CN112525429A - 一种密封测试装置及密封测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车零部件测试技术领域，具体地指一种密封测试装置及密封测试方法。包括恒温箱和密封测试腔；所述密封测试腔中空且可充填测试介质，密封测试腔一端开口用于安装待测试的密封组件，另一端设置有用于对密封测试腔加压或是泄压的液压结构；所述恒温箱内设置有测试时检测密封测试腔内测试介质泄露情况的监测结构，恒温箱内还设置有用于模拟振动工况的振动输出结构；所述密封测试腔通过振动输出结构悬置于恒温箱内。本发明结构简单，使用方便，能够针对密封组件的实际运行工况进行密封测试实验，得出的结果更准确反映密封组件的真实密封情况，对于密封组件的设计和修改具有重大的指导意义。

Description

一种密封测试装置及密封测试方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件测试技术领域，具体地指一种密封测试装置及密封测试方法。

背景技术

发动机的冷却和润滑系统，包含诸多密封结合，比如平垫片密封、碗形塞密封、缸垫密封、橡胶圈密封，和卡箍密封等。这些密封方案的选型和设计都是参照竞品方案和行业标准进行。但因为各主机厂或零部件供应商装配工艺差异，这些方案在量产应用上，各产品的效果是不同的。所以在密封方案设计时，除了参考竞品和标准的数据外，还需要结合自身的生产工艺水平进行修正。

在对密封方案进行修正时，需要根据方案在产品实际使用中的表现来进行，因此发动机的耐久试验尤为重要。但是，密封设计是需要快速、反复验证的，整机耐久试验有几个重要的缺陷。

成本高：整机耐久台架运行一次，试验花费巨大，所以台架资源通常受严格的计划控制，几乎不可能进行单纯的冷却润滑密封泄露验证试验；

周期长：因为成本高，整机台架试验总是整合许多考察项目一同进行，这是资源的节约，但是整合诸多考察项需要时间，容易耽误密封设计的验证和修正时机，最终导致验证不充分使产品有风险；

干扰多：整机试验考察项目多，会出现一些误判情况，比如发动机水温高，引起缸垫密封失效，缸垫失效属于受损害件，但是在分析中经常很难说明是水温异常导致其失效，甚至很容易认为是缸垫失效导致冷却水减少，引起水温异常及其他问题。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种密封测试装置及密封测试方法。

本发明的技术方案为：一种密封测试装置，其特征在于：包括恒温箱和密封测试腔；所述密封测试腔中空且可充填测试介质，密封测试腔一端开口用于安装待测试的密封组件，另一端设置有用于对密封测试腔加压或是泄压的液压结构；所述恒温箱内设置有测试时检测密封测试腔内测试介质泄露情况的监测结构，恒温箱内还设置有用于模拟振动工况的振动输出结构；所述密封测试腔通过振动输出结构悬置于恒温箱内。

进一步的所述振动输出组件包括多个腔体支架；所述腔体支架一端固定在恒温箱内壁、另一端连接于密封测试腔，腔体支架上安装有伺服电机用于敲击腔体支架模拟振动工况。

进一步的所述液压结构包括设置于密封测试腔远离密封组件一端的橡胶管以及可沿腔体轴向移动的活塞；所述活塞将密封测试腔分隔为左右两个独立腔室；所述橡胶管一端与远离密封组件一侧的腔室连通、另一端连接有液压油泵。

进一步的所述活塞两侧设置有复位弹簧；所述复位弹簧一端固定在活塞轴向一侧、另一端与密封测试腔内的凸台侧壁连接。

进一步的所述密封测试腔上还安装有向靠近密封组件一侧的腔室注入测试介质的介质输入装置。

进一步的所述介质输入装置包括穿设于密封测试腔上的介质输入管和安装在介质输入管上的真空泵；所述介质输入管一端穿过密封测试腔与靠近密封组件的腔室连通、另一端连接有高精度流量泵。

进一步的所述监测结构包括多个安装在恒温箱内的荧光探测摄像头。

进一步的所述密封测试腔内靠近密封组件一侧的腔室内设置有用于监测腔室压力的压力传感器和测试温度的温度传感器。

一种应用密封测试装置的密封测试方法，其特征在于：将待测密封组件安装在密封测试腔上，向密封测试腔内注入测试介质，达到设计压力后，利用液压结构对密封测试腔进行脉冲压力输出、利用振动输出结构对密封测试腔进行振动模拟输出，达到设计时间后，记录密封测试腔内测试介质的第一泄漏量；然后按照上述流程将标准密封组件安装在密封测试腔上进行实验，获得对应标准密封组件的测试介质的第二泄漏量，第一泄漏量和第二泄漏量的差值即为判断待测密封组件密封标准的指标。

进一步的所述记录密封测试腔内测试介质的第一泄漏量的方法为：高精度流量泵将测试介质泵入密封测试腔，测试完成后，高精度流量泵将密封测试腔内剩余的测试介质泵出，通过高精度流量泵记录整个管路和密封测试腔的第一泄漏量。

