本實(shí)用新型涉及壓縮機(jī)徑向泄漏檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置。

背景技術(shù)：

壓縮機(jī)是一種重要的流體機(jī)械，其種類繁多，而旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)只是其中的一類；壓縮機(jī)作為制冷系統(tǒng)的心臟，可應(yīng)用于很多領(lǐng)域，其為人們生活中必不可少的機(jī)械之一，因此，壓縮機(jī)的工作效率受到人們的廣泛關(guān)注，其中，容積效率是衡量壓縮機(jī)工作性能的一個(gè)重要指標(biāo)，容積效率的大小直接影響到壓縮機(jī)的工作效率。而影響壓縮機(jī)容積效率的因素主要有四個(gè)方面：余隙容積、進(jìn)排氣壓力損失的影響、熱交換的影響和泄露的影響，其中泄漏的影響對(duì)旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)容積效率的影響最大，所以對(duì)于旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)在泄漏方面的研究勢在必行。

研究表明，旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)內(nèi)部多個(gè)配合間隙存在泄漏，但是，由于旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)外部有氣缸密封包裹，因此，無法觀察和測量其在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)下的各處泄漏情況和泄漏量。而旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)工作時(shí)動(dòng)態(tài)泄漏的實(shí)際情況是：1.存在動(dòng)態(tài)泄漏間隙，即，旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)在工作過程中徑向間隙是在27微米到36微米之間動(dòng)態(tài)變動(dòng)，且泄漏間隙的兩個(gè)相對(duì)表面有一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的線速度，即泄漏間隙是不同相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的動(dòng)態(tài)泄漏間隙；2.存在動(dòng)態(tài)壓差，即吸氣腔和排氣腔中的壓力是實(shí)時(shí)變化的，從而在吸氣腔和排氣腔中的泄漏間隙兩側(cè)產(chǎn)生了實(shí)時(shí)變化的動(dòng)態(tài)壓差。3、旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)中存在四個(gè)泄漏通道，其中泄露比重最大的是徑向泄露通道，其次是端面泄露通道，所以，旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)泄露方面的研究也主要以這兩個(gè)通道為主。

但是，在旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)本體上測量旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)氣體的泄漏量很難實(shí)現(xiàn)，只能根據(jù)其運(yùn)動(dòng)原理將機(jī)構(gòu)抽象出來進(jìn)行研究，目前在旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)泄漏特性測試技術(shù)領(lǐng)域?qū)τ谛孤┑臏y量專利較少，相關(guān)文獻(xiàn)中的測量方案也仍然局限與軟件模擬的結(jié)果，以及一些測量數(shù)據(jù)缺乏準(zhǔn)確性的方案。因此需要一種試驗(yàn)測試等效裝置或方法對(duì)實(shí)際旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)內(nèi)部工質(zhì)的泄漏進(jìn)行準(zhǔn)確的等效測量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述內(nèi)容，本實(shí)用新型針對(duì)旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)徑向泄漏的研究提出了一種模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置。

本申請(qǐng)人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，滾動(dòng)活塞壓縮機(jī)中高壓腔向低壓腔的氣體泄漏量與滾動(dòng)轉(zhuǎn)軸和氣缸壁之間的油膜寬度有很大關(guān)系，該油膜寬度即為壓縮機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)軸徑向截面上，滾動(dòng)轉(zhuǎn)軸和汽缸壁之間徑向間隙處的油膜沿滾動(dòng)轉(zhuǎn)軸周向伸展的長度。因此，本實(shí)用新型通過模擬該徑向間隙和油膜寬度來研究壓縮機(jī)的徑向泄漏情況，具體采用的技術(shù)方案是：

