CN103033390B - 热水器耐负压冲击与脉冲压力试验机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热水器耐负压冲击与脉冲压力试验机，包括供水箱、耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路；耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路均与供水箱连接；供水箱的上部设有补水口和溢流口，底部设有出水口，出水口上连接有出水阀，补水口和出水口之间设有回水口；耐负压冲击试验管路上主要包括水环真空泵、吸气电动三通球阀、充气电动三通球阀和负压力传感器；脉冲压力试验管路主要包括增压泵、增压电动三通球阀、破损采样装置和正压力传感器。运行时，将耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路的另一端与被测热水器水箱连接，各电动元件均与可编程控制器PLC连接。本发明结构简单、运行可靠，测量精度及控制精度较高。

Description

热水器耐负压冲击与脉冲压力试验机

技术领域

本发明涉及一种用于对热水器进行耐负压冲击与脉冲压力试验的设备，属于压力容器特别是热水器的机械性能检测技术领域。

背景技术

热水器属于压力容器，需要对其进行耐负压冲击与脉冲压力试验，试验要求按照国家标准GB/T 19141-2011《家用太阳能热水系统技术条件》中的“7技术要求”之“7.17 耐负压冲击”、“7.18 脉冲压力”和“8 试验方法”之“8.17 耐负压冲击试验”、“8.18脉冲压力试验”中规定的技术要求（兼顾GB/T 20289-2006 《储水式电热水器》“6性能要求”之“6.7 容器脉冲压力”和“7试验方法”之“7.10容器脉冲压力测试方法”）进行。根据标准，热水器需进行高压0.6mpa，低压（高压的15%）0.09mpa脉冲循环试验及负33kpa保持一定时间的测试。

但是目前还没有一种结构简单、运行可靠的热水器耐负压冲击与脉冲压力试验设备。

发明内容

本发明针对现有热水器耐负压冲击与脉冲压力试验技术存在的不足，提供一种结构简单、运行可靠、测试准确的热水器耐负压冲击与脉冲压力试验机。

本发明的热水器耐负压冲击与脉冲压力试验机，采用以下解决方案：

该试验机，包括供水箱、耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路，耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路均与供水箱连接；供水箱的上部设有补水口和溢流口，底部设有出水口，出水口上连接有出水阀，补水口和出水口之间设有回水口，供水箱出水口下方设有排污口和排污阀；

耐负压冲击试验管路上主要包括水环真空泵、吸气电动三通球阀、充气电动三通球阀和负压力传感器，水环真空泵的进水口通过进水电动二通球阀与供水箱的出水口连接，水环真空泵的吸气口与吸气电动三通球阀的进口连接，吸气电动三通球阀的一个出口与外部大气相通，另一个出口通过吸气电动二通球阀与充气电动二通球阀的出口连接，吸气电动二通球阀的该出口同时与负压力传感器连接，水环真空泵的排气口与充气电动三通球阀的进口连接，充气电动三通球阀的一个出口上连接有充气电动二通球阀，另一个出口与外部大气相通，充气电动阀的出口与注水电动二通球阀被测热水器水箱连接，注水电动二通球与水位电极连接；

脉冲压力试验管路主要包括增压泵、增压电动三通球阀、破损采样装置和正压力传感器，增压泵的进水口与供水箱的出水口连接，增压泵的出水口与增压电动三通球阀的进口连接，增压电动三通球阀的一个出口与供水箱的回水口连接，另一个出口与破损采样装置连接，该出口同时与正压力传感器连接，破损采样装置的出口连接有采样电磁阀，采样电磁阀的出口同时与气室和排水电动二通阀连接，排水电动二通阀上的连接管伸入到被测热水器水箱的底部。