本发明的泄漏量为泄露流量。

本发明的优点有：1、本发明通过振动输出装置和液压装置可以模拟密封组件实际使用时的各种工况特性，密封测试更加贴合实际，测试结果更加准确，具有极好的指导意义；

2、本发明可以根据自身特定的生产水平，准确测量目标密封方案的泄露量，避免直接套用竞品、行业标准或者经验数据的设计参数，可以结合自身生产水平、检测方法作调整；

3、本发明解决了只能用整机耐久台架进行验证存在的高成本、长周期和强干扰的问题；

4、本发明模拟发动机实际的运行状态，输出的密封方案对修改方向具有准确指导意义。

本发明大大提升了密封方案开发的效率，同时可以用来做密封方案的拓展验证，比如探究力矩、涂胶、孔径、密封材料、密封介质、振动频率、介质压力等对特定密封方案的影响，如此就由针对单一工况点的验证，扩展到了对密封方案影响因素的体系验证，对后期的密封设计和改善具有重大意义。

本发明结构简单，使用方便，能够针对密封组件的实际运行工况进行密封测试实验，得出的结果更准确反映密封组件的真实密封情况，对于密封组件的设计和修改具有重大的指导意义。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

其中：1—恒温箱；2—密封测试腔；3—密封组件；4—腔体支架；5—伺服电机；6—橡胶管；7—活塞；8—液压油泵；9—复位弹簧；10—介质输入管；11—真空泵；12—高精度流量泵；13—荧光探测摄像头；14—压力传感器；15—温度传感器；16—液压油罐。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1，一种密封测试装置，包括恒温箱1和密封测试腔2，恒温箱1用于保持整个腔体内的温度恒定，对实验测试温度进行调节。密封测试腔2位中空的腔体结构，密封测试腔2一端开口用于安装待测试的密封组件3，另一端设置有用于对密封测试腔2加压或是泄压的液压结构。液压结构用于在密封组件进行测试时，对密封测试腔2机型脉冲压力，具体结构如图1所示，液压结构包括设置于密封测试腔2远离密封组件3一端的橡胶管4以及可沿腔体轴向移动的活塞7，活塞7将密封测试腔2分隔为左右两个独立腔室，橡胶管6一端与远离密封组件3一侧的腔室连通、另一端连接有液压油泵8，液压油泵8连接液压油罐16，液压油泵8将液压油罐16中的油液通过橡胶管4泵入到密封测试腔2内用于对密封测试腔2进行增压，还可以将密封测试腔2内的油液抽出，用于对密封测试腔2进行泄压，通过交替泵入和抽出就可以实现对密封测试腔2施加脉冲压力。

本实施例的密封测试腔2中间设置有活塞7，活塞7将密封测试腔2分隔为两个独立的腔室，远离密封组件3的一个腔室与橡胶管6连通，靠近密封组件3的另一个腔室内可以充填测试介质，密封测试腔2上安装有向靠近密封组件3一侧的腔室注入测试介质的介质输入装置。如图1所示，介质输入装置包括穿设于密封测试腔2上的介质输入管10和安装在介质输入管10上的真空泵11，介质输入管10一端穿过密封测试腔2与靠近密封组件3的腔室连通、另一端连接有高精度流量泵12。真空泵11可以对密封测试腔2靠近密封组件一侧的腔室进行抽真空，高精度流量泵12用于向腔室内泵入或是抽出测试介质。

密封测试腔2内的测试介质一旦发生泄漏，恒温箱1内的荧光探测摄像头13就可以将泄漏的情况反映到控制系统的显示器上。如图1所示，本实施例在恒温箱1内设置有多个荧光探测摄像头13，均匀分布在恒温箱1内。

由于活塞7在密封测试腔2内可以沿轴向移动，为了确保在每次试验完成后，活塞7能够回复到初始位置，本实施例在活塞7两侧设置有复位弹簧9，复位弹簧9一端固定在活塞7轴向一侧、另一端与密封测试腔2内的凸台侧壁连接。通过复位弹簧9的弹力作用，确保活塞7能够复位。

本实施例还在恒温箱1内设置有模拟振动的振动输出结构，如图1所示，振动输出结构包括多个腔体支架4，腔体支架4一端固定在恒温箱1内壁、另一端连接于密封测试腔2，腔体支架4上安装有伺服电机5用于敲击腔体支架4模拟振动工况。

为了确保密封组件3测试时达到设计的温度和压力，本实施例在密封测试腔2内靠近密封组件3一侧的腔室内设置有用于监测腔室压力的压力传感器14和测试温度的温度传感器15。