一種模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置，包括恒壓氣瓶、減壓閥、控制閥、壓縮機(jī)徑向模擬裝置和攝影設(shè)備，所述恒壓氣瓶依次連接減壓閥、控制閥和壓縮機(jī)徑向模擬裝置，所述減壓閥和控制閥之間設(shè)有壓力表，所述攝影設(shè)備放置在壓縮機(jī)徑向模擬裝置一側(cè)，其鏡頭朝向所述壓縮機(jī)徑向模擬裝置；所述壓縮機(jī)徑向模擬裝置包括微通道主體、密封片、玻璃片和間隔設(shè)置在玻璃片一側(cè)面上的兩塞尺；所述微通道主體一側(cè)面上開設(shè)有凹槽，與該側(cè)面相鄰或者相對(duì)的側(cè)面上間隔開設(shè)有進(jìn)油孔、進(jìn)氣孔和排氣孔；所述進(jìn)油孔、進(jìn)氣孔和排氣孔均通過微通道主體內(nèi)部連通凹槽，所述微通道主體通過進(jìn)氣孔連接控制閥；所述密封片安裝在凹槽處，并與所述凹槽形成通道空腔；所述通道空腔內(nèi)放置玻璃片和兩塞尺，并被玻璃片和兩塞尺分隔成進(jìn)氣腔和排氣腔；所述進(jìn)氣腔連通進(jìn)氣孔，并通過兩塞尺之間的間隔間隙連通所述排氣腔；所述排氣腔連通排氣孔。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)油孔位于進(jìn)氣腔所在側(cè)，并與所述進(jìn)氣腔連通。

進(jìn)一步地，所述攝影設(shè)備的鏡頭朝向玻璃片和兩塞尺所在處。

進(jìn)一步地，兩塞尺之間間隔間隙內(nèi)氣體流通方向與所述通道空腔內(nèi)氣體流通方向平行；所述玻璃片和兩塞尺在沿通道空腔內(nèi)氣體流通方向上的尺寸相等。

進(jìn)一步地，所述微通道主體和密封片均采用透明材料制作。

進(jìn)一步地，所述模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置還包括觸發(fā)開關(guān)，所述觸發(fā)開關(guān)同時(shí)連接控制閥和攝影設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述控制閥為電磁閥。

進(jìn)一步地，所述模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置還包括光照裝置，所述光照裝置放置在壓縮機(jī)徑向模擬裝置一側(cè)。

進(jìn)一步地，所述攝影設(shè)備連接電腦設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述攝影設(shè)備為高速攝像機(jī)。

在上述方案中，本實(shí)用新型所提出的壓縮機(jī)徑向模擬裝置是根據(jù)徑向間隙的寬度和徑向上滾動(dòng)轉(zhuǎn)軸及氣缸的尺寸數(shù)量級(jí)的情況進(jìn)行等效設(shè)計(jì)的，即，徑向間隙的寬度的數(shù)量級(jí)為微米級(jí)別，而徑向上滾動(dòng)轉(zhuǎn)軸及氣缸的周向尺寸的數(shù)量級(jí)為米級(jí)，兩者相差較大，因此，將滾動(dòng)轉(zhuǎn)軸及氣缸沿徑向間隙的寬度方向上進(jìn)行無限延伸，得到相互平行的兩平面，相互平行的兩平面之間形成的空間即為氣體泄漏時(shí)流動(dòng)的通道；而在所述壓縮機(jī)徑向模擬裝置中，微通道主體上的凹槽和密封片形成的通道空腔即為該兩相平行的平面之間形成的空間，而兩塞尺之間的間隔間隙即為壓縮機(jī)徑向泄漏的徑向間隙，玻璃片在沿通道空腔內(nèi)氣體流通方向上的尺寸為油膜寬度。

綜上可知，本實(shí)用新型提出的模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置具有以下有益效果：

1.本實(shí)用新型通過模擬壓縮機(jī)徑向泄漏時(shí)的氣體泄漏通道來研究壓縮機(jī)徑向泄漏時(shí)的氣體泄漏情況，避免了在壓縮機(jī)本體上研究氣體徑向泄漏情況，而所設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)徑向模擬裝置可較為精確的模擬壓縮機(jī)徑向泄漏通道，其模擬的準(zhǔn)確性和可行性較好，因此，本實(shí)用新型的整體方案切實(shí)可行，整體結(jié)構(gòu)簡單可靠。