破损采样装置，包括采样阀、霍尔元件、霍尔套管和连接管，采样阀内安装有能够摆动的阀板，阀板上在采样阀的进水一侧设置有封堵软垫，封堵软垫外侧设有固定在阀板上限制封堵软垫摆动幅度的弯形挡片，封堵软垫在阀板与弯形挡板之间摆动，阀板和弯形挡片上均设有水孔，阀板的另一侧设置有磁性体，磁性体与阀板之间设有间隙，采样阀的出水端设置有连接管和用于对阀板摆动位置限定的限位套，连接管内装有霍尔套管，霍尔套管前端内设置有霍尔元件。

上述试验机运行时，将耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路的另一端与被测热水器水箱连接，各电动元件均与可编程控制器PLC连接，通过PLC设定参数并实现自动控制。

通过启动水环真空泵（由供水箱供水）和安装在水环真空泵进气口和出气口的各个电动三通球阀实现给被测热水器水箱抽气和充气排水，当水环真空泵处于抽气进行耐负压冲击试验时，被测热水器水箱中的空气被抽空并达到规定负压值，且保持规定的时间，然后通过负压力传感器将数据传入PLC，分析数据可以判定被测水箱耐负压冲击是否合格。使脉冲压力试验管路及被测热水器水箱注满水后启动增压泵，增压泵在破损采样装置及PLC的作用下以高压、低压脉冲交替方式进行，低压运行时阀板在重力作用下复位，被测热水器水箱的水在气室的作用下通过阀板上的水孔冲开封堵软垫板回到供水箱，高压运行时水同时推动封堵软垫（在高压水流的作用下封堵软垫封堵阀板上的水孔）和阀板向出水方向摆动，并且霍尔元件在磁性体的作用下发出一个信号，循环运行至规定脉冲次数后停止。当试验运行结束后，水环真空泵自动调整到充气排水状态，用水环真空泵产生的压缩空气将被测热水器水箱的水排空。如果在脉冲压力测试过程中，被测热水器水箱破裂，破损采样装置在水流的作用下，阀板会一直开启，霍尔元件发出长信号给PLC，关闭相应的阀，PLC并记录下此刻的脉冲试验次数。

本发明结构简单、运行可靠，采用水环真空泵产生负压进行耐负压冲击测试，大大提高了负压运行可靠性及运行寿命，采用增压泵以高压、低压脉冲交替方式进行进行脉冲压力测试，最高工作压力可达1.5MPa，测量精度及控制精度较高，可达0.5%，并且数据可反馈至PLC，以实现自动控制。

附图说明

图1是本发明热水器耐负压冲击与脉冲压力试验机的结构原理图。

图2是本发明中破损采样装置的结构示意图。

图3是对多工位热水器试验时的负压时间与负压值图。

图4是测试压力与时序图。

图中：1、供水箱，2、溢流口，3、排污阀，4、浮球阀，5、出水阀，6、回水口，7、补水口，8、过滤器，9、增压进水阀，10、增压泵，11、增压电动三通球阀，12、进水二通球阀，13、进水电动二通球阀，14、水环真空泵，15、充气电动三通球阀，16、吸气电动三通球阀，17、手动二通球阀，18、负压力传感器，19、吸气电动二通球阀，20、充气电动二通球阀，21、注水电动二通球阀，22、水位电极，23、气室，24、排水电动二通球阀，25、采样电磁阀，26、被测热水器水箱，27、破损采样装置，28、手动二通球阀，29、正压力传感器，32、连接头，33、采样阀，34、阀板，35、弯形挡片，36、封堵软垫，37、磁体套，38、磁性体，39、限位套，40、接头，41、霍尔套管，42、堵头，43、霍尔元件，44、锁紧螺母，45、连接管。

具体实施方式

如图1所示，本发明的热水器耐负压冲击与脉冲压力试验机，包括供水箱1、耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路，包括耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路均与供水箱1连接，耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路的另一端与被测热水器水箱26连接。

供水箱1上部设有补水口7和溢流口2，溢流口2高于补水口7。供水箱1内上部设有浮球阀4，浮球阀4安置在补水口7上。供水箱1的底部设有出水口和排污口，出水口高于排污口。出水口上依次连接有出水阀5和过滤器8，过滤器8的出口分别与水环真空泵14和增压泵10连接，排污口上带有排污阀3。供水箱1的补水口7和出水口之间设有回水口6。

