CN107860622A - 硫化橡胶试样及其老化试验装置和老化试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硫化橡胶试样及其老化试验装置和老化试验方法，涉及高压电试验技术领域，能够解决现有老化试验装置不能对哑铃状硫化橡胶试样施加气体介质压力的问题。其中硫化橡胶试样包括哑铃状的试样主体和框状的试样边；试样主体包括长条状的狭窄部分，及分别位于狭窄部分两端的两个宽阔部分；试样边包围试样主体，其相对的两侧分别对应的与两个宽阔部分相接，使硫化橡胶试样形成两个闭合的环。老化试验装置包括老化盒和老化盒盖子，老化盒包括底部、侧壁、两个凸台；硫化橡胶试样的狭窄部分能够被老化盒的两个凸台所夹持，其两个闭合的环、老化盒和老化盒盖子形成两个密封的气体储藏腔；老化盒盖子上设有用于向气体储藏腔充气的充气孔。
Description
技术领域
本发明涉及高压电试验技术领域，尤其涉及一种硫化橡胶试样及其老化试验装置和老化试验方法。
背景技术
气体绝缘封闭开关设备(英文名称：GAS Insulated SWITCHGEAR，简称：GIS)是一种高压电气设备，其内部充有一定压力的六氟化硫(SF6)气体作为绝缘介质，并通过法兰-硫化橡胶密封圈结构进行气体密封。由于硫化橡胶材料在使用一段时间后容易因老化引起密封失效，致使GIS中SF6气体泄漏问题频发，因此针对GIS用硫化橡胶密封圈的老化试验研究有重要的意义。
现有的硫化橡胶试样的老化试验包括以下过程：采用类似板状的老化试验装置夹持硫化橡胶试样，放入老化试验环境中，经过一段时期的老化后，将硫化橡胶试样取出，对硫化橡胶试样进行拉伸应力测试。为了在进行拉伸应力测试时便于向硫化橡胶试样施加拉力，目前习惯于将硫化橡胶试样制作成哑铃状。但是目前的老化试验装置不能对哑铃状硫化橡胶试样施加气体介质压力，而GIS用硫化橡胶密封圈在实际使用时是受到SF6气体压力的，这导致哑铃状硫化橡胶试样的老化工况与实际不一致，进而导致老化试验的准确度下降。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提供一种硫化橡胶试样及其老化试验装置和老化试验方法，以解决现有的老化试验装置不能对哑铃状硫化橡胶试样施加气体介质压力的问题，提高老化试验的准确度。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供了一种硫化橡胶试样，所述硫化橡胶试样包括：哑铃状的试样主体，所述试样主体包括长条状的狭窄部分，及分别位于所述狭窄部分两端的两个宽阔部分；框状的试样边，所述试样边包围所述试样主体，所述试样边的相对的两侧分别对应的与所述两个宽阔部分相接，使所述硫化橡胶试样形成两个闭合的环。
在一种可能的设计中，所述试样边为方框状，所述试样边包括两组相对的侧边，其中一组侧边分别对应的与所述两个宽阔部分相接，另外一组侧边分别位于所述狭窄部分的两侧且平行于所述狭窄部分。
在一种可能的设计中，与所述宽阔部分相接的侧边的两端部超出所述宽阔部分的两侧。
在一种可能的设计中，所狭窄部分与所述宽阔部分的相接处为平滑过渡。
本发明的第二方面提供了一种硫化橡胶试样的老化试验装置，所述老化试验装置应用于如本发明的第一方面所述的硫化橡胶试样的老化试验，所述老化试验装置包括：老化盒，所述老化盒包括底部、侧壁、两个凸台，所述侧壁位于所述底部的上表面的周边区域，所述两个凸台位于所述底部的上表面的中央区域。与所述老化盒适配的老化盒盖子。在将所述硫化橡胶试样嵌入所述老化盒内，并在所述老化盒上盖上所述老化盒盖子时，所述硫化橡胶试样的狭窄部分被所述老化盒的两个凸台所夹持，所述硫化橡胶试样的两个闭合的环、所述老化盒和所述老化盒盖子形成两个密封的气体储藏腔。所述老化盒盖子上设有至少一个充气孔，所述至少一个充气孔对应至少一个所述气体储藏腔。
在一种可能的设计中，所述凸台为条状结构，其延伸方向与所述硫化橡胶试样的狭窄部分的延伸方向相同。
在一种可能的设计中，所述侧壁和所述两个凸台的高度与所述硫化橡胶试样的厚度相同。
在一种可能的设计中，所述老化盒盖子上设有两个所述充气孔，分别对应两个所述气体储藏腔。
