CN109060270A - 一种可在线检测泄漏率和摩擦力的往复密封实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种可在线检测泄漏率和摩擦力的往复密封实验装置，包括实验缸、往复驱动系统、液压泵站和基座四大件；实验缸包括密封件、活塞组件、泄漏测试腔及对称分布在泄漏测试腔左右两侧的两个压力缸，活塞组件包括左、中、右三段串联活塞杆以及每段活塞杆左端安装的拉压力传感器及其保护套与连接螺母，通过每段拉压力传感器测得本段密封圈的摩擦力；泄漏测试腔包括储液腔、储液腔锁紧螺母、磁致伸缩液位计和泄压孔，通过磁致伸缩液位计测得储液腔内液位变化获取泄漏率；压力缸包括端盖、缸筒及连接端盖与缸筒的螺栓；往复驱动系统包括电动缸、联轴器和连杆；液压泵站包括油箱、油泵、囊式蓄能器、液控单向阀、截止阀、溢流阀、换向阀和冷却风扇。
Description
技术领域
本发明涉及橡塑往复密封技术领域，具体涉及一种可在线检测泄漏率和摩擦力的往复密封实验装置，用以开展往复密封件的密封性能与摩擦学测试实验。
背景技术
橡塑往复密封件被广泛使用在航空航天、工程机械、石油开采等领域的内燃机、液压或气动缸内，是防止密封介质泄漏和保证液压或气动效率的关键摩擦学元件。随着液压技术向高压、高速、高效率和高可靠性等方向发展，液压橡塑往复密封件面临的挑战越来越大。为研制高性能、高可靠性橡塑往复密封圈，有必要对密封圈实际工作过程中的泄漏量和摩擦力进行实时检测。
现有的往复密封实验台已能满足对单个密封圈内、外行程的摩擦力值进行测量，也有许多能够测量密封圈泄漏量的有效方法。目前对泄漏量的测量存在两种主要方法：一种是称重法，即采用容器收集或棉花吸附等手段，再对容器或棉花等的前后质量变化进行称重来获得泄漏量；另一种是测高法，即利用连通管原理将带刻度的有机玻璃管插入到泄漏油液收集容器内，通过读取有机玻璃管液位的高度变化来获得泄漏量。然而，以上方法均需要较长的收集时间，属于间断性测量，也容易由于所测液体的挥发导致测量不准。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种可在线检测泄漏率和摩擦力的往复密封实验装置，同时也配置了可检测油液温度的测量设施。
本发明的技术方案是：
一种可在线实时检测泄漏率和摩擦力的往复密封实验装置，包括实验缸100、往复驱动系统200、液压泵站300和基座400；其特征在于：所述实验缸100包括螺纹连接在连杆214上的第一拉压力传感器101，螺纹连接在第一拉压力传感器101上的第一传感器连接螺母102，螺纹连接在第一传感器螺母102上的左边活塞杆103，螺纹连接在左边活塞杆103上的第二传感器连接螺母104，螺纹连接在第二传感器连接螺母104上的第二拉压力传感器105，第二拉压力传感器105右端螺纹与中间活塞杆106左端的螺纹孔连接，中间活塞杆106穿入泄漏测试腔150内，中间活塞杆106右端通过第三传感器连接螺母109螺纹连接，第三传感器连接螺母109右端与第三拉压力传感器107螺纹连接，第三拉压力传感器107右端螺纹与右边活塞杆108螺纹连接；所述第二拉压力传感器105通过第一保护套110将左压力缸140的内空腔中高压油液隔离，第三拉压力传感器107通过第二保护套113将右压力缸141的内空腔中高压油液隔离；所述第一保护套110和第二保护套113内侧分别安装有第一静密封件111和第二静密封件112；所述泄漏测试腔150左端安装有第二密封件安装座125和左压力缸140，右端安装有第三密封件安装座126和右压力缸141；所述左压力缸140外端安装有左端盖130，左端盖130左端安装有第一密封件安装座120；所述右压力缸141外端安装有右端盖131，右端盖131右端安装有第四密封件安装座127；所述第一密封件安装座120、第二密封件安装座125、第三密