耐负压冲击试验管路连接在供水箱1的出水口与被测热水器水箱26的进口之间。该管路上主要包括水环真空泵14和负压力传感器18。水环真空泵14的进水口通过进水电动二通球阀13与供水箱1的出水口连接，在进行耐负压冲击试验时打开进水电动二通球阀13，在脉冲压力试验时必须关闭。水环真空泵14的吸气口与吸气电动三通球阀16的进口连接，吸气电动三通球阀16的一个出口与外部大气相通，另一个出口通过吸气电动二通阀19与充气电动二通阀20的出口连接，吸气电动三通球阀16的该出口同时与负压力传感器18连接。耐负压冲击试验时在进入负压保持阶段吸气电动二通阀19须先关闭，以防止泄漏。设置充气电动二通阀20是为了保持耐负压力冲击试验和脉冲击试验时的气密性。水环真空泵14的排气口与充气电动三通球阀15的进口连接，充气电动三通球阀15的一个出口上连接有充气电动二通球阀20，充气电动三通阀15的另一个出口与外部大气相通，充气电动二通球阀20的出口同时与注水电动二通球阀21被测热水器水箱26的进口连接，注水电动二通球阀21的另一出口与水位电极连接。

脉冲压力试验管路连接在供水箱1的出水口与被测热水器水箱26的出口之间，主要包括增压泵10、增压电动三通球阀11、破损采样装置27和正压力传感器29。增压泵10的进水口与供水箱1的出水口连接。增压泵10的出水口与增压电动三通球阀11的进口连接，增压电动三通球阀11的一个出口与供水箱1的回水口6连接，另一个出口与破损采样装置27连接，该出口同时与正压力传感器29连接。破损采样装置27的出口连接有采样电磁阀25，采样电磁阀25的出口同时与气室23和排水电动二通阀24连接，排水电动二通阀24上的连接管伸入到被测热水器水箱26的底部。采样电磁阀25的出口与被测热水器水箱26的出口连接。采样电磁阀25当被测热水器水箱26损坏漏水时，控制器自动关闭采样电磁阀25。

破损采样装置的结构如图2所示，包括采样阀33、霍尔元件43、霍尔套管41和连接管45。采样阀33内通过轴安装有可摆动的阀板34，阀板34可以顺水流方向摆动。阀板34安装在采样阀33的出水口一侧，阀板34的进水侧设置有封堵软垫36，封堵软垫36外侧设有与软硅胶阀板一起固定在阀板34上的弯形挡片35，弯形挡片35限制封堵软垫36的摆动幅度，阀板34和弯形挡片35上均设有水孔，阀板34的另一侧设置有磁性体38，磁性体38嵌装在磁体套37内，磁体套37与阀板34之间留有间隙，以保证阀板34上的水孔不被阻挡。采样阀33的进水端设有连接头32，通过该连接头与增压电动三通球阀11的一个出口连接。采样阀33的出水端设有接头40，接头40内设置有用于对阀板34摆动位置限定的限位套39，限位套39通过锁紧螺母44与接头40固定在一起。接头40上连接有连接管45，连接管45内装有霍尔套管41，霍尔套管41前端内设置有霍尔元件43，并通过堵头42将霍尔套管41的前端封封住，霍尔元件43的引线由霍尔套管41后端引出。连接管45的另一端与采样电磁阀25连接。

为了便于维修，在水环真空泵14与供水箱1的出水口连接管路上设置一个进水手动二通球阀12，在吸气电动三通球阀16与负压力传感器18的管路上设置通过手动二通球阀17，在增压泵10的进水口上还可以连接一个进水阀9，在增压电动三通球阀11与正压力传感器29的连接管路上设置手动球阀28。

各电动元件均与可编程控制器PLC连接，通过PLC实现自动控制。可以通过PLC上的人机界面设定脉冲频率、试验次数等参数。脉冲压力波峰与波谷压力分别单独可调，且能通过计算机自动记录每个工位在负压保持期间内的压力曲线（用以分析水箱内胆的形变）。