具体的试验方法如下：

步骤1：将待测的密封组件3装配到密封测试腔2上；

步骤2：利用真空泵11将密封测试腔2抽真空，真空度达到0.3KPa；

步骤3：利用高精度流量泵12将测试介质(机油、冷却液)泵入密封测试腔2靠近密封组件3一侧的腔室中，达到实际工况压力P1；

步骤4：开启恒温箱1，等待测试介质的温度达到目标温度T1，该温度以温度传感器15实测为准；

步骤5：介质温度稳定后，通过液压油泵8，对密封测试腔2远离密封组件3一侧的腔室施加实际工况脉冲压力P2，开启伺服电机5，以特定频率敲击腔体支架4；

步骤6：运行100h，期间通过荧光探测摄像头13监测密封组件3的密封面是否有泄露痕迹；若无，手动停止伺服电机5、恒温箱1运行，液压油泵8泄压；若有，控制系统自动停止伺服电机5、恒温箱1和液压油泵8的运行；

步骤7：利用高精度流量泵12将测试介质(机油、冷却液)泵出密封测试腔2，将介质源切换为气源(空气源即可)，将气源反复泵入、泵出密封测试腔2，清洗管路3次；

步骤8：将气源泵入密封测试腔2，达到测试压力P3，通过高精度流量泵12读取密封测试腔2和橡胶管6的第一泄漏量Q1；

步骤9：泵出气体，然后将标准密封组件装配到密封测试腔2上，重复步骤2～9，得到对应标准密封组件的第二泄漏量Q0；

步骤10：重复试验3次；

(Q1-Q0)就是被测密封方案的泄漏量，排除了密封测试腔2其他结合面和管路泄露的偏差。根据步骤6中的结果，判断密封是否失效，其对应的泄漏量(Q1-Q0)可以作为目标密封方案泄露量判断标准。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种密封测试装置，其特征在于：包括恒温箱(1)和密封测试腔(2)；所述密封测试腔(2)中空且可充填测试介质，密封测试腔(2)一端开口用于安装待测试的密封组件(3)，另一端设置有用于对密封测试腔(2)加压或是泄压的液压结构；所述恒温箱(1)内设置有测试时检测密封测试腔(2)内测试介质泄露情况的监测结构，恒温箱(1)内还设置有用于对密封测试腔(2)进行振动工况模拟的振动输出结构；所述密封测试腔(2)通过振动输出结构悬置于恒温箱(1)内。

2.如权利要求1所述的一种密封测试装置，其特征在于：所述振动输出组件包括多个腔体支架(4)；所述腔体支架(4)一端固定在恒温箱(1)内壁、另一端连接于密封测试腔(2)，腔体支架(4)上安装有伺服电机(5)用于敲击腔体支架(4)模拟振动工况。

3.如权利要求1所述的一种密封测试装置，其特征在于：所述液压结构包括设置于密封测试腔(2)远离密封组件(3)一端的橡胶管(4)以及可沿腔体轴向移动的活塞(7)；所述活塞(7)将密封测试腔(2)分隔为左右两个独立腔室；所述橡胶管(6)一端与远离密封组件(3)一侧的腔室连通、另一端连接有液压油泵(8)。

4.如权利要求3所述的一种密封测试装置，其特征在于：所述活塞(7)两侧设置有复位弹簧(9)；所述复位弹簧(9)一端固定在活塞(7)轴向一侧、另一端与密封测试腔(2)内的凸台侧壁连接。

5.如权利要求3或4所述的一种密封测试装置，其特征在于：所述密封测试腔(2)上还安装有向靠近密封组件(3)一侧的腔室注入测试介质的介质输入装置。

6.如权利要求5所述的一种密封测试装置，其特征在于：所述介质输入装置包括穿设于密封测试腔(2)上的介质输入管(10)和安装在介质输入管(10)上的真空泵(11)；所述介质输入管(10)一端穿过密封测试腔(2)与靠近密封组件(3)的腔室连通、另一端连接有高精度流量泵(12)。

7.如权利要求1所述的一种密封测试装置，其特征在于：所述监测结构包括多个安装在恒温箱(1)内的荧光探测摄像头(13)。

8.如权利要求5所述的一种密封测试装置，其特征在于：所述密封测试腔(2)内靠近密封组件(3)一侧的腔室内设置有用于监测腔室压力的压力传感器(14)和测试温度的温度传感器(15)。

9.一种应用如权利要求1所述的密封测试装置的密封测试方法，其特征在于：将待测密封组件安装在密封测试腔(2)上，向密封测试腔(2)内注入测试介质，达到设计压力后，利用液压结构对密封测试腔(2)进行脉冲压力输出、利用振动输出结构对密封测试腔(2)进行振动模拟输出，达到设计时间后，记录密封测试腔(2)内测试介质的第一泄漏量；然后按照上述流程将标准密封组件安装在密封测试腔(2)上进行实验，获得对应标准密封组件的测试介质的第二泄漏量，第一泄漏量和第二泄漏量的差值即为判断待测密封组件密封标准的指标。

10.如权利要求1所述的一种密封测试方法，其特征在于：高精度流量泵(12)将测试介质泵入密封测试腔(2)，测试完成后，高精度流量泵(12)将密封测试腔(2)内剩余的测试介质泵出，通过高精度流量泵(12)记录整个管路和密封测试腔(2)的第一泄漏量。

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