CN103344751A - 气液混合橡胶溶胀老化试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气液混合橡胶溶胀老化试验装置，该装置主要包括温控箱组件、液体介质浸泡循环装置及气体流量控制和回收装置三大部分，采用分体设计便于调整及维修。橡胶试样装卡于橡胶夹具上，将其放置于装有液体介质的溶胀槽中，通入一定流量的气体实现橡胶的溶胀老化试验。采用本发明可模拟橡胶在不同温度、不同液体介质、不同气体下的动态（不同气体流量、液体介质流速）和静态浸泡溶胀老化试验。特别适用于模拟长工作周期下橡胶的耐气浸和油浸溶胀老化，有效解决如何评价橡胶密封元件在含气液体介质下的溶胀老化问题。

Description

气液混合橡胶溶胀老化试验装置

技术领域

 本发明属于试验装置领域，主要涉及一种气液混合橡胶溶胀老化试验装置，特别适用于模拟长工作周期下橡胶的耐气浸和油浸溶胀老化，解决如何评价橡胶密封元件在含气液体介质下的溶胀老化问题。

背景技术

橡胶密封件是密封装置中的一类通用基础元件，在泄漏和密封这一对矛盾中扮演十分重要的角色，在人类征服自然的过程中解决泄漏和密封问题，一直推动技术进步、防止和减少环境污染。

橡胶，同塑料、纤维并称为三大合成材料，是唯一具有高度伸缩性与极好弹性的高分子材料。橡胶的最大特征首先是弹性模量非常小，而伸长率很高。其次是它具有相当好的耐透气性以及耐各种化学介质和电绝缘的性能。某些特种合成橡胶更具备良好的耐油性及耐温性，能抵抗脂肪油、润滑油、液压油、燃料油以及溶剂油的溶胀；耐寒可低到－60℃至－80℃，耐热可高到+180℃至+350℃。橡胶还耐各种曲挠、弯曲变形，因为滞后损失小。

橡胶密封件在运行过程中，长期浸泡于液体介质，材料表面性能必将受到影响，同时还往往受到液体介质中气体的作用，进一步加速橡胶材料的溶胀老化，进而影响橡胶摩擦密封元件的使用寿命。因此橡胶摩擦元件在含气液体介质的溶胀老化是十分值得研究的，但到目前为止还没有一台能够动态测量橡胶耐油气浸的溶胀老化试验装置。

发明内容

发明目的：

本发明的目的在于提供一种气液混合橡胶溶胀试验装置，特别适用于模拟长工作周期下橡胶的耐气浸和油浸溶胀老化，解决如何评价橡胶密封元件在含气液体介质下的溶胀老化问题。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案实施的：

一种气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：该装置包括电机，电机通过联轴器连接齿轮泵，电机和齿轮泵均固定在底板上，齿轮泵通过液体介质管路连接溶胀槽，齿轮泵与液体介质管路之间设有节流阀，溶胀槽设置在溶胀槽放置板上方，溶胀槽放置板下方设有加热板，加热板通过加热板电源线连接温控箱，加热板下方设有固定支架；溶胀槽上方配有溶胀槽盖板，气体流量计通过气体流量计支架固定在溶胀槽盖板上，溶胀槽盖板上还设有溶胀槽进气管和溶胀槽排气管，溶胀槽进气管连接气体流量计一端，气体流量计另一端通过气体管路连接储气瓶，溶胀槽排气管通过排气软管连接回收罐。

温控箱的面板上设有橡胶试样温度显示板，橡胶试样温度显示板下方为设定温度显示板，设定温度显示板下方为温度设置面板，温度设置面板下方还设有温控箱总开关，温控箱顶部连接有两股总电源线，第一股总电源线连接电源插头，第二股总电源线连接加热板，总电源线与温控箱顶部之间设有胶圈；第二股总电源线由加热板电源线和温度传感器信号线构成。