在一种可能的设计中，所述老化盒的侧壁上设有若干第一安装通孔，所述老化盒盖子上设有与所述若干第一安装通孔相匹配的若干第二安装通孔，所述老化盒与所述老化盒盖子之间通过螺栓穿过所述第一安装通孔和所述第二安装通孔实现紧固。
本发明的第三方面提供了一种硫化橡胶试样的老化试验方法，所述老化试验方法针对如本发明的第一方面所述的硫化橡胶试样，应用如本发明的第二方面所述的硫化橡胶试样的老化试验装置，所述老化试验方法包括以下步骤：将所述硫化橡胶试样嵌入所述老化试验装置的老化盒内，使所述老化盒的两个凸台夹持所述硫化橡胶试样的狭窄部分；将所述老化试验装置的老化盒盖子安装在所述老化盒上，使所述老化试验装置内形成两个密封的气体储藏腔；通过所述老化盒盖子上的充气孔对至少一个所述气体储藏腔充气，使所述狭窄部分的两侧形成老化试验所需要的压差；将所述老化试验装置放入老化试验所需要的老化环境中，经过老化试验所需要的老化时间后，取出所述老化试验装置；取出所述老化试验装置中的硫化橡胶试样，裁去所述硫化橡胶试样的试样边，对所述硫化橡胶试样进行拉伸应力测试。
采用本发明所提供的硫化橡胶试样及其老化试验装置和老化试验方法，在对硫化橡胶试样进行老化试验时，老化试验装置中的两个凸台能够夹持硫化橡胶试样的狭窄部分，老化试验装置内能够形成两个密封的气体储藏腔，通过向至少一个气体储藏腔充气，可使狭窄部分的两侧形成压差，从而实现了对硫化橡胶试样的狭窄部分施加气体介质压力，使硫化橡胶试样的老化工况与实际工况更相符，提高了后续硫化橡胶试样的拉伸应力测试的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所提供的硫化橡胶试样的立体结构图；
图2为本发明实施例所提供的老化试验装置的老化盒的立体结构图；
图3为本发明实施例所提供的硫化橡胶试样安装在老化试验装置的老化盒中的平面图；
图4为本发明实施例所提供的硫化橡胶试样安装在老化试验装置中的爆炸图。
附图标记说明：
10-硫化橡胶试样； 11-试样主体；
111-狭窄部分； 112-宽阔部分；
12-试样边； 121-第一侧边；
122-第二侧边； a-闭合的环；
20-老化盒； 21-底部；
22-侧壁； 23-凸台；
24-第一安装通孔； 30-老化盒盖子；
31-充气孔； 32-第二安装通孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明的实施例提供了一种硫化橡胶试样，如图1所示，硫化橡胶试样10包括哑铃状的试样主体11和框状的试样边12。其中，试样主体11包括长条状的狭窄部分111，及分别位于狭窄部分111两端的两个宽阔部分112，试样主体11呈哑铃状便于对试样进行拉伸应力测试。试样边12包围试样主体11，试样边12的相对的两侧分别对应的与试样主体11的两个宽阔部分112相接，使该硫化橡胶试样10形成两个闭合的环a。
基于上述结构，作为一种优选方案，请继续参见图1，试样边12可为方框状，试样边包括两组相对的侧边，其中一组侧边(以下称第一侧边121)分别对应的与两个宽阔部分112相接，另外一组侧边(以下称第二侧边122)分别位于狭窄部分111的两侧且平行于狭窄部分111。第一侧边121(即与宽阔部分112相接的侧边)的两端部可超出宽阔部分112的两侧，也就是说，宽阔部分112的最大宽度(此处的“宽度”即沿垂直于狭窄部分111的方向的长度)小于第一侧边121的宽度。
对于试样主体11，其宽阔部分112的形状可为近似扇形，其宽度由近狭窄部分111的位置至近与试样边12相接的位置逐渐递增，其侧面为平滑曲面。并且，为了提高后续由闭合的环a参与形成的气体储藏腔的密封性，可使试样主体11的狭窄部分111与宽阔部分112的相接处为平滑过渡。
本实施例中的硫化橡胶试样10优选为对称结构，其各位置处的厚度可以是均匀的。此外，该硫化橡胶试样10可由一个整片的硫化橡胶试样裁去两个闭合的环a所对应的部位处的橡胶得到。
本实施例还提供了一种硫化橡胶试样的老化试验装置，该老化试验装置应用于如上所述的硫化橡胶试样10的老化试验，该老化试验装置包括老化盒和与该老化盒适配的老化盒盖子。其中，如图2所示，该老化盒20包括底部21、侧壁22、两个凸台23，侧壁22位于底部21的上表面的周边区域，两个凸台23位于底部21的上表面的中央区域。如图4所示，该老化盒盖子30上设有至少一个充气孔31。