上述试验机的工作过程如下所述。

按以上说明将耐负压冲击试验管路连接在供水箱1的出水口与被测热水器水箱26的进口之间，将脉冲压力试验管路连接在供水箱1的出水口与被测热水器水箱26的出口之间。一个被测热水器水箱的试验需要一套耐负压冲击试验管路和一套脉冲压力试验管路。可以对多个被测热水器水箱同时进行多工位试验，每个工位的耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路共用一个供水箱1。

试验时，首先启动增压电动三通球阀11使增压泵10的出水口与回水口6形成通路，使水环真空泵14和增压泵10的泵腔及管道内注满水，然后增压电动三通球阀11恢复原状态。耐负压冲击试验是在连接完各管路后，被测热水器水箱26无水状态下进行；耐负压冲击试验为逐个工位单独进行试验。试验时，先作耐负压冲击试验(如果某工位被测热水器水箱耐负压冲击试验不合格，控制器中止该工位进行脉冲压力试验)，再作脉冲压力试验。作脉冲压力试验时，需要先将被测热水器水箱注满水。脉冲压力试验结束后，自动进行充气排水工作，排尽被测热水器水箱26中的水。当一个工位上的被测热水器水箱损坏漏水时，控制器自动关闭该工位上的采样电磁阀25，以保证其它工位继续进行试验。                              

1. 耐负压冲击试验

进入耐负压冲击试验，打开出水阀5与手动二通球阀12，开启进水电动二通球阀13使水环真空泵14的泵腔充满水，关闭充气电动二通球阀20和排水电动二通球阀24，再打开吸气电磁阀19和手动二通球阀17。并使充气电动三通球阀15上与大气相通的出口打开。吸气电动三通球阀16的与大气相通的出口关闭，另两个口相通。其它各阀仍不变。水环真空泵14运转，将被测热水器水箱26内的空气通过吸气电动二通球阀19和吸气电动三通球阀16吸出，并由充气电动三通球阀15排入大气，使被测热水器水箱26内的空气被抽空并达到规定负压，关闭吸气电动二通球阀19（耐负压冲击试验时在进入负压保持阶段吸气电动二通阀19须先关闭以防止泄漏），且保持规定的时间，然后通过负压力传感器18检测负压参数，并将数据传入控制器（可编程控制器PLC），分析数据可以判定被测热水器水箱26耐负压冲击是否合格。

本发明满足了保持负33KPa的负压测试，并能够显示负压保持曲线以判定被测水箱变形是否符合要求。被测水箱26内的真空由水环真空泵抽到负33kpa，保持5分钟（时间可调整）以满足测试的需要。负压测试完毕后，合格工位上的被测水箱方可进行脉冲压力测试。

图3给出了对六个工位上的被测水箱试验时的负压时间与负压值。

2. 脉冲压力试验

首先关闭进水电动二通球阀13，打开注水电动二通球阀21、增压进水阀9、增压电动三通球阀11、采样电磁阀25和正压阀28，打开出水阀5，关闭其它阀门。增压电动三通球阀11进水口连接增压泵10，增压电动三通球阀11的一出口和破损采样装置27且使增压泵与破损采样装置的通道打开，而增压电动三通球阀11内连接回水口6的通道关闭。由供水箱1将被测热水器水箱26和整个脉冲压力试验管路内充满水，多余的水自注水电动二通球阀21和水位电极22排出，水位电极22检测被测热水器水箱26内的注满后，自动关闭注水电动二通球阀21。

启动增压泵10，增压泵10以高压、低压脉冲交替方式运行。当高压运行时，气室23中少量气体被压缩时，增压泵10与被测热水器水箱26之间形成水流，使破损采样装置27内采样阀33中的阀板34在封堵软垫36的封堵下摆动开启，阀板34上的磁性体38接近霍尔元件43，霍尔元件43发出信号，增压泵10转换成低压运行，在气室23中气体的作用下，水流通过阀板34上的小孔打开封堵软垫36，通过增压电动三通球阀11、增压泵10和出水口5回流到供水箱1，同时阀板34在重力的作用下复位，直到控制器（可编程控制器PLC）按规定时间再次使增压泵10高压运行。这样，循环运行至规定脉冲次数后停止。