在第二股总电源线连接加热板的一端设有线夹。

溶胀槽盖板与溶胀槽四周均匀布置密封夹；在溶胀槽盖板底面铺设方型密封垫。

加热板下方的固定支架包括溶胀槽支架纵梁、溶胀槽支架横梁和溶胀槽支架立柱，溶胀槽支架纵梁与溶胀槽支架横梁的两端均通过螺栓固定在溶胀槽支架立柱上。

溶胀槽箱体内板与外壳之间铺设保温层，溶胀槽盖板上设有盖板把手，溶胀槽内部设有橡胶试样夹具，溶胀槽侧壁上开有溶胀槽接头。

加热板采用铝合金制造；橡胶试样夹具、溶胀槽箱体内板、齿轮泵的齿轮及箱体、溶胀槽排气管、溶胀槽进气管均采用不锈钢制造。

温控箱的温度调节范围是室温-250℃，与橡胶溶胀老化液体介质温度相同。

橡胶试样夹具包括夹具体，夹具体上开有多个方孔，方孔内设有夹子，橡胶试样卡装于夹子上，夹具体端部上方设有挂钩。

夹具体上刻有编号。

优点和效果：

本发明这种气液混合橡胶溶胀老化试验装置，具有精度高、安装、撤卸、使用及维护方便的优点，主要技术指标如下：

（1）温度范围：室温-250℃；

（2）升温速率：10℃/min；

（3）样品尺寸：尺寸大于φ20mm，厚度2-7mm；

（4）液体流速：0-15L/min；

（5）气体流量：0-5L/min。

附图说明：

图1是本发明气液混合橡胶溶胀老化试验装置主视图；

图2是本发明气液混合橡胶溶胀老化试验装置俯视图；

图3是本发明气液混合橡胶溶胀老化试验装置后视图；

图4是本发明的溶胀槽内部示意图；

图5 是本发明的固定架局部视图；

图6 是本发明的橡胶试样夹具轴侧视图；

图7是本发明的溶胀槽盖板轴侧视图；

图8是本发明立体图。

附图标记说明：

1. 电机；2. 联轴器；3. 齿轮泵；4. 节流阀；5. 储气瓶；6. 储气瓶阀门；7. 气路弯头；8. 气体管路；9. 液体介质管路；10. 气体流量计支架；11. 气体流量计；12. 密闭夹；13. 气体管路接头；14. 回收罐；15. 加热板；16. 溶胀槽放置板；17. 液体管路弯头；18. 溶胀槽盖板密封垫；19. 溶胀槽；20. 加热板电源线；21. 温控箱；22. 橡胶式样温度显示板；23. 胶圈；24. 设定温度显示板；25.总电源线；25-1.第一股总电源线；25-2.第二股总电源线；26. 温度设置面板；27. 温控箱总开关；28. 盖板把手；29. 溶胀槽支架纵梁；30. 溶胀槽支架横梁；31. M5X8螺栓；32. 溶胀槽支架立柱；33.底板；34. 液体介质管路管接头；35. M10X8螺栓；36. 电机电源插头；37. 温控箱电源插头；38. 温度传感器信号线；39. 线夹；40. 排气软管；41. 溶胀槽盖板；42. 橡胶试样夹具；43. 溶胀槽保温泡沫；44. 溶胀槽箱体内板；45. 溶胀槽接头；46. M5X25螺栓；47. M5螺母；48. 挂钩；49. 夹子；50. 夹具体；51. 橡胶试样；52. 溶胀槽排气管；53. 溶胀槽进气管；54. 气体流量计操作面板；55. 气体流量计显示面板。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行具体说明：

本发明提供一种气液混合橡胶溶胀老化试验装置，如图1-图8中所示：该装置包括电机1，电机1通过联轴器2连接齿轮泵3，电机1和齿轮泵3均固定在底板33上，齿轮泵3通过液体介质管路9连接溶胀槽19，齿轮泵3与液体介质管路9之间设有节流阀4，溶胀槽19设置在溶胀槽放置板16上方，溶胀槽放置板16下方设有加热板15，加热板15通过加热板电源线20连接温控箱21，加热板15下方设有固定支架；溶胀槽19上方配有溶胀槽盖板41，气体流量计11通过气体流量计支架10固定在溶胀槽盖板41上，溶胀槽盖板41上还设有溶胀槽进气管53和溶胀槽排气管52，溶胀槽进气管53连接气体流量计11一端，气体流量计另一端通过气体管路8和气路弯头7连接储气瓶5，储气瓶5上部设有储气瓶阀门6，溶胀槽排气管52通过排气软管40连接回收罐14，气体流量计11的表面设有气体流量计操作面板54和气体流量计显示面板55。

橡胶试样装卡于橡胶试样夹具上，将其放置于装有液体介质的溶胀槽中，通入一定流量的气体实现橡胶的溶胀老化试验。通过齿轮泵、溶胀槽两端的液体入口和出口及管路实现液体的循环，利用节流阀调整液体的流速。通过储气瓶、气体流量计、气体管路、液体介质及回收罐实现气体浸蚀，利用气体流量计控制气体的流量。

