CN109883686A - 一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法 - Google Patents

Abstract

一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，包括步骤如下：(1)将密封圈清洗干净，测量截面高度尺寸并进行相应位置标记；(2)将密封圈放入具有一定压缩率的法兰槽中，装配固定；(3)放入老化烘箱中老化；(4)取出老化完毕的法兰，停放冷却；(5)将法兰螺母拧开，自然停放；(6)将法兰放入拉力机中固定，测试法兰开启力；(7)取出法兰槽中密封圈，自然停放，测试已标记位置截面高度尺寸，计算密封圈压缩永久变形。本发明的方法通过模拟产品受力状态和使用环境，可快速对同批次密封圈产品进行性能测试和寿命评估，且为机构开启难以程度提供参考。

Description

一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法

技术领域

本发明属于材料性能测试领域，涉及一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法。

背景技术

密封圈的压缩永久变形是表征其密封效能的一个重要性能指标，而密封圈长期压缩后的开启力表征了活动密封装置开启难以程度，该两项指标具有重要的机械结构设计和产品寿命评估参考价值。

空间用密封圈具有使用环境恶劣、产品难以更换等特点，因此需要在密封圈使用前对其进行全面性能测试，尤其是产品级寿命评估。而常规的GB/T7759等标准体系仅对橡胶试件进行测试，难以反映产品真实性能。所以，迫切需要一种简单、快速且可很大程度反映产品使用状态的测试方法来获取密封圈的压缩永久变形及机构开启力。

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，本发明提供一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其采用实际密封圈产品整圈或密封圈的缩比件，通过模拟产品受力状态和使用环境，可快速对同批次密封圈产品进行性能测试和寿命评估，且为机构开启难以程度提供参考。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，包括以下步骤：

1)将待测密封圈清洗干净，测量截面高度并沿密封圈周向进行相应位置标记；

2)将密封圈装入具有一定压缩率的法兰槽中，装入螺栓和垫片，合上法兰上盖，拧紧螺母；

3)将装配有密封圈的法兰放入老化烘箱中老化；

4)从烘箱取出老化完毕的法兰，停放冷却；

5)将法兰螺母拧开，在常温中停放；

6)将法兰整体放入拉力机中并固定，将法兰上盖与拉力机对接，测试法兰开启力；

7)取出法兰槽中密封圈，在常温中停放，测试已标记位置处截面的高度，计算密封圈压缩永久变形。

所述步骤1)中使用的密封圈清洗溶剂为无水乙醇溶液。

所述步骤1)中，测量的截面直径数量不少于4个，并用耐高温记号笔进行位置标记，选取的标记位置呈对称分布。

所述法兰的材料为铝合金、铜质或不锈钢，法兰包括法兰上盖、带槽下法兰、螺栓；带槽下法兰上安装法兰上盖；法兰通过至少6枚螺栓进行固定，且螺栓呈对称分布；法兰上盖上设置有挂钩，挂钩在法兰盖中央或侧方，法兰上盖通过挂钩与拉力机对接；

法兰槽深度与密封圈压缩率关系为：

X＝(h1-h0)/h1；

式中，X为密封圈压缩率，h1为密封圈初始高度，h0为法兰槽深度。

所述步骤3)中，烘箱的老化温度依据密封圈的胶种确定，老化温度不超过密封圈胶种的最高使用温度；老化时间为1～5天。

所述步骤4)中，从烘箱取出的法兰停放时间不低于12h。

所述步骤5)中，将法兰螺母拧开后，法兰的停放时间为10min～15min。

所述步骤6)中，法兰开启过程中的最大力F_max为待测密封圈的开启力。

所述步骤7)中，密封圈从法兰槽中取出后，在常温中自然停放1h进行恢复。

所述密封圈压缩永久变形ε的计算公式为：

式中，h1(i)为密封圈第i个标记位置的初始高度；h2(i)为密封圈开启后第i个标记位置的高度；n为密封圈标记位置的总数量，为正整数。

本发明与现有技术相比的优点：

(1)本发明采用与产品相同截面的缩比密封圈进行测试，其压缩永久变形性能结果直接反应产品性能，尤其是难以测试的异形截面产品；其开启力性能可以反映产品与机构长期压缩后开启难以程度，可为机构设计提供参考。本发明特别适用于更换维修困难和更换维修成本昂贵的空间用密封圈，通过该法对产品使用寿命进行快速评估。

(2)本发明的方法与国标试件级压缩永久变形测试方法相比，采用的密封圈为实际产品或其缩比件，与实际产品结构相同，接近实际产品使用工况，更能反映产品真实性能，且本发明的方法测试的密封圈开启力可为机构设计提供参考，也可作为产品性能变化监测手段。本发明的方法尤其适用于更换困难和更换成本昂贵的空间用密封圈，也适用于其它需要对产品进行寿命评估的情形。

附图说明

图1为密封圈开启力测试法兰结构示意图。

图2为法兰下板剖面图；

图3为法兰上盖示意图；

图4为法兰上盖剖面示意图。

具体实施方式

下面通过实施例详细阐述本发明，但本发明不限于以下实施例。

一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，包括以下步骤：

1)将待测密封圈清洗干净，测量截面高度并沿密封圈周向进行相应位置标记；

如图1所示，待测密封圈截面可为O形、蕾形、矩形等各种形状，密封圈清洗溶剂为无水乙醇溶液。测量截面直径尺寸数量不少于4个，并用耐高温记号笔进行位置标记，选取位置呈对称分布。