2.本實(shí)用新型通過對(duì)壓縮機(jī)徑向模擬裝置的模擬過程進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝和記錄，可便于后期對(duì)徑向氣體泄漏情況的分析與研究。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2是壓縮機(jī)徑向模擬裝置的外部結(jié)構(gòu)簡圖。

圖3是圖2內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。

圖4是圖2無密封片時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。

圖5是另一種實(shí)施方式下壓縮機(jī)徑向模擬裝置的外部結(jié)構(gòu)簡圖。

圖6是圖5無密封片和一側(cè)密封端蓋時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。

圖7是圖5中微通道主體的結(jié)構(gòu)簡圖。

主要元件符號(hào)說明

圖中，恒壓氣瓶1、減壓閥2、壓力表3、控制閥4、壓縮機(jī)徑向模擬裝置5、微通道主體51、凹槽511、進(jìn)油孔512、進(jìn)氣孔513、排氣孔514、進(jìn)氣腔515、排氣腔516、進(jìn)油通道517、進(jìn)氣通道518、排氣通道519、密封片52、玻璃片53、塞尺54、密封端蓋55、攝影設(shè)備6、觸發(fā)開關(guān)7、電腦設(shè)備8、光照裝置9。

如下具體實(shí)施方式將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1至圖4，在本實(shí)用新型的一種較佳實(shí)施方式中，一種模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置，包括一恒壓氣瓶1、一減壓閥2、一控制閥4、一壓縮機(jī)徑向模擬裝置5和一攝影設(shè)備6。恒壓氣瓶1依次連接減壓閥2、控制閥4和壓縮機(jī)徑向模擬裝置5，減壓閥2和控制閥4之間設(shè)有壓力表3，該壓力表3可實(shí)時(shí)顯示回路中氣體的壓力；攝影設(shè)備6放置在壓縮機(jī)徑向模擬裝置5一側(cè)，其鏡頭朝向壓縮機(jī)徑向模擬裝置5。壓縮機(jī)徑向模擬裝置5包括微通道主體51、密封片52、玻璃片53和間隔設(shè)置在玻璃片53一側(cè)面上的兩塞尺54；微通道主體51一側(cè)面上開設(shè)有凹槽511，與該側(cè)面相鄰或者相對(duì)的側(cè)面上間隔開設(shè)有進(jìn)油孔512、進(jìn)氣孔513和排氣孔514；進(jìn)油孔512、進(jìn)氣孔513和排氣孔514均通過微通道主體51內(nèi)部連通凹槽511，微通道主體51通過進(jìn)氣孔513連接控制閥4；密封片52安裝在凹槽511處，并與凹槽511形成通道空腔；通道空腔內(nèi)放置玻璃片53和兩塞尺54，并被玻璃片53和兩塞尺54分隔成進(jìn)氣腔515和排氣腔516；進(jìn)氣腔515連通進(jìn)氣孔513，并通過兩塞尺54之間的間隔間隙連通排氣腔516；排氣腔516連通排氣孔514。

本實(shí)用新型將恒壓氣瓶1、減壓閥2、控制閥4和壓縮機(jī)徑向模擬裝置5串成一回路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)徑向泄漏等效模擬試驗(yàn)；在該回路中，恒壓氣瓶1用于提供壓縮機(jī)徑向模擬裝置5模擬試驗(yàn)時(shí)的氣體，該恒壓氣瓶1能夠輸出恒定氣壓的氣體，優(yōu)選地，恒壓氣瓶1為CO₂氣瓶；減壓閥2用于調(diào)節(jié)進(jìn)入壓縮機(jī)徑向模擬裝置5內(nèi)的氣體壓力；控制閥4能夠控制進(jìn)入壓縮機(jī)徑向模擬裝置5氣體的通斷；壓縮機(jī)徑向模擬裝置5用以模擬壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和徑向泄漏時(shí)的氣體泄漏通道；而所設(shè)置的攝影設(shè)備6則用于實(shí)時(shí)拍攝和記錄模擬試驗(yàn)過程壓縮機(jī)徑向模擬裝置5內(nèi)氣體流動(dòng)情況。

