CN107328671B - 一种测试承受交变压力的膜盒的疲劳寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于测试承受交变压力的膜盒疲劳寿命的试验系统，包括膜盒组件安装座(2)、高压管路(10)、低压管路(11)等；膜盒组件安装座(2)外筒、内筒与膜盒组件(1)之间共同形成承压腔(14)；膜盒组件安装座(2)外筒侧壁上开有与承压腔(14)连通的接口，各接口分别与高压管路(10)、低压管路(11)、第一压力传感器(8)相连；高压管路(10)上安装有第一电磁阀(4)，通过高压进气口(12)与高压气源连接；低压管路(11)上安装有第二电磁阀(5)、稳压罐(6)，通过低压进气口(13)与低压气源连接。本发明能够对膜盒所承受的最低压力进行自由调节，提高了测试的精确性。

Description

一种测试承受交变压力的膜盒的疲劳寿命的方法
技术领域
本发明属于疲劳力学试验技术领域，涉及一种测试膜盒疲劳寿命的试验系统。
背景技术
膜盒是由多组焊接在一起的薄膜片组成的金属元件，可以承受较高温度、较大压力，并具有较大轴向变形量。膜盒在宇航工业的旋转端面密封结构中有着广泛应用。膜盒加工工艺复杂，不同批次的产品往往质量差距较大。对于使用在承受交变压力工况下的膜盒，进行疲劳寿命抽检试验是出厂前的重要检测手段。
目前，生产厂家进行的疲劳寿命试验流程通常是：先充气，将膜盒承受压力升至最高值，再排气，将膜盒压力降至零；再充气，再排气...，如此重复试验。而实际上真实工况下膜盒承受的最低压力并不一定是零，这样试验测得结果并不是膜盒疲劳寿命的真实值。为了模拟膜盒真实受力的情况(最低压力大于零)，按现有一般做法，可将排气管路与一个具有最低试验压力的背压容器相连。这样可使膜盒试验装置的排气压力与真实情况所受压力基本一致。由于试验时不断有空气排入稳压容器，容器内的压力会上升。为维持容器内压力基本稳定，通常会要求容器的容积足够大。这样会导致试验系统所占空间非常大，试验系统建设成本非常高。此外，如果试验时间过长，稳压容器内压力仍然会缓慢上升，不利于对试验最低压力的精确控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于测试承受交变压力的膜盒疲劳寿命的试验系统，能够对膜盒所承受的最低压力进行自由调节，提高了测试的精确性。
本发明所采用的技术方案是：一种用于测试承受交变压力的膜盒疲劳寿命的试验系统，包括膜盒组件安装座、第一电磁阀、第二电磁阀、稳压罐、第一压力传感器、高压管路、低压管路、高压进气口、低压进气口；膜盒组件的法兰安装在膜盒组件安装座外筒端面上，膜盒组件的密封环与膜盒组件安装座内筒端面压紧接触，膜盒组件安装座外筒、内筒与膜盒组件之间共同形成承压腔；膜盒组件安装座外筒侧壁上开有与承压腔连通的接口，各接口分别与高压管路、低压管路、第一压力传感器相连；高压管路上安装有第一电磁阀，通过高压进气口与高压气源连接；低压管路上安装有第二电磁阀、稳压罐，通过低压进气口与低压气源连接，稳压罐与膜盒组件安装座之间安装第二电磁阀。
还包括排气调节阀、第二压力传感器，排气调节阀和第二压力传感器安装在稳压罐上。
还包括O型圈，O型圈安装在膜盒组件的法兰与膜盒组件安装座外筒端面之间。所述第一电磁阀或第二电磁阀为二位二通电磁阀。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明的试验系统与现有技术相比，可以实现对膜盒承受最低压力的调节，能够满足承受最低压力大于零的膜盒疲劳寿命试验的要求。
