CN102798570A - 高压疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于高压气瓶疲劳试验的高压疲劳试验机，包括液压系统、冷却循环系统、电气控制系统、显示系统、以及增压缸，增压缸具有低压腔和高压腔，该液压系统包括与低压腔连接的低压侧系统与高压腔连接的高压侧系统，该疲劳试验机由于采用了增压缸将低压转变为高压，从而降低了管路中元件的毁损率、提高了设备的安全性并降低生产成本。

Description

高压疲劳试验机

技术领域

本发明涉及一种疲劳试验机，尤其涉及一种对复合材料气瓶进行高压疲劳试验的高压疲劳试验机。

背景技术

复合材料借助其优异的性能，具有非常广泛的适用范围以及十分广阔的市场开发前景，其主要可以应用在以下领域：建筑行业、化学化工行业、汽车及铁路交通运输待业、船艇及水上运输行业、电气工业及通讯工程、以及军工行业等。无论应用于哪些行业，复合材料的可靠性和安全性均是必须得到保障，而由于复合材料的使用的可靠性和安全性决定于其疲劳特性，因此对复合材料进行疲劳试验以获得其疲劳特性则非常重要。

目前常用的复合材料的疲劳试验机一般是采用闭环式控制的压力容器疲劳试验机。压力容器疲劳试验机一般高压泵、变频电机、压力传感器、截止阀、泄压阀、溢流阀、机械式压力表、安全阀、高压管路、计算机控制系统及软件组成。在进行疲劳试验时，变频电机带动高压泵产生0-87MPa的压力，打开截止阀，通过高压管路将高压送达压力容器并使容器内的压强达到指定值，到达指定值后需要降低容器内的压强时，控制系统发出信号，泄压阀打开，液体通过高压管路流回油箱，从而在规定时间内将容器内的压强降到指定值。在设备运行过程中，压力传感器时刻监测容器内的压强，及时把信号反馈给控制系统，控制系统及时调节系统的运行。

现有的疲劳试验机在进行疲劳实验时，均是采用高压泵产生高压，然后通过高压管路传递高压并直接将高压打到产品上，由于工作频率比较频繁，在实际工作过程中，高压管路上的元件损毁率比较高；另外由于高压管路需要的元件性能要求非常高，因此大部分都是价格非常昂贵、购买周期常常需要3个月甚至更长，因此损毁率高则导致成本长期居高不下，而且一旦损毁，即必须等待三个月左右时间等待更新新元件，从而严重影响生产进程。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种将低压增强到高压以对产品进行疲劳试验的高压疲劳试验机。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该高压疲劳试验机包括液压系统、与液压系统相连的增压缸，所述增压缸具有低压腔、位于低压腔内的第一活塞、高压腔、位于高压腔内的第二活塞、以及连接第一、第二活塞的活塞杆，所述第一活塞的面积大于第二活塞的面积，所述液压系统包括与低压腔连接且用于将液压油注入低压腔的低压侧系统。

优选地，所述第一活塞与第二活塞的面积比范围是5∶1到2∶1。

优选地，所述第一活塞与第二活塞的面积比是2.5∶1。

优选地，所述高压腔为需要进行疲劳试验的气瓶，或者所述高压腔与需要进行疲劳试验的气瓶相连且二者之中的介质相互连通。

优选地，所述低压侧系统包括第一泵组、与第一泵组连接的第一阀组，所述第一阀组连接到增压缸的低压腔。

优选地，所述低压侧系统包括调节低压腔内压力的比例压力阀。

优选地，所述冷却循环系统包括回油管路过滤器、冷却器和温度调节器。

优选地，所述冷却循环系统还包括堵塞报警装置和油温报警装置。

优选地，所述低压侧系统还包括用于备用的第二泵组和用于回调节器油压的第二阀组和第三泵组。

所述液压系统还包括高压侧系统，所述高压侧系统包括向高压腔补充介质的第四泵组以及监测高压腔内压力大小的压力传感器。

相对于现有技术，本发明的高压疲劳试验机具有如下优点：本发明利用增压缸缸径的变化比，以低压进给的方式来实现高压工作，在低压侧液压系统里几乎不存在元件毁损问题，从而克服了现有技术中元件毁损率高的问题，提高了疲劳试验机的可靠性。而且，由于在低压侧液压系统对元件的要求低，从而可以采用低成本的元件即可满足要求，因此成本低，极大地节约了生产成本。

附图说明

图1是本发明高压疲劳试验机一个实施例的液压线路图。

具体实施方式

请参照图1所示，本发明疲劳试验机1主要由增压缸100、液压系统、冷却循环系统、电气控制系统(可以采用本领域通用的PLC可编程控制器结合触摸屏、上位机控制，PLC由CPU模块、位置模块、A/D和D/A转换模块、输入和输出模块等组成，未图示)及显示系统(可记录每个瓶的测试次数及显示测试曲线，未图示)构成。