硫化橡胶试样10能够安装于该老化试验装置中。请参见图3和图4所示，安装时，需要首先将硫化橡胶试样10嵌入该老化试验装置的老化盒20内，然后将该老化试验装置的老化盒盖子30安装在老化盒20上。安装后，硫化橡胶试样10的狭窄部分111被老化盒20的两个凸台23所夹持，模拟硫化橡胶密封圈在实际使用时在密封槽中的情况，使狭窄部分111不会发生大的位移，便于后续老化试验中承受气体介质压力；硫化橡胶试样10的两个闭合的环a、老化盒20和老化盒盖子30三者形成两个密封的气体储藏腔，老化盒盖子30上的至少一个充气孔31对应其中一个或两个气体储藏腔，从而可通过充气孔31向气体储藏腔中充气，对狭窄部分111形成气体介质压力。
在上述结构中，凸台23优选为条状结构，其延伸方向与硫化橡胶试样10的狭窄部分111的延伸方向相同。两个凸台23之间所预留的空间以刚好能够容纳狭窄部分111为宜，这样能够使狭窄部分111的两个侧面与两个凸台23朝向狭窄部分111的侧面紧密贴合，从而更加准确的模拟硫化橡胶密封圈在密封槽中的情况。进一步的，对于狭窄部分111的各位置处的宽度均匀一致的情况，两个凸台23之间的间隙宽度与狭窄部分111的宽度相同。
针对图1所示出的狭窄部分111至宽阔部分112为平滑过渡的情况，可将两个凸台23的两端朝向狭窄部分111的端面设置为平滑过渡的曲面，以很好的贴合狭窄部分111与宽阔部分112相接处的侧面。
老化盒20的侧壁22和两个凸台23的高度优选的与硫化橡胶试样10的厚度相同，以提高老化盒装置及其内部形成的两个气体储藏腔的密封性。
从上面的描述可知，老化盒20的底部21和侧壁22可形成一能够容纳硫化橡胶试样10的凹槽，该凹槽的形状和大小优选的与硫化橡胶试样10的试样边12的外围形状和大小相同，以使得试样边12的外侧面能够与侧壁22的内侧面紧密贴合，提高老化盒装置及其内部形成的两个气体储藏腔的密封性。
老化盒盖子30上优选的设有两个充气孔31，两个充气孔31分别对应两个气体储藏腔，从而可以根据实际老化试验的不同需要选择向一个气体储藏腔充气或者向两个气体储藏腔充气，并且两个气体储藏腔中充入不同压强的气体，使硫化橡胶试样10的狭窄部分111两侧承受不同的压力。
请参见图2～图4，为了将老化盒盖子30安装在老化盒20上，可在老化盒20的侧壁22上设置若干第一安装通孔24，并在老化盒盖子30上设置与若干第一安装通孔24相匹配的若干第二安装通孔32，从而可利用螺栓穿过第一安装通孔24和第二安装通孔32实现老化盒20与老化盒盖子30之间的紧固。当然，老化盒20与老化盒盖子30之间的紧固也可通过其它方式实现，此处不再一一赘述。
基于上述硫化橡胶试样10，及硫化橡胶试样的老化试验装置，下面介绍应用上述硫化橡胶试样的老化试验装置，针对上述硫化橡胶试样10进行老化试验的方法，该老化试验方法包括以下步骤：请继续参见图1～图4，
S1：将硫化橡胶试样10嵌入老化试验装置的老化盒20内，使老化盒20的两个凸台23夹持该硫化橡胶试样10的狭窄部分111。
通过步骤S1，模拟硫化橡胶密封圈在实际使用时在密封槽中的情况，使狭窄部分111不会发生大的位移，便于后续老化试验中承受气体介质压力。
S2：将老化试验装置的老化盒盖子30安装在老化盒20上，使老化试验装置内形成两个密封的气体储藏腔。
在步骤S2中，两个气体储藏腔由硫化橡胶试样10的两个闭合的环a、老化盒20的底部21和老化盒盖子30共同构成。
S3：通过老化盒盖子30上的充气孔32对至少一个气体储藏腔充气，使狭窄部分11的两侧形成老化试验所需要的压差。
在步骤S3中，对于GIS设备用硫化橡胶密封圈，其在实际使用时内侧需要承受设备内部SF6气体所给的压力，外部需要承受外部大气压，因此其硫化橡胶试样的老化试验中，可仅对一侧的气体储藏腔充入SF6气体，充入气体的量根据实际需要而定。对于其它应用环境下的硫化橡胶，可结合其应用环境中所需要承受的气体压力的大小、气体的种类等实际情况，有针对性的对气体储藏腔充气。
S4：将老化试验装置放入老化试验所需要的老化环境中，经过老化试验所需要的老化时间后，取出该老化试验装置。
