1.一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置,其特征在于:包括机械密封装置和端面间隙调控装置;
所述机械密封装置包括外壳组件、静环组件、与静环组件相配合并用于密封的动环组件以及用于带动动环组件周向转动的转轴;所述外壳组件间隙套设于所述转轴上,并在外壳组件和转轴之间形成安装腔;所述静环组件和所述动环组件设置于所述外壳组件与所述转轴之间的安装腔中;所述静环组件设置于安装腔的低压侧,包括静环座、密封装在静环座内的静环,所述静环座间隙套设在所述转轴上;所述静环通过静环座密封固装于所述外壳组件的低压侧,所述静环面向动环组件设有静环密封面,所述静环的前端部沿静环径向设有一连通静环外环面的静环凹槽,在所述静环密封面与静环的后端部之间形成一铰链结构;所述动环组件设置于安装腔的高压侧,包括从高压侧往低压侧依次同轴套在转轴上的弹簧座、推环和动环,所述弹簧座与所述转轴紧固连接;所述推环密封套接于所述转轴上,并通过传动销钉与所述弹簧座相连接;在弹簧座和推环之间的所述传动销钉上套设弹簧,弹簧的两端分别与弹簧座和推环抵接;所述动环密封固装在所述推环中,所述动环面向静环设有可与静环密封面对应的动环密封面,动环密封面与静环密封面之间形成密封间隙;
所述端面间隙调控装置包括监测机构和控制机构,所述监测机构包括超声波换能器和流量计,所述超声波换能器设置于所述静环凹槽中,并贴合静环密封面的背面;所述流量计设置于外壳组件低压侧与所述转轴的间隙出口处;所述控制机构包括压电驱动器、信号调理器以及微处理器,所述压电驱动器设置于所述静环的静环外环面与外壳组件之间,并且所述压电驱动器的轴向伸缩端分别与所述静环密封面的背面、所述静环座相连;所述信号调理器的信号输入端分别与所述超声波换能器的信号输出端、流量计的信号输出端电连接,所述信号调理器的信号输出端与所述微处理器的信号输入端电连接,所述微处理器的信号输出端通过电压分配器与所述压电驱动器的控制端、所述超声波换能器的控制端电连接;
所述压电驱动器设置于静环外环面上,包括锥形尾帽、半球端帽、平面端帽、压电晶体和电极片,所述平面端帽与静环座的前端面相粘结;所述锥形尾帽与所述静环密封面的背面相连接;所述半球端帽插入锥形尾帽的凹槽内;所述半球端帽与所述平面端帽之间设置若干压电晶体和电极片,且所述压电晶体和所述电极片沿轴向交替设置于半球端帽与所述平面端帽之间,且所述电极片通过所述电压分配器与所述微处理器的信号输出端电连接。
2.如权利要求1所述的一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置,其特征在于:所述外壳组件包括机械壳体和密封压盖,所述机械壳体间隙套合在所述转轴上;所述密封压盖密封紧装在机械壳体的低压端开口处,并且所述密封压盖与套设于转轴上的静环座密封连接。
3.如权利要求1所述的一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置,其特征在于:所述静环座面向静环的前端面上设有卡槽,并在卡槽与静环外环面接触的槽壁沿径向设有一突起结构,所述突起结构插入所述静环的静环外环面上的插槽内,用于限制静环的轴向移动。
4.如权利要求1所述的一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置,其特征在于:所述监测机构还包括第一热电偶和第二热电偶,所述第一热电偶设置于所述安装腔中,所述第二热电偶设置于所述动环面向静环与静环密封面之间的密封间隙出口处,并且所述第一热电偶的信号输出端、所述第二热电偶的信号输出端均与所述信号调理器的信号输入端电连接。
5.如权利要求1所述的一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置,其特征在于:所述推环与动环之间的间隙、所述静环与静环座之间的间隙、静环座与密封压盖之间的间隙、静环与密封压盖之间的间隙处、密封压盖与机械壳体之间的间隙处均配装O形密封圈。
6.如权利要求5所述的一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置,其特征在于:所述铰链结构的内径环面上设有用于卡入O形密封圈的环形凹槽。