增压缸100由低压腔101和高压腔102构成，在本发明这一实施例中，低压腔101内的介质为液压油，而高压腔102内的介质是乳化液。低压腔101内的第一活塞103与高压腔102内的第二活塞104通过活塞杆105连接，第一活塞103与第二活塞104的面积比范围是5∶1至2∶1，以第一活塞103与第二活塞104的比是2.5∶1为例，当低压腔101的压强是16MPA时，高压腔102的压强即可以达到40MPa，当第一活塞103与第二活塞104的比是4∶1时，低压腔101的压强是16MPA时，高压腔102的压强即可以达到64MPA。本发明中，该增压缸的高压腔102可以是需要进行疲劳试验的复合材料制成的气瓶，或者高压腔102连接着需要进行疲劳试验的气瓶且高压腔102内介质与气瓶内的介质相通。

液压系统包括低压侧系统，低压侧系统主要元件包括第一泵组A1、第二泵组A2、第三泵组B，第一阀组C、第二阀组D、安全阀111、单向阀123、124、125、126、压力表151、153、154、回油管路过滤器114、冷却器16、温度调节器17、液位报警器18以及油温检测器19。其中，第一阀组C与第一泵组A1通过高压软管L1和单向阀126连接，第一阀组C同时与第二泵组A2通过高压软管L2和单向阀126连接。第二阀组D与第三泵组B通过单向阀124连接，第二阀组D还连接有压力表153。第一阀组C、D连接到增压缸100的低压腔101。

第一、第二泵组A1、A2结构与功能完全相同，一般情况下仅有一个泵组在工作，另一个泵组是备用，因此在本发明的疲劳试验机中，也可以仅有一个第一泵组A1与第一阀组C相连接。第一泵组A1包括泵A11、过滤器A12、以及电机A13，过滤器A12用于过滤从油箱(未标号)吸入的油液。第一阀组C包括压力插件C1，在油量和压力需要发生变化时，压力插件C1关闭，当第一泵组A1空转时，压力插件C1开启。第三泵组B由复合泵B1、B2、电机B3、以及过滤器B4构成。

第一泵组A1经由单向阀、第一阀组C向增压缸100的低压腔101输入低压油。第二阀组D的作用在于回调油压，第三泵组B和第二阀组D用于在疲劳机需要的压力发生变化时辅助第一泵组A1调节增加压低压腔103内的压力。

安全阀111作用在于线路发生故障、出现意外或者低压腔101内的压力大于所需压力时，用于将低压腔101内的液压油导出，以防止事故发生。例如当低压腔压强为16MPA，而高压腔102仅需要40MPa时，安全阀111打开，低压腔101内多余的液压油通过安全阀111导出以使低压腔101内的压强保持在10MPA。比例压力阀112用于调节系统压力，调节比例范围为20％到100％，以下面两个例子说明比例压力阀112的功能。当低压腔101为10MPA，而高压腔102所需要为64MPA时，则比例压力阀112开启，液压油经由第三泵组B从油箱进入低压腔101进行补压。

冷却循环系统由回油管路过滤器114、冷却器16、温度调节器17、油温检测装置19组成。回油管路过滤器114负责将机器的工作介质-液压油进行循环过滤，保证液压油的清洁度符合泵、阀、缸等液压件的使用要求和标准。冷却器16可以采用独立的板式换热器进行水冷却，控制系统允许正常工作油温应大于15℃且小于40℃。油温检测装置19用于检测正常的工作油温，冷却器16可以在油温高时接通冷却水(也可常开)，冷却水进入板式换热器，与热油进行热交换。当然本发明冷却循环系统还可以包括堵塞报警装置和油温报警装置，堵塞报警装置在滤油器被污物堵塞即可报警，提示维修人员清洗或更换滤芯。油温报警装置在油温上升达到40℃时，提示报警油温高，当油温达到50℃时，强制停机。

所述液压系统还可以包括高压侧系统，该高压侧系统包括用于向增压缸100的高压腔102中补充乳化液的第四泵组E，所述第四泵组E通过截止阀141、142、单向阀122连接到高压腔102。在高压侧系统上还连接有对压力进行监测的压力传感器13以及显示压力的压力表152。安全阀113的功能即是本领域一般技术人员所知的通常的功能，在此不赘述。

本发明图1所示的增压缸是水平放置的，但是本领域技术人员应当理解该增压缸也可以根据不同的需要而竖直放置。在增压缸竖直放置的实施例中，疲劳试验机的结构与工作原理与上述的优选实施例完全相同，在此亦不赘述。

