环座27旋转调整偏心最多只需要旋转半圈，所以在安装过程中可将导线逆时针多缠半圈，防止电涡流位移传感器13旋转时将导线扯断。电涡流位移传感器13测量的是电涡流位移传感器13的测头端面与密封环轴套25之间的径向距离，在安装电涡流位移传感器13时先行测得电涡流位移传感器13的测头端面与迷宫密封环26齿顶之间的径向距离，在实际工作时，迷宫密封环26与密封轴套25之间的间隙值即为上述两测量距离值之差。在加工过程保证密封环环座27与迷宫密封环26具有高精度的同轴度，所以此测量值也就能准确地反应迷宫密封环27与密封环轴套25之间的间隙距离，这种测量间隙手段可以在不拆开实验装置的情况下实时测量密封间隙。由于电涡流位移传感器13与密封环轴套25之间不接触，因此可以实现在旋转轴1旋转时测量动态迷宫密封间隙。

密封环环座27与密封环26之间有高压O型圈，防止气体从该处泄漏。密封环环座27安装在偏心套筒28上，通过压紧端盖17上的滚动体将密封环环座27压紧在偏心套筒28上，其中密封环环座27与偏心套筒28之间为小间隙配合，并且为偏心圆配合，密封环环座27与迷宫密封环26之间相配合的台阶面为同心过渡配合。迷宫密封环26通过密封环挡环23压紧在密封环环座27上，并且迷宫密封环26与密封环轴套25之间具有0.5mm的密封间隙，密封环挡环23与迷宫密封环26之间为大间隙配合防止过定位。

偏心套筒28与腔体外壳6之间采用同心大间隙配合，偏心套筒28上的螺钉通孔直径为9mm，在偏心套筒28的外圆柱面上均匀铣出8个平面区域，8个顶丝螺杆8可以分别作用在偏心套筒28的8个平面区域上，通过调整8个顶丝螺杆8即可将偏心套筒28调整到不同的径向位置。在偏心套筒28与腔体外壳6之间有O型圈，作用之一为辅助对偏心套筒28进行定心，作用之二为防止从该处溢出气体，偏心套筒28通过16个均布的偏心套筒压紧螺钉28a连接固定在腔体外壳6上。

顶丝螺杆8对偏心套筒28进行调整偏心的方式如下：在装配阶段进行粗调密封偏心量，采用立式安装，当密封环环座27、迷宫密封环26和密封环挡环23不采用蜗轮蜗杆旋转时，可将密封环环座27、迷宫密封环26、密封环挡环23以及偏心套筒28视为静止件，将偏心套筒压紧螺钉28a松开，就可通过8个周向均布的顶丝螺杆8对上述静止件进行推移，从而改变密封间隙大小，密封间隙通过电涡流位移传感器13测量，当达到指定的密封偏心量时，再拧紧偏心套筒压紧螺钉28a，将偏心套筒28压紧。由于偏心套筒28与腔体外壳6之间采用同心大间隙配合，偏心套筒28上的螺钉通孔直径为9mm，偏心套筒压紧螺钉为M8螺钉，所以偏心套筒28可以实现径向移动并且不干涉螺钉。

压紧端盖17与腔体外壳6内圆圆柱面之间采用间隙配合，压紧端盖O型圈21设置在压紧端盖17与腔体外壳6之间。

本发明的迷宫密封实验装置能够实现迷宫密封机理性研究实验，可以离线、在线调整迷宫密封偏心量，可以实现在线测量密封间隙。

离线粗调迷宫密封偏心量的方法如下：在装配阶段进行粗调密封偏心量，采用立式安装，这个过程不往腔体1a中打气，当密封环环座27、迷宫密封环26和密封环挡环23不采用蜗轮蜗杆旋转时，可将密封环环座27、迷宫密封环26、密封环挡环23以及偏心套筒28视为静止件，将偏心套筒压紧螺钉28a钉松开，就可通过8个周向均布的顶丝螺杆8对上述静止件进行推移，从而改变密封偏心量大小，密封间隙通过电涡流位移传感器13测量，当达到指定的密封偏心量时，再拧紧偏心套筒压紧螺钉28a，将偏心套筒28压紧。在这个过程中，因压紧端盖17并没有安装，密封环环座27没有被压紧，密封环环座27是可以相对于偏心套筒28旋转的，调整后的偏心量是不准确的，这个过程只是将实际使用的偏心量锁定在一个范围以内，更精密的偏心量调整则通过在线方式调整。