当试验运行结束后，水环真空泵14自动调整到充气排水状态，充气电动三通球阀15上与大气相通的出口关闭，另两个口连通；吸气电动三通球阀16上与大气相通的口与水环真空泵14连通。打开进水电动二通球阀13、充气电动二通球阀20和排水电动二通球阀24，水环真空泵14运转产生压缩空气，压缩空气通过充气电动二通球阀20进入被测热水器水箱26，被测热水器水箱26内的水通过排水电动二通球阀24排出。

如果在脉冲压力测试过程中，被测热水器水箱26破裂，破损采样装置27内的阀板34在水流的作用下会一直开启，霍尔元件43发出信号给控制系统（可编程控制器PLC），关闭相关的阀，控制系统（可编程控制器PLC）并记录下此刻的脉冲试验次数。

当改变变频电源频率的上限值和下限值时，增压泵10改变管路内的高、低压力。PLC可进行数据保存，曲线显示，打印输出。图4给出了测试压力与时序图。

本发明达到了国家标准GB/T 19141-2011,GB/T 20289-2006的关于耐负压冲击和脉冲压力试验的试验要求。

Claims (1)

1.一种热水器耐负压冲击与脉冲压力试验机，包括供水箱、耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路，耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路均与供水箱连接；其特征是：

该试验机，包括供水箱、耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路，耐负压冲击试验管路和脉冲压力试验管路均与供水箱连接；供水箱的上部设有补水口和溢流口，底部设有出水口，出水口上连接有出水阀，补水口和出水口之间设有回水口，供水箱出水口下方设有排污口和排污阀；

耐负压冲击试验管路上主要包括水环真空泵、吸气电动三通球阀、充气电动三通球阀和负压力传感器，水环真空泵的进水口通过进水电动二通球阀与供水箱的出水口连接，水环真空泵的吸气口与吸气电动三通球阀的进口连接，吸气电动三通球阀的一个出口与外部大气相通，另一个出口通过吸气电动二通球阀与充气电动二通球阀的出口连接，吸气电动二通球阀的该出口同时与负压力传感器连接，水环真空泵的排气口与充气电动三通球阀的进口连接，充气电动三通球阀的一个出口上连接有充气电动二通球阀，另一个出口与外部大气相通，充气电动二通球阀的出口与注水电动二通球阀和被测热水器水箱连接，注水电动二通球阀与水位电极连接；

脉冲压力试验管路主要包括增压泵、增压电动三通球阀、破损采样装置和正压力传感器，增压泵的进水口与供水箱的出水口连接，增压泵的出水口与增压电动三通球阀的进口连接，增压电动三通球阀的一个出口与供水箱的回水口连接，另一个出口同时与破损采样装置和正压力传感器连接，破损采样装置的出口连接有采样电磁阀，采样电磁阀的出口同时与气室和排水电动二通阀连接，排水电动二通阀上的连接管伸入到被测热水器水箱的底部。

2．根据权利要求1所述的热水器耐负压冲击与脉冲压力试验机，其特征是：所述破损采样装置包括采样阀、霍尔元件、霍尔套管和连接管，采样阀内安装有能够摆动的阀板，阀板上在采样阀的进水一侧设置有封堵软垫，封堵软垫外侧设有固定在阀板上限制封堵软垫摆动幅度的弯形挡片，封堵软垫在阀板与弯形挡板之间摆动，阀板和弯形挡片上均设有水孔，阀板的另一侧设置有磁性体，磁性体与阀板之间设有间隙，采样阀的出水端设置有连接管和用于对阀板摆动位置限定的限位套，连接管内装有霍尔套管，霍尔套管前端内设置有霍尔元件。