本實(shí)用新型涉及一種密封填料側(cè)壓系數(shù)檢測裝置。

背景技術(shù)：

在核電、火電、能源等工業(yè)領(lǐng)域往往需要采用填料函的填料密封。填料密封是一種傳統(tǒng)的壓蓋密封，它靠壓蓋產(chǎn)生壓緊力而壓緊填料，迫使填料壓緊在密封表面(軸的外表面和密封腔)上而產(chǎn)生密封效果的徑向力，從而起密封作用，該徑向力沿整個填料長度按指數(shù)曲線分布。密封填料側(cè)壓系數(shù)是指填料函的徑向應(yīng)力與軸向應(yīng)力的比值，密封填料側(cè)壓系數(shù)的大小直接關(guān)系到填料與軸、填料與填料函內(nèi)壁面間的徑向應(yīng)力分布狀況，密封填料的密封性能取決于密封填料的力學(xué)性能，填料與軸和填料函的側(cè)向接觸應(yīng)力及填料的周向壓力是影響其密封可靠性的關(guān)鍵性參數(shù)。近年來國內(nèi)對側(cè)壓系數(shù)的研究僅局限于單圈填料，而對接近實(shí)際工況的多圈填料側(cè)壓系數(shù)缺乏深入的探究。

在少有的對多圈填料側(cè)壓系數(shù)的研究方面的專利中，中國專利CN103267670B公開了一種用于檢測填料側(cè)壓系數(shù)的檢測裝置及方法，其主要是通過在殼體上與密封空間相對應(yīng)區(qū)域的外壁上設(shè)置若干電阻應(yīng)變片，從而采集殼體在徑向上的微應(yīng)變，計(jì)算徑向應(yīng)力，再根據(jù)軸向應(yīng)力與徑向應(yīng)力的差值來獲知側(cè)壓系數(shù)。然這樣的測量方式所獲取的側(cè)壓系數(shù)并不確切，并不能明確獲知密封填料與軸之間的側(cè)壓系數(shù)、軸與填料函內(nèi)壁之間的側(cè)壓系數(shù)，尤其是不能測定采用多組填料環(huán)時(shí)的側(cè)壓系數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種密封填料側(cè)壓系數(shù)檢測裝置。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種密封填料側(cè)壓系數(shù)檢測裝置，包括具有填料腔的填料函、插設(shè)在所述填料腔中的閥桿、填充在所述填料腔中用于所述填料函與所述閥桿之間密封的多組填料環(huán)、由于沿軸向壓緊所有所述填料環(huán)的壓蓋，所述檢測裝置還包括套設(shè)在所述閥桿上并位于所述閥桿外側(cè)周部與所有所述填料環(huán)內(nèi)側(cè)周部之間的內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙，和/或，設(shè)置于所述填料腔的內(nèi)側(cè)周壁與所有所述填料環(huán)外側(cè)周部之間的外徑向應(yīng)力感壓紙；所述內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙/外徑向應(yīng)力感壓紙呈中空筒狀，每一組所述填料環(huán)靠近所述壓蓋的側(cè)部上均設(shè)有軸向應(yīng)力感壓紙，所有的所述軸向應(yīng)力感壓紙均呈圓環(huán)狀。

優(yōu)選地，所述外徑向應(yīng)力感壓紙、所述內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙分別由一張感壓紙沿周向卷繞而形成中空筒狀。

優(yōu)選地，所有的所述軸向應(yīng)力感壓紙與所述填料環(huán)的橫截面尺寸相一致，所述軸向應(yīng)力感壓紙由一張感壓紙繞所述閥桿的軸心線旋轉(zhuǎn)地鋪設(shè)在所述填料環(huán)上而呈圓環(huán)狀。

優(yōu)選地，所述填料函包括具有通孔的填料箱體，所述填料箱體由可拆卸連接的第一箱體和第二箱體構(gòu)成，所述第一箱體上具有半柱狀的第一槽，所述第二箱體具有半柱狀的第二槽，所述第一箱體與所述第二箱體相配合固定時(shí)使得所述第一槽與所述第二槽相配合形成所述通孔。

進(jìn)一步地，所述第一箱體具有向外凸出的凸起，所述第二箱體具有內(nèi)凹的凹槽，所述凸起與所述凹槽相配合而實(shí)現(xiàn)所述第一槽與第二槽之間的配合定位。

進(jìn)一步地，所述填料函還包括固定地設(shè)于所述通孔底部且具有安裝孔的下墊板，所述閥桿配合地穿設(shè)在所述安裝孔中，所述填料箱體、下墊板及閥桿之間圍設(shè)形成的空間構(gòu)成所述填料腔。