待测密封圈采用实际密封圈产品整圈或密封圈的缩比件，通过模拟产品受力状态和使用环境，可快速对同批次密封圈产品进行性能测试和寿命评估，且为机构开启难以程度提供参考。

2)将密封圈装入具有一定压缩率的法兰槽中，装入螺栓和垫片，合上法兰上盖，拧紧螺母；

如图2～4所示，法兰为铝合金、铜质或不锈钢等材质，有法兰上盖和带槽下法兰两部分组成。法兰槽深度与密封圈压缩率关系表达式为：

X＝(h1-h0)/h1

式中，X为密封圈压缩率，h1为密封圈初始高度，h0为法兰槽深度。

法兰需要至少6枚螺栓进行固定，且螺栓呈对称分布。

3)将装配有密封圈的法兰放入老化烘箱中老化；烘箱老化温度依据胶种确定，一般不超过该胶种最高使用温度；老化时间一般为1～5天。

4)从烘箱取出老化完毕的法兰，停放冷却；从烘箱取出的法兰停放时间不低于12h。

5)将法兰螺母拧开，在常温中停放；将法兰螺母拧开后，停放时间为10min～15min。

6)将法兰整体放入拉力机中并固定，将法兰上盖与拉力机对接，测试法兰开启力；法兰上盖有挂钩设计，挂钩可在法兰中央或侧方。上盖通过挂钩与拉力机对接。法兰开启过程中的最大力F_max为待测密封圈的开启力。

7)取出法兰槽中密封圈，在常温中停放，测试已标记位置处截面的高度，计算密封圈压缩永久变形。

密封圈从法兰槽中取出后，自然停放1h进行恢复。

密封圈压缩永久变形ε表达式为：

式中，ε为密封圈压缩永久变形；h1(i)为密封圈第i个标记位置初始高度；h2(i)为密封圈开启后第i个标记位置高度；h0为法兰槽深度；n为密封圈标记位置总数量，为正整数。

实施例：

参考图1，本发明所述测量密封圈压缩永久变形和开启力的方法步骤如下：

步骤A：用无水乙醇将O形密封圈清洗干净，在密封圈侧面对称标记6个位置并测量其初始截面高度h1(1)、h1(2)、h1(3)、h1(4)、h1(5)、h1(6)；

步骤B:将上述O形密封圈装入设计压缩率为25％的法兰型腔中，法兰型腔深度为h0。然后装入螺栓和垫片，合上法兰上盖，拧紧螺母；

步骤C:将上述已装配好O形密封圈的法兰放入老化烘箱中加速老化，老化条件为200℃×4d；

步骤D:从烘箱取出老化完毕的法兰，置于木质桌面自然停放24h；

步骤E:将上述已冷却完毕的法兰螺母拧开，自然停放15min；

步骤F:将上述法兰整体放入拉力机中并固定，然后将法兰上盖与拉力机垂直悬挂。将测力计测量单位设定为牛顿，模式设定为显示力峰值，调整拉力机拉伸速率为20mm/min，测试法兰开启过程中的最大力F_max；

步骤G:取出测试完开启力的法兰槽中O形密封圈，自然停放1h，测试已标记位置截面高度尺寸h2(1)、h2(2)、h2(3)、h2(4)、h2(5)、h2(6)，计算密封圈压缩永久变形：

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明未详细说明书的部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将待测密封圈清洗干净，测量截面高度并沿密封圈周向进行相应位置标记；

2)将密封圈装入具有一定压缩率的法兰槽中，装入螺栓和垫片，合上法兰上盖，拧紧螺母；

3)将装配有密封圈的法兰放入老化烘箱中老化；

4)从烘箱取出老化完毕的法兰，停放冷却；

5)将法兰螺母拧开，在常温中停放；

6)将法兰整体放入拉力机中并固定，将法兰上盖与拉力机对接，测试法兰开启力；

7)取出法兰槽中密封圈，在常温中停放，测试已标记位置处截面的高度，计算密封圈压缩永久变形。

2.根据权利要求1所述的一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于：所述步骤1)中使用的密封圈清洗溶剂为无水乙醇溶液。

3.根据权利要求1或2所述的一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于：所述步骤1)中，测量的截面直径数量不少于4个，并用耐高温记号笔进行位置标记，选取的标记位置呈对称分布。

4.根据权利要求3所述的一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于：所述法兰的材料为铝合金、铜质或不锈钢，法兰包括法兰上盖、带槽下法兰、螺栓；带槽下法兰上安装法兰上盖；法兰通过至少6枚螺栓进行固定，且螺栓呈对称分布；法兰上盖上设置有挂钩，挂钩在法兰盖中央或侧方，法兰上盖通过挂钩与拉力机对接；

法兰槽深度与密封圈压缩率关系为：

X＝(h1-h0)/h1；

式中，X为密封圈压缩率，h1为密封圈初始高度，h0为法兰槽深度。

5.根据权利要求4所述的一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于：所述步骤3)中，烘箱的老化温度依据密封圈的胶种确定，老化温度不超过密封圈胶种的最高使用温度；老化时间为1～5天。

6.根据权利要求4或5所述的一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于：所述步骤4)中，从烘箱取出的法兰停放时间不低于12h。

7.根据权利要求6所述的一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于：所述步骤5)中，将法兰螺母拧开后，法兰的停放时间为10min～15min。

8.根据权利要求7所述的一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于：所述步骤6)中，法兰开启过程中的最大力F_max为待测密封圈的开启力。

9.根据权利要求7或8所述的一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于：所述步骤7)中，密封圈从法兰槽中取出后，在常温中自然停放1h进行恢复。

10.根据权利要求1所述的一种测量密封圈开启力及压缩永久变形的方法，其特征在于：所述密封圈压缩永久变形ε的计算公式为：

式中，h1(i)为密封圈第i个标记位置的初始高度；h2(i)为密封圈开启后第i个标记位置的高度；n为密封圈标记位置的总数量，为正整数。