在线调整迷宫密封偏心量方法可参照图1、图3和图6：图1、图3和图6中的1B表示的是偏心套筒28外圆与腔体外壳6内圆的配合面，该配合面采用大间隙配合；图1、图3和图6中的2B表示的是偏心套筒28内圆与密封环环座27外圆的配合面，该配合面采用小间隙偏心配合；图1、图3和图6中的3B表示的是密封环环座27内圆与迷宫密封环26外圆的配合面，该配合面采用同心过渡配合。由于密封环环座27上设置有蜗轮27a，密封环环座27、迷宫密封环26及密封环挡环23通过螺钉连接在一起可视为整体，通过蜗杆轴40提供旋转驱动力，密封环环座27、迷宫密封环26及密封环挡环23整体就会沿周向旋转。由于偏心套筒28内圆与密封环环座27外圆采用小间隙偏心配合，所以旋转不同角度，密封环环座27、迷宫密封环26及密封环挡环23整体会产生不同的偏心量，从而实现调整偏心的目的。在此过程中，压紧端盖17通过周向均匀分布的滚动体18压在密封环环座27的端面上，当蜗杆轴40使密封环环座27旋转时，可通过拧松压紧螺杆15适当减小压紧力，以便于密封环环座27旋转调整，当调整偏心完毕后，再拧紧压紧螺杆15并用压紧螺杆锁定螺母16进行锁紧。整个调节过程是停止通气的，当调整偏心量完毕后，再进行通气实验。

由于本发明的迷宫密封实验装置具有调整偏心间隙的功能，可以采用一种规格的迷宫密封环进行同心和偏心两种工况下的实验，从而可以方便地通过实验研究偏心间隙对泄漏量的影响，为展开迷宫密封的密封机理研究提供了便利。本发明的迷宫密封实验装置可以离线、在线调整偏心间隙，径向偏心量最大可达1mm，其中在线调整密封偏心量可以在实验运转时进行，不用拆装实验装置就可获得密封偏心量对泄漏量的影响规律。该实验装置可以实现最大转速为15000rpm或实现最高线速度为100m/s、最大进口压力为3MPa的苛刻密封工况。在测量及数据采集方面，采用电涡流位移传感器实时测量密封间隙，测量手段为非接触测量，并且通过采集卡采集数据，在远程电脑端进行实时监测。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种具有偏心调整功能的迷宫密封实验装置，其特征在于，包括：

转轴组件，用于执行旋转运动；

腔体外壳，所述转轴组件的至少一部分位于所述腔体外壳中，使得所述腔体外壳与所述转轴组件之间形成腔体，所述腔体的第一端通过接触式密封件进行密封，第二端通过迷宫密封环进行密封；

偏心调整***，设置在所述腔体的第二端，用于调整所述迷宫密封环的偏心量；

进气口，用于向所述腔体中输入压力气体；

出气口，用于收集所述腔体的第二端泄漏的气体，以便评估所述迷宫密封环的偏心量与泄漏量的关系。

2.根据权利要求1所述的迷宫密封实验装置，其特征在于，所述偏心调整***包括：

成对设置的顶丝螺杆，所述顶丝螺杆沿径向设置在所述腔体外壳上，并且每对顶丝螺杆位于所述腔体外壳的同一直径上，以用于沿所述直径方向调整所述迷宫密封环的径向位置。

3.根据权利要求2所述的迷宫密封实验装置，其特征在于，所述偏心调整***还包括：

调整套筒，安装于所述腔体外壳的内部，所述顶丝螺杆用于顶推所述调整套筒的外侧壁，所述迷宫密封环安装于所述调整套筒中。

4.根据权利要求3所述的迷宫密封实验装置，其特征在于，所述调整套筒为偏心套筒，所述偏心套筒的径向内侧设置有密封环环座，所述迷宫密封环相对于所述密封环环座固定安装，所述密封环环座的外圆柱面与所述偏心套筒的内圆柱面之间能够相对旋转。

5.根据权利要求4所述的迷宫密封实验装置，其特征在于，还包括旋转驱动机构，用于驱动所述密封环环座相对于所述偏心套筒旋转。

6.根据权利要求5所述的迷宫密封实验装置，其特征在于，所述旋转驱动机构包括蜗轮蜗杆传动副，其中，蜗轮设置在所述密封环环座上，蜗杆设置在蜗杆轴上，所述蜗杆轴的驱动端突出于所述腔体外壳之外。

7.根据权利要求1-6之一所述的迷宫密封实验装置，其特征在于，还包括轴向压紧机构，用于将所述迷宫密封环沿轴向进行固定。

8.根据权利要求7所述的迷宫密封实验装置，其特征在于，所述轴向压紧机构包括压紧端盖，所述压紧端盖与所述迷宫密封环的安装结构之间设置有滚动体，所述压紧端盖的背离所述迷宫密封环的一侧设置有压紧螺杆。

9.根据权利要求1-8之一所述的迷宫密封实验装置，其特征在于，还包括间隙测量***，用于测量所述迷宫密封环的径向密封间隙；

和/或，所述转轴组件包括旋转轴和套设在所述旋转轴上的密封环轴套，所述迷宫密封环位于所述密封环轴套的径向外侧。

10.根据权利要求9所述的迷宫密封实验装置，其特征在于，所述间隙测量***包括电涡流位移传感器，所述电涡流位移传感器沿所述迷宫密封环的径向布置，所述电涡流位移传感器的测头朝向所述转轴组件的外圆柱面。优选地，当所述转轴组件包括密封环轴套时，所述电涡流位移传感器的测头朝向所述密封环轴套的外圆柱面。