当然，本发明的冷却循环系统也可以是冷却塔的形式，冷却塔包括冷水箱、热交换器、水池与水泵，传输油液的管道位于热交换器内，冷水箱位于热交换器上方，冷却时，冷水从冷水箱流入热交换器内，在热交换器内冷水吸收传管道内油液的热量变热且温度升高，温度升高后的水流入水池内并降温冷却(可以采用与空气的热交换降温冷却，也可以采用冷凝器降温)，冷却后的水再由水泵传送至水箱内完成一次冷却循环，并且周而复始地对油液进行冷却。

另外，本发明的冷却循环系统也可以利用液体汽化吸热来制冷。例如该冷却循环系统包括压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器，冷却循环系统的动力来自压缩机，干燥过滤器用来过滤赃物和干燥水分，毛细管用来节流降压，热交换器为冷凝器和蒸发器，制冷压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的气体制冷剂(如氟利昂)，经压缩后成为高温高压的过热蒸气，排入冷凝器中，向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥过滤器流入毛细管节流降压，成为低温低压液体状态，进入蒸发器中汽化，吸收需要被冷却的管路中的油液的热量，使温度降低到所需值，汽化后的气体制冷剂又被压缩机吸入，至此，完成一个循环。压缩机冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。

以下对本发明的疲劳试验机的工作过程进行简单描述，以高压腔102是需要进行疲劳试验的气瓶、第一活塞103与第二活塞104的面积比为2.5∶1，高压腔102要求的测试压力为40MPa为例进行说明。启动第一泵组A1，使电机A13处于空循环状态，按压工作按钮，电磁铁得电，泵A11停止空循环，向增压缸100的低压腔101输入高压油，系统开始充压，此时增压缸的第一活塞103推动第二活塞104向高压腔102方向运动，高压腔102的压力升高，当低压腔101的压力达到16MPA时，高压腔102达到要求测试压力40MPa，此时压力传感器13发出讯息，电磁铁切换，第一泵组A1进行空循环，低压腔101停止充压，第一活塞103停止运动，疲劳试验机在一段时间内保持压力(该时间长度是可调的)，然后时间继电器(未图示)发出讯息，低压腔101开始泄压，高压腔102的工作介质(本实施例是是乳化液)驱动增压缸100的第一活塞103回程，完成泄压动作。当高压腔102中的乳化液完全释压结束，第一活塞103回程停止，压力传感器13发讯，电磁铁切换，第一泵组A1停止空循环，再次向增压缸100的低压腔101输入液压油，开始第二次测试，如此循环测试到设定次数。

以上描述的是本发明的优选实施例，显然，在不偏离本发明权利要求的限定范围的情况下可以对本发明进行各种修饰与改变。

Claims (10)

1.一种高压疲劳试验机，该疲劳试验机包括液压系统，其特征在于：还包括与液压系统相连的增压缸，所述增压缸具有低压腔、位于低压腔内的第一活塞、高压腔、位于高压腔内的第二活塞、以及连接第一、第二活塞的活塞杆，所述第一活塞的面积大于第二活塞的面积，所述液压系统包括与低压腔连接且用于将液压油注入低压腔的低压侧系统。

2.如权利要求1所述的高压疲劳试验机，其特征在于：所述第一活塞与第二活塞的面积比范围是5∶1到2∶1。

3.如权利要求2所述的高压疲劳试验机，其特征在于：所述第一活塞与第二活塞的面积比是2.5∶1。

4.如权利要求1所述的高压疲劳试验机，其特征在于：所述高压腔为需要进行疲劳试验的气瓶，或者所述高压腔与需要进行疲劳试验的气瓶相连且二者之中的介质相互连通。

5.如权利要求1所述的高压疲劳试验机，其特征在于：所述低压侧系统包括第一泵组、与第一泵组连接的第一阀组，所述第一阀组连接到增压缸的低压腔。

6.如权利要求1所述的高压疲劳试验机，其特征在于：所述低压侧系统包括调节低压腔内压力的比例压力阀。

7.如权利要求6所述的高压疲劳试验机，其特征在于：所述冷却循环系统包括回油管路过滤器、冷却器和温度调节器。

8.如权利要求1-7中任一项所述的高压疲劳试验机，其特征在于：所述冷却循环系统还包括堵塞报警装置和油温报警装置。

9.如权利要求1-7中任一项所述的高压疲劳试验机，其特征在于：所述低压侧系统还包括用于备用的第二泵组和用于回调节器油压的第二阀组和第三泵组。

10.如权利要求1-7中任一项所述的高压疲劳试验机，其特征在于：所述液压系统还包括高压侧系统，所述高压侧系统包括向高压腔补充介质的第四泵组以及监测高压腔内压力大小的压力传感器。

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