更進(jìn)一步地，所述閥桿固定或能夠沿軸向滑動地穿設(shè)在所述安裝孔中，所述的內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙和/或所述的外徑向應(yīng)力感壓紙位于所述下墊板的上方。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述第一箱體與所述第二箱體通過多個螺栓組件相固定連接。

優(yōu)選地，最鄰近所述壓蓋的所述軸向應(yīng)力感壓紙與所述壓蓋之間還設(shè)有上墊板，所述壓蓋沿軸向壓緊在所述上墊板上。

進(jìn)一步地，所述檢測裝置還包括用于施加所述壓蓋軸向壓緊力的壓力機(jī)、用于檢測所述壓力機(jī)施加的壓緊力的載荷傳感器。

由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型的密封填料側(cè)壓系數(shù)檢測裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，測試過程簡單方便。通過對密封填料裝置中各側(cè)壓系數(shù)的測定，可推算實(shí)際工況下密封填料系統(tǒng)中各密封位置的密封應(yīng)力分布狀況，提前對密封可靠性進(jìn)行預(yù)判，避免泄漏的發(fā)生。

附圖說明

附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的檢測裝置的俯視圖；

附圖2為沿圖1中A-A向剖視示意圖；

附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1、填料箱體；11、第一箱體；12、第二箱體；11a、凸起；12a、凹槽；2、下墊板；3、閥桿；4、填料環(huán)；5、上墊板；6、壓蓋；7、軸向應(yīng)力感壓紙；8、外徑向應(yīng)力感壓紙；9、內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙；10、螺栓組件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

參見圖1、圖2所示的密封填料側(cè)壓系數(shù)檢測裝置，其包括具有填料腔的填料函、插設(shè)在填料腔中的閥桿3、填充在填料腔中用于填料函與閥桿3之間密封的一組或多組填料環(huán)4、用于沿軸向壓緊所有填料環(huán)4的壓蓋6，本實(shí)施例中，填料環(huán)4設(shè)置為4組。

具體地，參見圖1所示，填料函包括具有通孔的填料箱體1、固定地設(shè)于上述的通孔底部且具有安裝孔的下墊板2，閥桿3配合地穿設(shè)在下墊板2的安裝孔中，本實(shí)施例中，閥桿3與安裝孔相配合而可沿軸向滑動地設(shè)置。填料箱體1、下墊板2及閥桿3之間圍設(shè)形成的空間便構(gòu)成了填料腔。

填料箱體1由可拆卸連接的第一箱體11和第二箱體12構(gòu)成，第一箱體11上具有半柱狀的第一槽，第二箱體12上具有半柱狀的第二槽，第一箱體11與第二箱體12相配合固定連接便可使得第一槽與第二槽相配合而形成該填料箱體1的上述通孔。具體地，第一箱體11上具有向外凸出的凸起11a，第二箱體12上具有內(nèi)凹的凹槽12a，凸起11a與凹槽12a相對應(yīng)配合而實(shí)現(xiàn)第一槽與第二槽之間的配合定位，從而形成填料箱體1的通孔，然后再通過多組螺栓組件10將第一箱體11與第二箱體12固定連接便可形成填料箱體1。填料箱體1的該種設(shè)置結(jié)構(gòu)主要是為了后續(xù)測試結(jié)束后方便地取出感壓紙，以避免取出感壓紙時(shí)拉拔感壓紙而造成感壓紙的二次擠壓，影響測量結(jié)果。

參見圖1、圖2所示，該檢測裝置還包括套設(shè)在閥桿3上并位于閥桿3外側(cè)周部與所有填料環(huán)4內(nèi)側(cè)周部之間的內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9、設(shè)置于填料腔的內(nèi)側(cè)周壁與所有填料環(huán)4外側(cè)周部之間的外徑向應(yīng)力感壓紙8，內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9與外徑向應(yīng)力感壓紙8均呈中空筒狀，且兩者均位于下墊板2的上方。具體地，外徑向應(yīng)力感壓紙8由一張感壓紙沿周向卷繞而形成的中空筒狀，該感壓紙貼觸在填料箱體1的通孔內(nèi)壁上；內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9也是由一張感壓紙沿周向卷繞而形成的中空筒狀，該感壓紙貼觸在閥桿3的外側(cè)周部上。