(2)本发明的试验系统中安装在排气管路的稳压罐上装有排气调节阀，通过同时调节稳压罐进气压力以及排气调节阀的开度可以实现稳压罐内压力动态稳定，保证对最低试验压力的精确控制。
(3)本发明的试验系统安装在排气管路的稳压罐与现有技术采用的稳压容器相比，体积缩小显著，降低系统建设成本和使用成本，提高了测试的精确性。
附图说明
图1为本发明用于测试承受交变压力的膜盒疲劳寿命的试验系统示意图。
图2为膜盒组件示意图。
图3为承受最高压力0.6MPa、最低压力0.4MPa交变压力的膜盒疲劳寿命试验数据曲线。
图4为承受最高压力0.8MPa、最低压力0.2MPa交变压力的膜盒疲劳寿命试验数据曲线。
具体实施方式
如图1所示，一种用于测试承受交变压力的膜盒疲劳寿命的试验系统，包括膜盒组件安装座2、O型圈3、第一电磁阀4、第二电磁阀5、稳压罐6、排气调节阀7、第一压力传感器8、第二压力传感器9、高压管路10、低压管路11、高压进气口12、低压进气口13及承压腔14。
如图2所示，膜盒组件1由膜盒15、法兰16、密封环17三部分焊接而成，膜盒15两端分别与法兰16、密封环17焊接，焊后进行气密性检查，保证焊接接头不漏气。法兰16包括两部分，一部分为环形壳体、另一部分为位于环形壳体外壁上的法兰盘结构，法兰盘结构上有螺纹孔，膜盒15位于环形壳体内，一端与环形壳体的端面连接，从而形成与法兰16的连接。
膜盒组件安装座2包括外筒、内筒，外筒、内筒一端通过环形面连接，形成双层环形结构，外筒壁上开有与承压腔14连通的接口。
膜盒组件1的法兰16与膜盒组件安装座2外筒端面通过螺栓连接在一起，膜盒组件1的密封环17与膜盒组件安装座2内筒端面压紧接触，从而膜盒组件安装座2外筒、内筒与膜盒组件1之间形成承压腔14。为保证承压腔14的密闭性，膜盒组件1与膜盒组件安装座2组件之间装有O型圈3。膜盒组件安装座2上的三个与承压腔10连通的接口分别与高压管路10、低压管路11以及第一压力传感器8相连。高压管路10上安装有第一电磁阀4，通过高压进气口12与高压气源连接。低压管路11上安装有第二电磁阀5、稳压罐6，通过低压进气口13与低压气源连接，稳压罐6与膜盒组件安装座2之间安装第二电磁阀5。稳压罐6上装有排气调节阀7和第二压力传感器9。高压气源的气压相对高于低压气源的气压，高压气源、低压气源的气压取值范围根据试验要求进行设定。
进行试验时，本发明的试验系统进行膜盒疲劳寿命测试的步骤如下：
(1)先将高压进气口12与高压气源相连，调节气源压力至试验要求的最高值；再将低压进气口13与低压气源相连，将排气调节阀7打开一定的开度，调节气源压力，保证第二压力传感器9压力值稳定在试验要求的最低值，这样就保证稳压罐6内的压力动态稳定。
(2)测试承压腔14充气时间：同时开启第一电磁阀4、关闭第二电磁阀5，此时承压腔14充入高压气，通过第一压力传感器8观察承压腔14压力变化，记录承压腔14压力达到试验要求的最高值的充气时间，假设为 Xmin。
(3)测试承压腔14排气时间：同时关闭第一电磁阀4、开启第二电磁阀5，此时承压腔14内的高压气排放至稳压罐6，通过第一压力传感器8 观察承压腔14内压力变化，记录承压腔14压力达到试验要求的最低值的排气时间，假设为Ymin。
(4)对第一电磁阀4、第二电磁阀5的开、闭做自动控制：状态1：第一电磁阀4开启的同时，第二电磁阀5关闭；状态2：第一电磁阀4关闭的同时，第二电磁阀5开启。设置控制程序如下：状态1，保持Xmin→状态2，保持Ymin→状态1，保持Xmin→状态2，保持Ymin→……；设置测试被试膜盒组件1承受交变压力次数，按以上控制程序进行试验。
