CN104458405A - 一种耐高低温高压氢气环境的材料试验机的动密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料力学性能测试设备，旨在提供一种耐高低温高压氢气环境的材料试验机的动密封结构。该动密封结构包括环境箱，其底部具有向下延伸的管状部件，内部具有贯穿的通孔；在位于通孔两端的加载杆与环境箱密封座的间隙柱面上分别设置导向环和动密封件，使加载杆与环境箱密封座不直接接触；在位于导向环和动密封件之间的管状部件的外侧环设控温夹套。本发明可控制动密封处的温度，避免环境箱内试验气体温度对密封件的影响。可避免加载杆与环境箱密封座间金属直接接触，引起磨损。提高密封的可靠性和使用寿命，避免频繁更换动密封件，实现了不受环境箱气体试验温度限制的高压氢气环境材料试验机的动密封。

Description

一种耐高低温高压氢气环境的材料试验机的动密封结构

技术领域

本发明属于材料力学性能测试设备开发领域，特别涉及一种耐高低温高压氢气环境的材料试验机动密封结构。

背景技术

氢能具有转化效率高、燃烧产物洁净及用途多样化等优点，是新世纪重要的二次能源。实现氢能利用的产业化需使用大量的高压设备，它们长期工作在高压氢气环境下，有可能因氢脆引起材料失效，造成灾难性后果。而在工作过程中其温度并非始终保持在常温，温度的变化会使材料的氢脆敏感性产生较大的变化，从而对设备破坏的可能性产生重大影响。因此，为确保高压氢系统长期、安全、稳定、可靠地运行，必须对材料在不同温度氢气环境下的使用耐久性进行测试和评价，以获得温度对材料氢脆敏感性的真实影响。

为借鉴现有的材料力学性能测试与评价方法，高压氢气环境材料耐久性试验设备多采用在现有试验机主机上对接高压氢环境箱的形式。然而，该类设备的开发面临一个共同的难题，就是环境箱内高压氢气的泄漏防护问题，必须采用有效的动密封结构。而随着测试温度范围的拓宽，温度对动密封材料的影响增加了动密封的困难。低温会导致密封材料摩擦系数的增加，加快动密封件的磨损，从而导致泄漏，而高温则容易引起密封材料的劣化，严重降低动密封的可靠性。

目前，尚无既能耐低温又能耐高温同时耐氢脆性能良好的密封材料。而高压氢气环境材料试验机耐高低温动密封问题也尚未见有效的解决方案，严重制约了材料试验机在温度范围上的拓宽。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提出一种耐高低温高压氢气环境的材料试验机动密封结构。

为解决技术问题，本发明采取以下措施：

提出一种耐高低温高压氢气环境的材料试验机的动密封结构，包括环境箱体、环境箱密封座和加载杆；所述环境箱密封座的底部具有向下延伸的管状部件，其内部具有贯穿的通孔，加载杆通过该通孔伸入至环境箱体的内部；在位于通孔两端的加载杆与环境箱密封座的间隙柱面上分别设置导向环和动密封件，使加载杆与环境箱密封座不直接接触；其中导向环设于靠近环境箱体的一端，动密封件设于远离环境箱体的一端；在位于导向环和动密封件之间的管状部件的外侧环设控温夹套。

本发明中，所述控温夹套固定安装在环境箱密封座的管状部件上，并通过控温夹套密封件实现密封。

本发明中，所述环境箱密封座的上表面具有凸台结构，该凸台结构与环境箱体开口端的形状相配合以实现环境箱体的密封。

本发明的有益效果在于：

1、通过将动密封件的位置的外移、远离环境箱体，在环境箱密封座上设置控温夹套且处于动密封件与环境箱体之间，可控制动密封处的温度，避免环境箱内试验气体温度对密封件的影响。

2、导向环结构可以实现对加载杆的导向功能，同时可避免加载杆与环境箱密封座间金属直接接触，引起磨损。

3、通过对加载杆、环境箱密封座、控温夹套、动密封件的合理设计，提高密封的可靠性和使用寿命，避免频繁更换动密封件，实现了不受环境箱气体试验温度限制的高压氢气环境材料试验机的动密封。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明动密封结构示意图。

图中的附图标记为：试样1、试样夹具2、环境箱体3、环境箱密封座4、控温夹套5、加载杆6、控温夹套密封件7、导向环8、动密封件9。

具体实施方式

本实施例中的耐高低温高压氢气环境的材料试验机的动密封结构，包括环境箱体3、环境箱密封座4和加载杆6，环境箱密封座4的上表面具有凸台结构，该凸台结构与环境箱体3开口端的形状相配合以实现环境箱体3的密封。

环境箱密封座4的底部具有向下延伸的管状部件，其内部具有贯穿的通孔，加载杆6通过该通孔伸入至环境箱体3的内部；在位于通孔两端的加载杆6与环境箱密封座4的间隙柱面上，分别设置导向环8和动密封件9；导向环8和动密封件9的运用使得加载杆6与环境箱密封座4不直接接触；其中导向环8设于靠近环境箱体3的一端，动密封件9设于远离环境箱体3的一端。

在位于导向环8和动密封件9之间环境箱密封座的管状部件的外侧环设控温夹套5，控温夹套5是固定安装在管状部件上的，并通过控温夹套密封件7实现密封。

本实施例的使用方法：

环境箱体3与环境箱密封座4内部充气加压形成密闭高压气体空间，加载杆6传递下部试验机载荷，可产生上下运动，将载荷传递到环境箱内部高压气体空间中的试样加载部分，通过试样夹具2传递到试样1。导向环8对加载杆6进行导向，同时避免加载杆6与环境箱密封座4间金属直接接触，引起磨损。环境箱内部的高温(或低温)高压气体在通过加载杆6、环境箱密封座4之间间隙向动密封件9传输的途中会经过控温夹套5控制的区域，此时高温(或低温)高压气体与控温夹套5中的导热介质发生热交换，从而使动密封件工作温度保持在常温状态，不受环境箱内高温(或低温)高压气体的温度影响，实现了高压氢气环境材料试验机的耐高低温动密封设计。

以上所述，仅是本发明的一个实施案例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容做出某些更动或修改而成为等同变化的等效实施案例。

例如，本发明并不限定箱体内的介质为高压氢气，同样适用于硫化氢气体、二氧化碳气体、高压天然气、高压氢气和天然气混合气体、高压氮气、高压氦气、高压氩气等环境下材料的耐久性试验。

凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案范围内。

Claims (3)

1.耐高低温高压氢气环境的材料试验机的动密封结构，包括环境箱体、环境箱密封座和加载杆；其特征在于，所述环境箱密封座的底部具有向下延伸的管状部件，其内部具有贯穿的通孔，加载杆通过该通孔伸入至环境箱体的内部；在位于通孔两端的加载杆与环境箱密封座的间隙柱面上分别设置导向环和动密封件，使加载杆与环境箱密封座不直接接触；其中导向环设于靠近环境箱体的一端，动密封件设于远离环境箱体的一端；在位于导向环和动密封件之间的管状部件的外侧环设控温夹套。

2.根据权利要求1所述的动密封结构，其特征在于，所述控温夹套固定安装在环境箱密封座的管状部件上，并通过控温夹套密封件实现密封。

3.根据权利要求1或2所述的动密封结构，其特征在于，所述环境箱密封座的上表面具有凸台结构，该凸台结构与环境箱体开口端的形状相配合以实现环境箱体的密封。