在步骤S4中，老化环境根基不同的需要有所不同，例如可以包括高温、高湿、紫外光照射、液体腐蚀等环境条件中的至少一种。
S5：取出该老化试验装置中的硫化橡胶试样10，裁去硫化橡胶试样10的试样边12，此时硫化橡胶试样10仅剩余哑铃状的试样主体11，该试样主体11相当于现有的哑铃状的硫化橡胶试样，从而可对裁切后的硫化橡胶试样10进行拉伸应力测试。
采用本实施例所提供的硫化橡胶试样及其老化试验装置和老化试验方法，在对硫化橡胶试样10进行老化试验时，老化试验装置中的两个凸台23能够夹持硫化橡胶试样10的狭窄部分111，老化试验装置内能够形成两个密封的气体储藏腔，通过向至少一个气体储藏腔充气，可使狭窄部分111的两侧形成压差，从而实现了对硫化橡胶试样10的狭窄部分111施加气体介质压力，使硫化橡胶试样10的老化工况与实际工况更相符，提高了后续硫化橡胶试样10的拉伸应力测试的准确度。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种硫化橡胶试样，其特征在于，所述硫化橡胶试样包括：
哑铃状的试样主体，所述试样主体包括长条状的狭窄部分，及分别位于所述狭窄部分两端的两个宽阔部分；
框状的试样边，所述试样边包围所述试样主体，所述试样边的相对的两侧分别对应的与所述两个宽阔部分相接，使所述硫化橡胶试样形成两个闭合的环。
2.根据权利要求1所述的硫化橡胶试样，其特征在于，所述试样边为方框状，所述试样边包括两组相对的侧边，其中一组侧边分别对应的与所述两个宽阔部分相接，另外一组侧边分别位于所述狭窄部分的两侧且平行于所述狭窄部分。
3.根据权利要求2所述的硫化橡胶试样，其特征在于，与所述宽阔部分相接的侧边的两端部超出所述宽阔部分的两侧。
4.根据权利要求1所述的硫化橡胶试样，其特征在于，所狭窄部分与所述宽阔部分的相接处为平滑过渡。
5.一种硫化橡胶试样的老化试验装置，其特征在于，所述老化试验装置应用于如权利要求1～4任一项所述的硫化橡胶试样的老化试验，所述老化试验装置包括：
老化盒，所述老化盒包括底部、侧壁、两个凸台，所述侧壁位于所述底部的上表面的周边区域，所述两个凸台位于所述底部的上表面的中央区域；
与所述老化盒适配的老化盒盖子；
在将所述硫化橡胶试样嵌入所述老化盒内，并在所述老化盒上盖上所述老化盒盖子时，所述硫化橡胶试样的狭窄部分被所述老化盒的两个凸台所夹持，所述硫化橡胶试样的两个闭合的环、所述老化盒和所述老化盒盖子形成两个密封的气体储藏腔；
所述老化盒盖子上设有至少一个充气孔，所述至少一个充气孔对应至少一个所述气体储藏腔。
6.根据权利要求5所述的老化试验装置，其特征在于，所述凸台为条状结构，其延伸方向与所述硫化橡胶试样的狭窄部分的延伸方向相同。
7.根据权利要求5所述的老化试验装置，其特征在于，所述侧壁和所述两个凸台的高度与所述硫化橡胶试样的厚度相同。
8.根据权利要求5所述的老化试验装置，其特征在于，所述老化盒盖子上设有两个所述充气孔，分别对应两个所述气体储藏腔。
9.根据权利要求5所述的老化试验装置，其特征在于，所述老化盒的侧壁上设有若干第一安装通孔，所述老化盒盖子上设有与所述若干第一安装通孔相匹配的若干第二安装通孔，所述老化盒与所述老化盒盖子之间通过螺栓穿过所述第一安装通孔和所述第二安装通孔实现紧固。
10.一种硫化橡胶试样的老化试验方法，其特征在于，所述老化试验方法针对如权利要求1～4任一项所述的硫化橡胶试样，应用如权利要求5～9任一项所述的硫化橡胶试样的老化试验装置，所述老化试验方法包括以下步骤：
将所述硫化橡胶试样嵌入所述老化试验装置的老化盒内，使所述老化盒的两个凸台夹持所述硫化橡胶试样的狭窄部分；
将所述老化试验装置的老化盒盖子安装在所述老化盒上，使所述老化试验装置内形成两个密封的气体储藏腔；
通过所述老化盒盖子上的充气孔对至少一个所述气体储藏腔充气，使所述狭窄部分的两侧形成老化试验所需要的压差；
将所述老化试验装置放入老化试验所需要的老化环境中，经过老化试验所需要的老化时间后，取出所述老化试验装置；
取出所述老化试验装置中的硫化橡胶试样，裁去所述硫化橡胶试样的试样边，对所述硫化橡胶试样进行拉伸应力测试。
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