封件安装座126和第四密封件安装座127上均安装有由导向环121、待测密封件122、第三静密封件123和用于连接的内六角螺钉124组成的组件；所述左端盖130、右端盖131和泄漏测试腔150上安装有防止左压力缸140和右压力缸141内空腔中高压油液泄漏的第四静密封件132；所述左端盖130、左压力缸140和泄漏测试腔150之间，以及右端盖131、右压力缸141和泄漏测试腔150之间均通过螺母144和双头螺栓145实现连接；所述左压力缸140和右压力缸141上均设置有进油口142和出油口143；所述左压力缸140、右压力缸141和泄漏测试腔150底部安装有堵头146，便于废液的排放；所述左端盖130和右端盖131上均设置有用于安装温度传感器的测温孔136，左端盖130和右端盖131均通过L形角架133、第一螺钉134和第二螺钉135固定在基座400上；所述泄漏测试腔150顶部安装有储液腔160、储液腔锁紧螺母161和磁致伸缩液位计162；所述磁致伸缩液位计162包括挡片166、滑杆165和浮子164，通过浮子164的上下浮动来获得液位变化；所述储液腔160上设置有与大气连通的泄压孔163；所述第一拉压力传感器101信号线从第一传感器连接螺母102侧边孔引出，第二拉压力传感器105信号线穿过左边活塞杆103从第一传感器连接螺母102侧边孔引出，第三拉压力传感器107信号线从右边活塞杆108右端引出。
所述往复驱动系统200包括基座400，固定在基座400上的电动缸211，连接在联轴器213左端接口上的由电动缸211伸出的电动缸推杆212，固定在联轴器213右端的连杆214。
所述液压泵站300包括油箱301，安装在油箱301内部的液位计302和温度计315，从油箱301接出的油泵305，与油泵305连接的联轴器316，带动联轴器316旋转的电机304，与油泵305连接的单向阀307，单向阀307出口处安装的第一截止阀309，与第一截止阀309连接的主压力表308，与单向阀307连接的溢流阀306，与溢流阀306出口处连接的冷却风扇303，与单向阀307出口处连接的换向阀310，与换向阀310连接的两个液控单向阀311，与高压油液流出的液控单向阀311的出口处连接的电接点压力表314，与电接点压力表314连接的囊式蓄能器313，与囊式蓄能器313连接的第二截止阀312；所述左边的液控单向阀311有两条高压油液流回通道，分别与左压力缸140和右压力缸141的出油口143连接；所述右边的液控单向阀311有两条高压油液流出通道，分别与左压力缸140和右压力缸141的进油口142连接；所述由左边的液控单向阀311流回的高压油液经过冷却风扇303冷却后流回油箱301。
本发明的工作原理：
本发明提供的可在线检测密封件泄漏量和摩擦力的往复密封实验装置，包括实验缸、往复驱动系统、液压泵站和基座。实验过程中，液压泵站给左、右两个压力缸提供高压环境，往复驱动系统通过第一拉压力传感器带动实验缸做直线往复运动。首先，第一密封件安装座、第二密封件安装座、第三密封件安装座和第四密封件安装座中均不装入待测密封件，运行获得第一拉压力传感器、第二拉压力传感器和第三拉压力传感器第一读数，记录该读数。然后，装入待测密封件，测量得到的数据再减去已经记录的拉压力传感器第一次读数，即可获得排除导向环对活塞杆摩擦力影响后的待测密封件的摩擦力值。忽略流体对保护套的阻力，通过记录回程和进程下三个拉压力传感器值，即可推算出单个密封圈回程和进程下的摩擦力值。泄漏量测量则通过左、右压力缸的对称设置，形成能够实时收集泄漏油液的泄漏测试腔，再采用目前较为成熟的磁致伸缩液位计来测量液位的实时变化，其原理是利用浮子在储液腔中的上下浮动产生位移信号输出，其位移精度能达1微米，最后通过储液腔的容腔截面积换算即可得到实时的密封圈净泄漏量(回程和进程的差值)。
本发明的有益效果主要表现在：
