旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台

摘要

一种旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台，包括高压端电机、高压活塞缸、摄影仪、泄漏通道等效模拟装置、低压活塞缸、低压端电机以及实时控制器，所述高压端电机、低压端电机分别与实时控制器电连接，且其输出轴分别与高压活塞缸、低压活塞缸的活塞杆焊接，高压活塞缸的另一端与泄漏通道等效模拟装置的进气口连通,低压活塞缸的另一端则与泄漏通道等效模拟装置的排气口连通，所述摄影仪设在泄漏通道等效模拟装置的观测窗外侧。本发明较好的解决了在动态压差、动态间隙的工况下观察与测量压缩机内部工质泄漏情况的难题。

权利要求

1.旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台，包括高压端电机、高压活塞缸、摄影仪、泄漏通道等效模拟装置、低压活塞缸、低压端电机以及实时控制器，其特征在于，所述高压端电机、低压端电机分别与实时控制器电连接，且其输出轴分别与高压活塞缸、低压活塞缸的活塞杆焊接，高压活塞缸的另一端与泄漏通道等效模拟装置的进气口连通,低压活塞缸的另一端则与泄漏通道等效模拟装置的排气口连通，所述摄影仪设在泄漏通道等效模拟装置的观测窗外侧。

2.根据权利要求1旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台，其特征在于，所述泄漏通道等效模拟装置由定子、转子、观测窗、转子电机、弹性联轴器、轴承、顶杆、壳体、微控推杆电机组成，所述观测窗密封镶嵌在壳体和定子之间，观测窗外侧设有摄影仪，转子左边的腔体为高压腔，转子右边的腔体为低压腔，转子和定子间形成的缝隙即压缩机模拟泄漏通道；由左往右，转子电机、弹性联轴器、转子、轴承、顶杆、壳体、微控推杆电机依次连接；

所述转子电机、微控推杆电机分别与实时控制器电连接，通过实时控制器对高压端电机、低压端电机、微控推杆电机和转子电机的控制，利用可调节的相对转速和间隙实现旋转压缩机内部工质工作时动态间隙的模拟，通过调节高压腔、低压腔的容积来控制压力变化从而实现动态压差的模拟，实现对旋转压缩机内部工质泄漏的等效观察与测量。

说明书

旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台

技术领域

[0001] 本发明涉及压缩机泄漏特性测试技术领域，具体是一种旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台。

背景技术

[0002] 研究表明，旋转压缩机内部多个配合间隙存在泄漏，由于有压缩机外部壳体密封包裹，无法观察和测量其在高速运转的工作状态下的各处泄漏情况和泄漏量。旋转压缩机内部机构工作时动态泄漏的实际情况是：（1）存在动态泄漏间隙，即压缩机在工作过程中的泄漏间隙情况是在5微米到50微米之间动态变动，且泄漏间隙的两个相对表面有一定相对运动的线速度，也就是说泄漏间隙是在两个相对运动的表面间形成的，即泄漏间隙是不同相对运动速度的动态泄漏间隙；（2）存在动态压差，即吸气腔和排气腔中的压力也是实时变化的，从而在吸气腔和排气腔的泄漏间隙两侧产生了实时变化的动态压差。（3）因为有润滑油的存在，泄漏间隙间存在油气混合的不同形态。目前的实验基本上是在固定间隙和固定压差的环境下完成的，都不能真实的模拟压缩机的实际工作工况。因此需要一种实验测量装置对实际压缩机内部工质在动态压差下的动态泄漏进行等效测量。

发明内容

[0003] 针对现有技术的不足，本发明提供一种旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台，它可以等效模拟压缩机三类工况：即压缩机工作时吸气腔和排气腔之间的动态压差、泄漏通道间隙大小变化、转子定子相对运动速度的变化这三类工况。在模拟这三类工况下实现两个功能：一是气体泄漏量测量，即在模拟压缩机工作时吸气腔和排气腔之间的动态压差和动态泄漏间隙的情况下，对气体泄漏的定量测量；二是工质状态的高速摄影，即在模拟压缩机工作时吸气腔和排气腔之间的动态压差和动态泄漏间隙的情况下，对间隙油气混合形态云图的拍摄。

[0004] 本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台，旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台，包括高压端电机、高压活塞缸、摄影仪、泄漏通道等效模拟装置、低压活塞缸、低压端电机以及实时控制器，所述高压端电机、低压端电机分别与实时控制器电连接，且其输出轴分别与高压活塞缸、低压活塞缸的活塞杆焊接，高压活塞缸的另一端与泄漏通道等效模拟装置的进气口连通,低压活塞缸的另一端则与泄漏通道等效模拟装置的排气口连通，所述摄影仪设在泄漏通道等效模拟装置的观测窗外侧。

[0005] 所述泄漏通道等效模拟装置由定子、转子、观测窗、转子电机、弹性联轴器、轴承、顶杆、壳体、微控推杆电机组成，所述观测窗密封镶嵌在壳体和定子之间，观测窗外侧设有摄影仪，转子左边的腔体为高压腔，转子右边的腔体为低压腔，转子和定子间形成的缝隙即压缩机模拟泄漏通道；由左往右，转子电机、弹性联轴器、转子、轴承、顶杆、壳体、微控推杆电机依次连接；所述转子电机、微控推杆电机分别与实时控制器电连接，通过实时控制器对高压端电机、低压端电机、微控推杆电机和转子电机的控制，利用可调节的相对转速和间隙实现旋转压缩机内部工质工作时动态间隙的模拟，通过调节高压腔、低压腔的容积来控制压力变化从而实现动态压差的模拟，实现对旋转压缩机内部工质泄漏的等效观察与测量。