進(jìn)一步地，請(qǐng)參閱圖3和圖4，壓縮機(jī)徑向模擬裝置5中進(jìn)油孔512用于導(dǎo)入潤滑油，該進(jìn)油孔512通過微通道主體51內(nèi)的進(jìn)油通道517連通進(jìn)氣腔515，其與進(jìn)氣孔513位于同一側(cè)，且均位于進(jìn)氣腔515所在側(cè)；進(jìn)氣孔513用于導(dǎo)入從恒壓氣瓶1流出的氣體，其通過微通道主體51內(nèi)的進(jìn)氣通道518連通進(jìn)氣腔515；排氣孔514用于導(dǎo)出通道空腔內(nèi)流通的氣體，其通過微通道主體51內(nèi)的排氣通道519連通排氣腔516。優(yōu)選地，通道空腔內(nèi)氣體流通方向與壓縮機(jī)徑向模擬裝置5中兩塞尺54之間間隔間隙內(nèi)氣體流通方向平行。

兩塞尺54之間形成的間隔間隙用于模擬滾動(dòng)轉(zhuǎn)子和汽缸壁之間的徑向間隙，玻璃片53用于模擬滾動(dòng)轉(zhuǎn)子與氣缸壁之間的油膜寬度，兩者在沿通道空腔內(nèi)氣體流通方向上的尺寸相等。

優(yōu)選地，攝影設(shè)備6的鏡頭朝向玻璃片53和兩塞尺54所在處，微通道主體51和密封片52均采用透明材料制作，以便于攝影設(shè)備6更好的拍攝通道空腔內(nèi)氣體流動(dòng)情況。進(jìn)一步地，為了提高攝像設(shè)備6的瞬態(tài)高速觀測能力，本實(shí)用新型的攝影設(shè)備6采用的是高速攝像機(jī)，其中，該高速攝像機(jī)的拍攝速度為60-20000幀每秒，因此，其能夠在很短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)通道空腔中氣體流動(dòng)情況的快速、多次采樣，當(dāng)實(shí)驗(yàn)者采用常規(guī)放映速度對(duì)高速攝像機(jī)所拍攝的氣體情況進(jìn)行放映時(shí)，所記錄的氣體流動(dòng)變化過程就能夠清晰、緩慢的呈現(xiàn)出來，而這利于實(shí)驗(yàn)者后期對(duì)通道空腔內(nèi)氣體流動(dòng)情況進(jìn)行正確的分析；另外，為了在模擬試驗(yàn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控與觀察通道空腔內(nèi)氣體流動(dòng)情況，及后期的數(shù)據(jù)分析，本實(shí)用新型將攝影設(shè)備6連接電腦設(shè)備8。

進(jìn)一步地，請(qǐng)參閱圖1，為了使攝影設(shè)備6的拍攝與壓縮機(jī)徑向模擬裝置5內(nèi)氣體流通同步進(jìn)行，所述模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置還包括一觸發(fā)開關(guān)7，該觸發(fā)開關(guān)7同時(shí)連接控制閥4和攝影設(shè)備6；優(yōu)選地，控制器為電磁閥，以實(shí)現(xiàn)控制閥4的自動(dòng)控制。

在本實(shí)用新型中，所述模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置還包括一光照裝置9，該光照裝置9放置在壓縮機(jī)徑向模擬裝置5一側(cè)，以在模擬試驗(yàn)過程提高壓縮機(jī)徑向模擬裝置5的光照強(qiáng)度，進(jìn)而提高攝影設(shè)備6拍攝的質(zhì)量。