本发明可模拟橡胶在不同温度、不同液体介质、不同气体下的动态（不同气体流量、液体介质流速）和静态浸泡溶胀老化试验。

温控箱21的面板上设有橡胶试样温度显示板22，橡胶试样温度显示板22下方为设定温度显示板24，设定温度显示板24下方为温度设置面板26，温度设置面板26下方还设有温控箱总开关27，温控箱21顶部连接有两股总电源线25，第一股总电源线25-1连接电源插头37，第二股总电源线25-2连接加热板15，总电源线与温控箱21顶部之间设有胶圈23；第二股总电源线25-2由加热板电源线20和温度传感器信号线38构成。

在第二股总电源线25-2连接加热板15的一端设有线夹39。

在溶胀槽盖板41与溶胀槽19四周均匀布置密封夹12，形成合适的夹紧力防止气体泄漏；在溶胀槽盖板底面铺设方型密封垫18，当溶胀槽盖板41与溶胀槽19接触时通过压紧密封夹12使两者之间密封不发生气体泄露。

加热板15下方的固定支架包括溶胀槽支架纵梁29、溶胀槽支架横梁30和溶胀槽支架立柱32，溶胀槽支架纵梁29与溶胀槽支架横梁30的两端均通过螺栓（例如可采用M5X8螺栓21）固定在溶胀槽支架立柱32上。

溶胀槽箱体内板44与外壳之间铺设保温层（即溶胀槽保温泡沫43），并配有盖板，减少液体热损失，具有环保节能的作用；溶胀槽盖板41上设有盖板把手28，溶胀槽内部设有橡胶试样夹具42，溶胀槽侧壁上开有溶胀槽接头45。

加热板15采用铝合金制造，保证其优良的热传导效率。橡胶试样夹具42、溶胀槽箱体内板44、齿轮泵3的齿轮及箱体、溶胀槽排气管52、溶胀槽进气管53等均采用不锈钢制造，防止受到液体和气体介质的腐蚀。

储气瓶可选用不同商业气体，回收罐中放置可与气体反应的饱和溶液，避免直接排放至大气中，防止气体对环境的污染。

温控箱组件、液体介质浸泡循环装置及气体流量控制和回收装置采用分体式设计，便于调整及维修。

温控箱的温度调节范围是室温-250℃，与橡胶溶胀老化液体介质温度相同。在温控箱面板上设定温度后，通过温度传感器将加热信号传递给加热板，当液体介质温度达到设定值后保温。温控箱面板上实时显示溶胀槽内的液体介质温度。

橡胶试样夹具42包括夹具体50，夹具体50上开有多个方孔，方孔内设有夹子49，橡胶试样51卡装于夹子49上，夹具体50端部上方设有挂钩48。橡胶试样夹具方孔尺寸可以根据橡胶试样厚度、硬度和夹子弹性设计。

夹具体50上刻有编号，可以保证试验的准确性。

本发明的工作原理和工作过程，对照试验装置的主视图（图1）、俯视图（图2）和后视图（图3），说明如下：将橡胶试样装夹到橡胶试样夹具上后放置于溶胀槽中，在溶胀槽中加入浸泡液体介质，盖上盖板，闭合密封夹使盖板与溶胀槽紧闭不发生气体泄漏。打开储气罐，通过调整气体流量。接通齿轮泵电源，根据试验要求调整节流阀的流量旋钮，使液体介质以一定流速在管路中循环流动。接通温控箱电源打开开关，温控箱温度设置面板上显示出上次操作的设定温度，手动设置加热的温度，加热板加热，当液体介质温度达到预定值时保温。当达到规定的浸泡时间后，断开齿轮油泵和温控箱电源，关闭储气罐。水平移动打开溶胀槽盖板，利用夹具上的挂钩取出橡胶试验夹具，对橡胶试样进行清洗、烘干等处理，最后进行质量变化率、体积变化率的测量，测出橡胶的溶胀量，并可利用分析测试设备橡胶的表面性能进行检测以评价其老化程度。

图1、图2和图3分别为本发明试验装置的主视图、俯视图和后视图。该装置主要包括温控箱组件、液体介质浸泡循环装置及气体流量控制和回收装置三大部分，采用分体设计便于调整及维修。液体介质浸泡循环装置组件结构主要包括橡胶试样、橡胶试样夹具、溶胀槽、盖板、把手、溶胀槽箱体内板、溶胀槽接头、齿轮泵、联轴器、电机、管路、节流阀等。气体流量控制和回收装置主要包括储气瓶、气体管路及弯头、气体流量计、回收罐等。温控箱组件的结构主要包括加热板固定架组件、加热板、溶胀槽放置板、温控箱、总电源线、电源插头、温度设置面板和总开关等。