通过构建左、右对称的压力缸，可实现对泄漏量和摩擦力的在线检测，便于密封生产厂商、研发人员更好评价密封圈性能，及时发现潜在失效故障。
附图说明
图1为本发明的试验系统整体图。
图2为本发明的往复驱动系统和实验缸结构立体示意图。
图3为本发明的实验缸结构示意图。
图4为本发明的泄漏量实时测试结构剖视图。
图5为本发明的液压泵站油路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
参照图1、图2、图3、图4和图5，其中：
100-实验缸；101-第一拉压力传感器；102-第一传感器连接螺母；103-左边活塞杆；104-第二传感器连接螺母；105-第二拉压力传感器；106-中间活塞杆；107-第三拉压力传感器；108-右边活塞杆；109-第三传感器连接螺母；110-第一保护套；111-第一静密封件；112-第二静密封件；113-第二保护套；120-第一密封件安装座；121-导向环；122-待测密封件；123-第三静密封件；124-内六角螺钉；125-第二密封件安装座；126-第三密封件安装座；127-第四密封件安装座；130-左端盖；131-右端盖；132-第四静密封件；133-L形角架；134-第一螺钉；135-第二螺钉；136-测温孔；140-左压力缸；141-右压力缸；142-进油口；143-出油口；144-螺母；145-双头螺栓；146-堵头；150-泄漏测试腔；160-储液腔；161-储液腔锁紧螺母；162-磁致伸缩液位计；163-泄压孔；164-浮子；165-滑杆；166-挡片；200-往复驱动系统；211-电动缸；212-电动缸推杆；213-联轴器；214-连杆；300-液压泵站；301-油箱；302-液位计；303-冷却风扇；304-电机；305-油泵；306-溢流阀；307-单向阀；308-主压力表；309-第一截止阀；310-换向阀；311-液控单向阀；312-第二截止阀；313-囊式蓄能器；314-电接点压力表；315-温度计；316-联轴器；400-基座。
一种可在线实时检测泄漏率和摩擦力的往复密封实验装置，包括实验缸100、往复驱动系统200、液压泵站300和基座400；其特征在于：所述实验缸100包括螺纹连接在连杆214上的第一拉压力传感器101，螺纹连接在第一拉压力传感器101上的第一传感器连接螺母102，螺纹连接在第一传感器螺母102上的左边活塞杆103，螺纹连接在左边活塞杆103上的第二传感器连接螺母104，螺纹连接在第二传感器连接螺母104上的第二拉压力传感器105，第二拉压力传感器105右端螺纹与中间活塞杆106左端的螺纹孔连接，中间活塞杆106穿入泄漏测试腔150内，中间活塞杆106右端与第三传感器连接螺母109螺纹连接，第三传感器连接螺母109右端与第三拉压力传感器107螺纹连接，第三拉压力传感器107右端螺纹与右边活塞杆108螺纹连接；所述第二拉压力传感器105通过第一保护套110将左压力缸140的内空腔中高压油液隔离，第三拉压力传感器107通过第二保护套113将右压力缸141的内空腔中高压油液隔离；所述第一保护套110和第二保护套113内侧分别安装有第一静密封件111和第二静密封件112；所述泄漏测试腔150左端安装有第二密封件安装座125和左压力缸140，右端安装有第三密封件安装座126和右压力缸141；所述左压力缸140外端安装有左端盖130，左端盖130左端安装有第一密封件安装座120；所述右压力缸141外端安装有右端盖131，右端盖131右端安装有第四密封件安装座127；所述第一密封件安装座120、第二密封件安装座125、第三密封件安装座126和第四密封件安装座127上均安装有由导向环121、待测密封件122、第三静密封件123和用于连接的内六角螺钉124组成的组件；所述左端盖130、右端盖131和泄漏测试腔150上均安装有