所述模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置的工作原理為：首先，打開恒壓氣瓶1，并調(diào)節(jié)減壓閥2的開度，同時(shí)觀察壓力表3上的氣壓壓力讀數(shù)，當(dāng)壓力表3的氣壓壓力讀數(shù)等于氣壓預(yù)設(shè)值時(shí)，停止調(diào)節(jié)減壓閥2的開度，并維持此時(shí)減壓閥2的開度大??；然后，按下觸發(fā)開關(guān)7，控制閥4開啟，氣體通過進(jìn)氣孔513進(jìn)入通道空腔，后從進(jìn)氣腔515流向排氣腔516，再從排氣孔514排出；控制閥4開啟的同時(shí)，攝影設(shè)備6也開始對(duì)通道空腔進(jìn)行錄像，并將錄像情況實(shí)時(shí)發(fā)于電腦設(shè)備8，直至模擬試驗(yàn)結(jié)束。另外，在氣體進(jìn)入通道空腔前，先通過進(jìn)油孔512將潤滑油導(dǎo)入通道空腔內(nèi)，直至通道空腔內(nèi)注滿潤滑油，后停止導(dǎo)入潤滑油。

模擬試驗(yàn)結(jié)束后，通過電腦設(shè)備8對(duì)錄像進(jìn)行分析，其中，通過錄像中的幀數(shù)來測量擊穿時(shí)間，通過電腦設(shè)備8中安裝的matlab軟件對(duì)錄像進(jìn)行圖像處理，得到氣體擊穿油膜的泄漏量，再通過減壓閥2的壓力來確定擊穿壓力。

本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)模擬試驗(yàn)過程的自動(dòng)化，在所述模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置中還設(shè)置了控制器，該控制器分別連接恒壓氣瓶1、減壓閥2、壓力表3和觸發(fā)開關(guān)7，其內(nèi)設(shè)一氣體預(yù)設(shè)值，能夠接收壓力表3檢測回路時(shí)的氣體壓力值，當(dāng)控制器所接收的氣體壓力值等于氣體預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器控制減壓閥2停止調(diào)節(jié)開度，同時(shí)向觸發(fā)開關(guān)7發(fā)出關(guān)閉指令。優(yōu)選地，將控制器集成在電腦設(shè)備8中。

此時(shí)，所述模擬壓縮機(jī)油氣兩相泄漏瞬態(tài)的超高速觀測裝置模擬試驗(yàn)時(shí)的控制原理如下：

1)控制器控制恒壓氣瓶1開啟，同時(shí)調(diào)節(jié)減壓閥2的開度；

2)壓力表3檢測回路中的氣體壓力，并將生成的氣體壓力值信號(hào)發(fā)于控制器；

3)控制器對(duì)比分析氣體壓力值和內(nèi)設(shè)的氣體預(yù)設(shè)值，當(dāng)結(jié)果顯示氣體壓力值不等于氣體預(yù)設(shè)值時(shí)，返回步驟2)；反之，控制器停止調(diào)節(jié)減壓閥2的開度，并向觸發(fā)開關(guān)7發(fā)出關(guān)閉指令。

在本實(shí)用新型的另一實(shí)施方式中，為了便于微通道主體51的加工與制造，將凹槽511相對(duì)兩側(cè)壁與微通道主體51外側(cè)面打通，并在該微通道主體51外側(cè)面上開設(shè)進(jìn)油孔512、進(jìn)氣孔513和排氣孔514，并將油孔、進(jìn)氣孔513和排氣孔514做成通孔形式，而分別與進(jìn)油孔512、進(jìn)氣孔513和排氣孔514相通的進(jìn)油通道517、進(jìn)氣通道518和排氣通道519也隨著進(jìn)油孔512、進(jìn)氣孔513和排氣孔514形成前后連通的結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參閱圖5至圖7。同時(shí)，為了使微通道主體51形成密閉的通道空腔，微通道主體51在進(jìn)油孔512、進(jìn)氣孔513和排氣孔514所在側(cè)安裝有一密封端蓋55，該密封端蓋55間隔開設(shè)有三通孔，該三通孔分別與進(jìn)油孔512、進(jìn)氣孔513和排氣孔514開設(shè)的位置相適應(yīng)。

上述說明是針對(duì)本實(shí)用新型較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說明，但實(shí)施例并非用以限定本實(shí)用新型的專利申請(qǐng)范圍，凡本實(shí)用新型所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型所涵蓋專利范圍。