該檢測裝置還包括多個軸向應(yīng)力感應(yīng)紙7，其數(shù)量與填料環(huán)4的組數(shù)相一致，每一組填料環(huán)4靠近壓蓋6的側(cè)部上均設(shè)有軸向應(yīng)力感壓紙7，所有的軸向應(yīng)力感壓紙7均呈圓環(huán)狀，其截面尺寸與填料環(huán)4的截面尺寸相一致。具體設(shè)置時(shí)，將感壓紙預(yù)先剪成周向斷開的圓環(huán)狀，然后將其鋪設(shè)在填料環(huán)上即可。最靠近壓蓋6的軸向應(yīng)力感壓紙7與壓蓋6之間還設(shè)有上墊板5，壓蓋6沿軸向壓緊在上墊板5上。

該檢測裝置還包括用于施加壓蓋6軸向壓緊力的壓力機(jī)（圖中未示出）、用于檢測壓力機(jī)施加的壓緊力的載荷傳感器（圖中未示出），壓力機(jī)施加壓蓋6以軸向載荷從而沿軸向壓緊所有的填料環(huán)4。

以下具體地說明本實(shí)施例中檢測裝置的檢測方法，其按照如下步驟進(jìn)行：

為描述方便，以下描述中的上下方向參照圖2所示出的上下方向，亦即閥桿3的軸向。

（1）將第一箱體11與第二箱體12固定安裝使其形成具有通孔的填料箱體1，將下墊板2固定至填料箱體1上通孔的底部，再將閥桿3穿入下墊板2的安裝孔中，并使其與下墊板2及填料箱體1保持固定；

（2）置入外徑向應(yīng)力感壓紙8，閥桿3沿軸向穿過該外徑向應(yīng)力感壓紙8，且該外徑向應(yīng)力感壓紙8的下部支撐在下墊板2上，其外側(cè)周壁與填料腔的內(nèi)側(cè)周壁（即填料箱體1上通孔的內(nèi)側(cè)周壁）相配合；

（3）將所有的填料環(huán)4置入填料腔中，并按照先置入一組填料環(huán)4、再置入一個軸向應(yīng)力感壓紙7的順序?qū)⑺械奶盍檄h(huán)4與軸向應(yīng)力感壓紙7依次置入填料腔中，使得每一組填料環(huán)4的上方均設(shè)有一個軸向應(yīng)力感壓紙7；

（4）置入內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9，具體為將內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9套至閥桿3上，使其配合地設(shè)于閥桿3的外側(cè)周壁與所有填料環(huán)4的內(nèi)側(cè)周壁之間；

（5）在最上側(cè)的軸向應(yīng)力感壓紙7的上方設(shè)置上墊板5，該上墊板5位于外徑向應(yīng)力感壓紙8與內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9之間；然后將壓蓋6套至閥桿3上并向下抵觸在上墊板5的上端，通過壓力機(jī)向壓蓋6加載沿軸向預(yù)設(shè)的載荷，以通過上墊板5壓緊作用于填料環(huán)4，并加載至達(dá)到預(yù)設(shè)的位移量；

（6）待測試結(jié)束后，先取出壓蓋6，然后將第一箱體11從第二箱體12上分離，再將第二箱體12與其他件分離，然后再依次取出外徑向應(yīng)力感壓紙8、上墊板5、各軸向應(yīng)力感壓紙7、以及內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9，并做好對應(yīng)的標(biāo)識以便區(qū)分；

（7）通過專用掃描設(shè)備掃描獲取各應(yīng)力感壓紙上測得的應(yīng)力數(shù)據(jù)信息，記錄每一層填料環(huán)4對應(yīng)的外徑向應(yīng)力與內(nèi)徑向應(yīng)力，以及該填料環(huán)4上端的軸向應(yīng)力感壓紙測得的軸向應(yīng)力；

（8）根據(jù)公式：側(cè)壓系數(shù)=徑向應(yīng)力/軸向應(yīng)力，分別計(jì)算獲得每一層填料環(huán)4與填料函之間的外側(cè)壓系數(shù)、每一層填料環(huán)4與閥桿3之間的內(nèi)側(cè)壓系數(shù)，該外側(cè)壓系數(shù)為外靜側(cè)壓系數(shù)、內(nèi)側(cè)壓系數(shù)為內(nèi)靜側(cè)壓系數(shù)。

在上述計(jì)算的過程中，在計(jì)算單個填料環(huán)4與填料函的外側(cè)壓系數(shù)時(shí)，則獲取該填料環(huán)4整個周向外側(cè)面所對應(yīng)的外徑向應(yīng)力感壓紙8上檢測到的外徑向應(yīng)力的平均值，再根據(jù)公式：外側(cè)壓系數(shù)=外徑向應(yīng)力/軸向應(yīng)力。類似地，在計(jì)算單個填料環(huán)4與閥桿3之間的內(nèi)側(cè)壓系數(shù)時(shí)，則獲取該填料環(huán)4整個周向內(nèi)側(cè)面所對應(yīng)的內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9上檢測到的內(nèi)徑向應(yīng)力的平均值，再根據(jù)公式：內(nèi)側(cè)壓系數(shù)=內(nèi)徑向應(yīng)力/軸向應(yīng)力。