防止左压力缸140和右压力缸141内空腔中高压油液泄漏的第四静密封件132；所述左端盖130、左压力缸140和泄漏测试腔150之间，以及右端盖131、右压力缸141和泄漏测试腔150之间均通过螺母144和双头螺栓145实现连接；所述左压力缸140和右压力缸141上均设置有进油口142和出油口143；所述左压力缸140、右压力缸141和泄漏测试腔150底部安装有堵头146，便于废液的排放；所述左端盖130和右端盖131上均设置有用于安装温度传感器的测温孔136，左端盖130和右端盖131均通过L形角架133、第一螺钉134和第二螺钉135固定在基座400上；所述泄漏测试腔150顶部安装有储液腔160、储液腔锁紧螺母161和磁致伸缩液位计162；所述磁致伸缩液位计162包括挡片166、滑杆165和浮子164，通过浮子164的上下浮动来获得液位变化；所述储液腔160上设置有与大气连通的泄压孔163；所述第一拉压力传感器101信号线从第一传感器连接螺母102侧边孔引出，第二拉压力传感器105信号线穿过左边活塞杆103从第一传感器连接螺母102侧边孔引出，第三拉压力传感器107信号线从右边活塞杆108右端引出。
所述往复驱动系统200包括基座400，固定在基座400上的电动缸211，连接在联轴器213左端接口上的由电动缸211伸出的电动缸推杆212，固定在联轴器213右端的连杆214。
所述液压泵站300包括油箱301，安装在油箱301内部的液位计302和温度计315，从油箱301接出的油泵305，与油泵305连接的联轴器316，带动联轴器316旋转的电机304，与油泵305连接的单向阀307，单向阀307出口处安装的第一截止阀309，与第一截止阀309连接的主压力表308，与单向阀307连接的溢流阀306，与溢流阀306出口处连接的冷却风扇303，与单向阀307出口处连接的换向阀310，与换向阀310连接的两个液控单向阀311，与高压油液流出的液控单向阀311的出口处连接的电接点压力表314，与电接点压力表314连接的囊式蓄能器313，与囊式蓄能器313连接的第二截止阀312；所述左边的液控单向阀311有两条高压油液流回通道，分别与左压力缸140和右压力缸141的出油口143连接；所述右边的液控单向阀311有两条高压油液流出通道，分别与左压力缸140和右压力缸141的进油口142连接；所述由左边的液控单向阀311流回的高压油液经过冷却风扇303冷却后流回油箱301。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (1)
1.一种可在线检测泄漏率和摩擦力的往复密封实验装置，包括实验缸(100)、往复驱动系统(200)、液压泵站(300)和基座(400)；其特征在于：
所述实验缸(100)包括螺纹连接在连杆(214)上的第一拉压力传感器(101)，螺纹连接在第一拉压力传感器(101)上的第一传感器连接螺母(102)，螺纹连接在第一传感器螺母(102)上的左边活塞杆(103)，螺纹连接在左边活塞杆(103)上的第二传感器连接螺母(104)，螺纹连接在第二传感器连接螺母(104)上的第二拉压力传感器(105)，第二拉压力传感器(105)右端螺纹与中间活塞杆(106)左端的螺纹孔连接，中间活塞杆(106)穿入泄漏测试腔(150)内，中间活塞杆(106)右端通过第三传感器连接螺母(109)螺纹连接，第三传感器连接螺母(109)右端与第三拉压力传感器(107)螺纹连接，第三拉压力传感器(107)右端螺纹与右边活塞杆(108)螺纹连接；所述第二拉压力传感器(105)通过第一保护套(110)将左压力缸(140)的内空腔中高压油液隔离，第三拉压力传感器(107)通过第二保护套(113)将右压力缸(141)的内空腔中高压油液隔离；所述第一保护套(110)和第二保护套(113)内侧分别安装有第一静