[0006] 所述模拟泄漏通道间隙的调节，通过微控推杆电机左、右移动密封壳体，继而带动顶杆和轴承挤压、放松转子，使得转子产生水平位移，从而实现模拟泄漏间隙大小的调节。实验中可通过转子电机改变转子转速，从而实现动态间隙的模拟。

[0007] 所述动态压差的调节，通过进气阀和排气阀分别往泄漏通道等效模拟装置的高压腔和低压腔中注入高压气体和低压气体，然后关闭进气阀和排气阀，所述进气阀和排气阀是三通阀。通过调节高压端电机产生向左或向右的作用力，使与高压腔连通的高压活塞缸容积变大或减小，通过调节容积大小来控制压力大小，所述高压端电机为推杆电机或直线电机。工作时，将实验要求的高压腔压力变化函数输入给实时控制器，实时控制器将高压腔压力变化函数转化为电信号并输出给高压端电机，高压端电机接到电信号从而产生作用力，使得高压活塞缸内的活塞产生左、右位移，从而增大、减小高压腔的体积，进而使高压腔中的压力产生变化，并使高压腔压力变化符合实验要求的高压腔压力变化函数；当有气体通过等效泄漏间隙从高压腔泄漏到低压腔时，排气压力传感器立刻测到压力变大的信号，并反馈到实时控制器，实时控制器经过换算，立刻发送一个控制信号给低压端电机，控制活塞缸的活塞向右位移，低压腔变大，恢复低压压力，从而实现低压腔压力的稳定，所述低压端电机为推杆电机或直线电机。这样就在高压腔和低压腔之间形成一个实验所需的动态压差。

[0008] 所述旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台的工作原理及过程是：首先通过微控推杆电机完成模拟泄漏通道间隙的调节，然后通过进气阀和排气阀分别往高压腔、低压腔分别注入高压气体和低压气体，关闭进气阀和排气阀，通过调节高压端电机和低压端电机，完成动态压差的调节，启动转子电机，完成动态泄漏间隙的调节，最后通过实时控制器，根据排气压力传感器的压力变化，进行气体泄漏量的换算测量，获得间隙、转速、压差动态变化下的工质泄漏量；与此同时，通过摄影仪透过观测窗对动态间隙的油气混合云图进行拍摄，从而完成旋转压缩机内部工质动态泄漏的观测。

[0009] 本发明的突出的技术效果在于：

[0010] 通过实时控制器对高压端电机、低压端电机、微控推杆电机和转子电机的控制，实现了动态压差和动态泄漏间隙的模拟。本发明较好的解决了在动态压差、动态泄漏间隙的工况下观察与测量压缩机内部工质泄漏情况的难题。

附图说明

[0011] 图1是本发明所述旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台的结构示意图。

[0012] 图2是本发明所述泄漏通道等效模拟装置的结构示意图。具体实施方式：

[0013] 下面结合附图对本发明作进一步的描述。

[0014] 如图1所示，本发明所述的旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台，由高压端电机1、高压活塞缸2、进气管14、进气阀3、进气压力传感器4、摄影仪5、泄漏通道等效模拟装置6、排气压力传感器7、排气阀8、排气管15、低压活塞缸9、低压端电机10、实时控制器11组成。所述泄漏通道等效模拟装置6上设置有进气口12和排气口13，所述高压端电机1输出轴与高压活塞缸2的活塞杆焊接，高压活塞缸2的另一端通过进气管14与泄漏通道等效模拟装置6的进气口12连通，所述进气管14上依次装有进气阀3和进气压力传感器4；所述低压端电机10输出轴与低压活塞缸9的活塞杆焊接，低压活塞缸9的另一端通过排气管15与泄漏通道等效模拟装置6的排气口13连通，所述排气管15上依次装有排气阀8和排气压力传感器7。所述高压端电机1、低压端电机10、进气压力传感器4、排气压力传感器7分别与实时控制器11电连接。

[0015] 如图2所示，泄漏通道等效模拟装置6由定子6-1、转子6-2、观测窗6-3、转子电机6-4、弹性联轴器6-5、轴承6-6、顶杆6-7、壳体6-8、微控推杆电机6-9组成。所述观测窗6-3弹性密封在壳体6-8和定子6-1之间，摄影仪5设在观测窗6-3外侧；转子6-2左边的腔体为高压腔6-10，转子6-2右边的腔体为低压腔6-11，转子6-2和定子6-1间形成的缝隙即压缩机模拟泄漏通道；由左往右，转子电机6-4、弹性联轴器6-5、转子6-2、轴承6-6、顶杆6-7、壳体6-8、微控推杆电机6-9依次连接；所述转子电机6-4、微控推杆电机6-9分别与实时控制器11电连接。

[0016] 实验开始，通过微控推杆电机6-9完成模拟泄漏通道间隙的调节，然后往高压腔6-10、低压腔6-11分别注入高压气体和低压气体，关闭进气阀3和排气阀8，通过调节高压端电机1和低压端电机10，完成动态压差的调节，启动转子电机6-4，完成动态间隙的调节，最后通过实时控制器11，根据排气压力传感器7的压力变化，进行气体泄漏量的换算测量，与此同时，通过摄影仪5，透过观测窗6-3对动态间隙的油气混合云图进行拍摄，从而完成旋转压缩机内部工质动态泄漏的观测。