图4为本发明的溶胀槽内部俯视图，橡胶试样夹具整齐的装卡在溶胀槽中。溶胀槽内胆与外壳之间铺设保温层，减少液体热损失，具有环保节能的作用。

图5为本发明的固定支架局部视图，由支架横梁、支架纵梁、支架立柱通过螺栓和螺母连接组成，便于调整和维修。

图6为本发明的橡胶溶胀试验装置橡胶试样夹具轴侧视图，由挂钩、夹子、夹具体通过弹性压紧连接组成，并在夹具上刻有编号。

图7为本发明的溶胀槽盖板轴侧视图，由盖板、流量计、流量计支架、溶胀槽进气管、溶胀槽排气管、把手组成。

Claims (10)

1.一种气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：该装置包括电机（1），电机（1）通过联轴器（2）连接齿轮泵（3），电机（1）和齿轮泵（3）均固定在底板（33）上，齿轮泵（3）通过液体介质管路（9）连接溶胀槽（19），齿轮泵（3）与液体介质管路（9）之间设有节流阀（4），溶胀槽（19）设置在溶胀槽放置板（16）上方，溶胀槽放置板（16）下方设有加热板（15），加热板（15）通过加热板电源线（20）连接温控箱（21），加热板（15）下方设有固定支架；溶胀槽（19）上方配有溶胀槽盖板（41），气体流量计（11）通过气体流量计支架（10）固定在溶胀槽盖板（41）上，溶胀槽盖板（41）上还设有溶胀槽进气管（53）和溶胀槽排气管（52），溶胀槽进气管（53）连接气体流量计（11）一端，气体流量计另一端通过气体管路（8）连接储气瓶（5），溶胀槽排气管（52）通过排气软管（40）连接回收罐（14）。

2.根据权利要求1所述的气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：温控箱（21）的面板上设有橡胶试样温度显示板（22），橡胶试样温度显示板（22）下方为设定温度显示板（24），设定温度显示板（24）下方为温度设置面板（26），温度设置面板（26）下方还设有温控箱总开关（27），温控箱（21）顶部连接有两股总电源线（25），第一股总电源线（25-1）连接电源插头（37），第二股总电源线（25-2）连接加热板（15），总电源线与温控箱（21）顶部之间设有胶圈（23）；第二股总电源线（25-2）由加热板电源线（20）和温度传感器信号线（38）构成。

3.根据权利要求2所述的气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：在第二股总电源线（25-2）连接加热板（15）的一端设有线夹（39）。

4.根据权利要求1所述的气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：溶胀槽盖板（41）与溶胀槽（19）四周均匀布置密封夹（12）；在溶胀槽盖板底面铺设方型密封垫（18）。

5.根据权利要求1所述的气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：加热板（15）下方的固定支架包括溶胀槽支架纵梁（29）、溶胀槽支架横梁（30）和溶胀槽支架立柱（32），溶胀槽支架纵梁（29）与溶胀槽支架横梁（30）的两端均通过螺栓固定在溶胀槽支架立柱（32）上。

6.根据权利要求1所述的气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：溶胀槽箱体内板（44）与外壳之间铺设保温层，溶胀槽盖板（41）上设有盖板把手（28），溶胀槽内部设有橡胶试样夹具（42），溶胀槽侧壁上开有溶胀槽接头（45）。

7.根据权利要求l 或6所述的气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：加热板（15）采用铝合金制造；橡胶试样夹具（42）、溶胀槽箱体内板（44）、齿轮泵（3）的齿轮及箱体、溶胀槽排气管（52）、溶胀槽进气管（53）均采用不锈钢制造。

8.根据权利要求l 所述的气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：温控箱的温度调节范围是室温-250℃，与橡胶溶胀老化液体介质温度相同。

9.根据权利要求l 或6所述的气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：橡胶试样夹具（42）包括夹具体（50），夹具体（50）上开有多个方孔，方孔内设有夹子（49），橡胶试样（51）卡装于夹子（49）上，夹具体（50）端部上方设有挂钩（48）。

10.根据权利要求9所述的气液混合橡胶溶胀老化试验装置，其特征在于：夹具体（50）上刻有编号。

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