上述檢測裝置在設(shè)置時(shí)，還可使得閥桿3沿軸向滑動地設(shè)于填料腔中。在上述測試的過程中，使得閥桿3沿軸向往復(fù)運(yùn)動，則測量獲得的內(nèi)側(cè)壓系數(shù)即為內(nèi)動側(cè)壓系數(shù)。

根據(jù)上述的各應(yīng)力的測試結(jié)果，還可進(jìn)行填料環(huán)4與填料腔之間的外摩擦系數(shù)、填料環(huán)4與閥桿3之間的內(nèi)摩擦系數(shù)的計(jì)算。以最上端的填料環(huán)4為例，測試結(jié)束后，獲取該填料環(huán)4上端的軸向應(yīng)力感壓紙測得的軸向應(yīng)力F_軸1、獲取該填料環(huán)4下端的軸向應(yīng)力感壓紙測得的軸向應(yīng)力F_軸2，獲取該填料環(huán)4外側(cè)對應(yīng)的外徑向應(yīng)力F_外徑與內(nèi)徑向應(yīng)力F_內(nèi)徑；然后根據(jù)公式μs=（F_軸1—F_軸2）/F_外徑 便可計(jì)算獲得填料環(huán)4與填料腔之間的外摩擦系數(shù)；根據(jù)公式μs=（F_軸1—F_軸2）/ F_內(nèi)徑便可計(jì)算獲得填料環(huán)4與閥桿3之間的內(nèi)摩擦系數(shù)。在上述測算的過程中，外徑向應(yīng)力F_外徑/內(nèi)徑向應(yīng)力F_內(nèi)徑最好選取填料環(huán)4外側(cè)周面/內(nèi)側(cè)周面對應(yīng)的外徑向應(yīng)力感壓紙8/內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9檢測到的外徑向應(yīng)力/內(nèi)徑向應(yīng)力的平均值進(jìn)行計(jì)算，這樣可獲取單個填料環(huán)整個側(cè)面與填料函/閥桿之間的外摩擦系數(shù)/內(nèi)摩擦系數(shù)的平均值。

實(shí)施例2

參見圖3所示的檢測裝置，其與實(shí)施例1的主要區(qū)別在于該檢測裝置僅用于每一層填料環(huán)4與閥桿3之間的內(nèi)側(cè)壓系數(shù)的測定，所有的填料環(huán)4的外側(cè)周部與填料腔的內(nèi)側(cè)周壁相配合。

采用該檢測裝置進(jìn)行檢測時(shí)，僅省去實(shí)施例1中的步驟（2），其他測試過程基本與實(shí)施例1相類似。最后通過內(nèi)徑向應(yīng)力感壓紙9與各軸向應(yīng)力感壓紙7的應(yīng)力測量結(jié)果，計(jì)算獲得每一層填料環(huán)4與閥桿3之間的內(nèi)靜側(cè)壓系數(shù)（測試過程中閥桿3固定）或內(nèi)動側(cè)壓系數(shù)（測試過程中，閥桿3沿軸向往復(fù)運(yùn)動）。

實(shí)施例3

根據(jù)圖4所示的檢測裝置，其與實(shí)施例1的主要區(qū)別在于該檢測裝置僅用于每一層填料環(huán)4與填料函之間的外側(cè)壓系數(shù)的測定。

采用該檢測裝置進(jìn)行檢測時(shí)，僅省去實(shí)施例1中步驟（4），其他測試過程基本與實(shí)施例1相類似。最后通過外徑向應(yīng)力感壓紙8與各軸向應(yīng)力感壓紙7的應(yīng)力測量結(jié)果，計(jì)算獲得每一層填料環(huán)4與填料函之間的外側(cè)壓系數(shù)，該外側(cè)壓系數(shù)為外靜側(cè)壓系數(shù)。

綜上，該密封填料側(cè)壓檢測裝置的結(jié)構(gòu)簡單，測試過程簡單方便。通過對密封填料裝置中各側(cè)壓系數(shù)的測定，可推算實(shí)際工況下密封填料系統(tǒng)中各密封位置的密封應(yīng)力分布狀況，提前對密封可靠性進(jìn)行預(yù)判，避免泄漏的發(fā)生。

上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。