利用本发明提出的试验系统，对承受最高压力0.6MPa、最低压力 0.4MPa交变压力的膜盒进行疲劳寿命试验，试验曲线如图3。利用本发明提出的试验系统，对承受最高压力0.82MPa、最低压力0.22MPa交变压力的膜盒进行疲劳寿命试验，试验曲线如图4。从图3、图4的测试结果可以看出，本发明可以进行承受最低压力大于零的膜盒疲劳寿命试验，并且能够实现对最低压力的精确控制。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (3)

1.一种采用测试承受交变压力的膜盒疲劳寿命的试验系统测试膜盒疲劳寿命的方法，其特征在于，试验系统包括膜盒组件安装座(2)、第一电磁阀(4)、第二电磁阀(5)、稳压罐(6)、第一压力传感器(8)、高压管路(10)、低压管路(11)、高压进气口(12)、低压进气口(13)、排气调节阀(7)、第二压力传感器(9)；膜盒组件(1)的法兰(16)安装在膜盒组件安装座(2)外筒端面上，膜盒组件(1)的密封环(17)与膜盒组件安装座(2)内筒端面压紧接触，膜盒组件安装座(2)外筒、内筒与膜盒组件(1)之间共同形成承压腔(14)；膜盒组件安装座(2)外筒侧壁上开有与承压腔(14)连通的接口，各接口分别与高压管路(10)、低压管路(11)、第一压力传感器(8)相连；高压管路(10)上安装有第一电磁阀(4)，通过高压进气口(12)与高压气源连接；低压管路(11)上安装有第二电磁阀(5)、稳压罐(6)，通过低压进气口(13)与低压气源连接，稳压罐(6)与膜盒组件安装座(2)之间安装第二电磁阀(5)；排气调节阀(7)和第二压力传感器(9)安装在稳压罐(6)上；
所述试验系统进行膜盒疲劳寿命测试的步骤如下：
先将高压进气口(12)与高压气源相连，调节气源压力至试验要求的最高值；再将低压进气口(13)与低压气源相连，将排气调节阀(7)打开，调节气源压力，保证第二压力传感器(9)压力值稳定在试验要求的最低值；
测试承压腔(14)充气时间：同时开启第一电磁阀(4)、关闭第二电磁阀(5)，通过第一压力传感器(8)观察承压腔(14)压力变化，记录承压腔(14)压力达到试验要求的最高值的充气时间Xmin；
测试承压腔(14)排气时间：同时关闭第一电磁阀(4)、开启第二电磁阀(5)，通过第一压力传感器(8)观察承压腔(14)内压力变化，记录承压腔(14)压力达到试验要求的最低值的排气时间Ymin；
对第一电磁阀(4)、第二电磁阀(5)的开、闭做自动控制：状态1：第一电磁阀(4)开启的同时，第二电磁阀(5)关闭；状态2：第一电磁阀(4)关闭的同时，第二电磁阀(5)开启；设置控制程序如下：状态1，保持Xmin后切换至状态2，保持Ymin后切换至状态1，保持Xmin后切换至状态2，保持Ymin……；设置测试被试膜盒组件(1)承受交变压力次数，按以上控制程序进行试验。
2.根据权利要求1所述的一种采用测试承受交变压力的膜盒疲劳寿命的试验系统测试膜盒疲劳寿命的方法，其特征在于，还包括O型圈(3)，O型圈(3)安装在膜盒组件(1)的法兰(16)与膜盒组件安装座(2)外筒端面之间。
3.根据权利要求1所述的一种采用测试承受交变压力的膜盒疲劳寿命的试验系统测试膜盒疲劳寿命的方法，其特征在于，所述第一电磁阀(4)或第二电磁阀(5)为二位二通电磁阀。
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