密封件(111)和第二静密封件(112)；所述泄漏测试腔(150)左端安装有第二密封件安装座(125)和左压力缸(140)，右端安装有第三密封件安装座(126)和右压力缸(141)；所述左压力缸(140)外端安装有左端盖(130)，左端盖(130)左端安装有第一密封件安装座(120)；所述右压力缸(141)外端安装有右端盖(131)，右端盖(131)右端安装有第四密封件安装座(127)；所述第一密封件安装座(120)、第二密封件安装座(125)、第三密封件安装座(126)和第四密封件安装座(127)上均安装有由导向环(121)、待测密封件(122)、第三静密封件(123)和用于连接的内六角螺钉(124)组成的组件；所述左端盖(130)、右端盖(131)和泄漏测试腔(150)上安装有防止左压力缸(140)和右压力缸(141)内空腔中高压油液泄漏的第四静密封件(132)；所述左端盖(130)、左压力缸(140)和泄漏测试腔(150)之间，以及右端盖(131)、右压力缸(141)和泄漏测试腔(150)之间均通过螺母(144)和双头螺栓(145)实现连接；所述左压力缸(140)和右压力缸(141)上均设置有进油口(142)和出油口(143)；所述左压力缸(140)、右压力缸(141)和泄漏测试腔(150)底部安装有堵头(146)，便于废液的排放；所述左端盖(130)和右端盖(131)上均设置有用于安装温度传感器的测温孔(136)，左端盖(130)和右端盖(131)均通过L形角架(133)、第一螺钉(134)和第二螺钉(135)固定在基座(400)上；所述泄漏测试腔(150)顶部安装有储液腔(160)、储液腔锁紧螺母(161)和磁致伸缩液位计(162)；所述磁致伸缩液位计(162)包括挡片(166)、滑杆(165)和浮子(164)，通过浮子(164)的上下浮动来获得液位变化；所述储液腔(160)上设置有与大气连通的泄压孔(163)；所述第一拉压力传感器(101)信号线从第一传感器连接螺母(102)侧边孔引出，第二拉压力传感器(105)信号线穿过左边活塞杆(103)从第一传感器连接螺母(102)侧边孔引出，第三拉压力传感器(107)信号线从右边活塞杆(108)右端引出；
所述往复驱动系统(200)包括基座(400)，固定在基座(400)上的电动缸(211)，连接在联轴器(213)左端接口上的由电动缸(211)伸出的电动缸推杆(212)，固定在联轴器(213)右端的连杆(214)；
所述液压泵站(300)包括油箱(301)，安装在油箱(301)内部的液位计(302)和温度计(315)，从油箱(301)接出的油泵(305)，与油泵(305)连接的联轴器(316)，带动联轴器(316)旋转的电机(304)，与油泵(305)连接的单向阀(307)，单向阀(307)出口处安装的第一截止阀(309)，与第一截止阀(309)连接的主压力表(308)，与单向阀(307)连接的溢流阀(306)，与溢流阀(306)出口处连接的冷却风扇(303)，与单向阀(307)出口处连接的换向阀(310)，与换向阀(310)连接的两个液控单向阀(311)，与高压油液流出的液控单向阀(311)的出口处连接的电接点压力表(314)，与电接点压力表(314)连接的囊式蓄能器(313)，与囊式蓄能器(313)连接的第二截止阀(312)；所述左边的液控单向阀(311)有两条高压油液流回通道，分别与左压力缸(140)和右压力缸(141)的出油口(143)连接；所述右边的液控单向阀(311)有两条高压油液流出通道，分别与左压力缸(140)和右压力缸(141)的进油口(142)连接；所述由左边的液控单向阀(311)流回的高压油液经过冷却风扇(303)冷却后流回油箱(301)。
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