CN113008545A - 一种波纹管寿命试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波纹管寿命试验装置，属于真空灭弧室试验技术领域。该波纹管寿命试验装置包括支撑组件和活动件，活动件能够相对支撑组件沿竖直方向往复运动，支撑组件上的密封充气组件与活动件上的密封固定组件一一对应设置，密封充气组件和密封固定组件被配置为密封连接波纹管的两端，并向波纹管内充入设定压力的气体，波纹管在有压差的条件下进行伸缩，模拟真实工况，可以至少两个波纹管被测试，提高了检测效率。

Description

一种波纹管寿命试验装置

技术领域

本发明涉及真空灭弧室试验技术领域，尤其涉及一种波纹管寿命试验装置。

背景技术

真空灭弧室是真空开关的核心元器件，真空灭弧室工作在真空条件下，其导电回路由静导电杆、静电极、动电极、动导电杆组成。动导电杆在开关操动机构带动下，拉动电极实现分闸、合闸操作。保证动导电杆和动电极运动时维持真空灭弧室内真空状态的关键元件是波纹管。波纹管是波纹状薄壁管结构，在动导电杆和动电极运动过程中，波纹管被压缩或拉伸，但始终保持气密性。波纹管的机械寿命一般决定了真空灭弧室的机械寿命，一旦波纹管出现破损漏气，导致真空灭弧室的真空状态无法维持，真空灭弧室随之失效。

在波纹管零件制造完成后，通常抽取样品在专用寿命试验台上进行机械寿命试验。一般的试验装置将波纹管两个端口装夹固定于两个固定板之间，其中一个固定板可在电机通过连杆装置的带动下进行往复运动，波纹管反复压缩或拉伸，达到规定的次数后再将波纹管取下检测是否有破损、漏气，以此判断波纹管的寿命。

上述进行波纹管寿命的装置存在不足，一是波纹管内外均处大气条件下，内外没有压力差，这与波纹管实际上工作状态不相符；二是波纹管运动过程中，波纹管与测试装置的连接位置容易松动；三是现阶段的测试装置，一次只能对一个波纹管进行检测，延长了实验时间，减低测试效率。

为此，亟需提供一种波纹管寿命试验装置以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种波纹管寿命试验装置，波纹管能够在密封的条件下模拟真实的工作环境，并提高测试效率。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种波纹管寿命试验装置，包括：

支撑组件，包括支撑载板和支撑导向杆，所述支撑导向杆固定于所述支撑载板上并竖向伸出，所述支撑载板上设置有至少两套密封充气组件；

活动件，活动套设于所述支撑导向杆上并能够相对所述支撑组件沿竖直方向往复运动，所述活动件上设置有至少两套密封固定组件，所述密封充气组件与所述密封固定组件一一对应设置；

所述密封充气组件与所述密封固定组件被配置为密封波纹管的两端，并向所述波纹管内充入设定压力的气体。

作为波纹管寿命试验装置的可选方案，所述密封充气组件包括充气连接杆和第一撑环，所述波纹管的一端套接于所述第一撑环上，所述第一撑环包括相连通的第一胀紧部和第一连接部，所述第一胀紧部的内径沿靠近所述第一连接部的方向逐渐减小，所述充气连接杆的头部为圆台结构并与所述第一胀紧部的内壁面抵接，所述充气连接杆的杆部与所述第一连接部螺接，以使所述第一胀紧部的外径可调并胀紧所述波纹管。

作为波纹管寿命试验装置的可选方案，所述第一胀紧部的周向壁上开设有第一调节通槽，所述第一调节通槽的一端延伸至所述第一胀紧部的开口端。

作为波纹管寿命试验装置的可选方案，所述波纹管寿命试验装置还包括充气设备，所述充气连接杆内部中空且与所述充气设备连通。

作为波纹管寿命试验装置的可选方案，所述密封固定组件包括固定连接杆和第二撑环，所述波纹管一端套接于所述第二撑环上，所述第二撑环包括相连通的第二胀紧部和第二连接部，所述第二胀紧部的开口沿靠近所述第二连接部的方向逐渐减小，所述固定连接杆的头部为圆台结构并与所述第二胀紧部的内壁面抵接，所述固定连接杆的杆部与所述第二连接部螺接，以使所述第二胀紧部的外径可调并胀紧所述波纹管。

作为波纹管寿命试验装置的可选方案，所述第二胀紧部的周向壁上开设有第二调节通槽，所述第二调节通槽的一端延伸至所述第二胀紧部的开口端。

作为波纹管寿命试验装置的可选方案，所述活动件为活动板，所述密封固定组件可拆卸连接于所述活动板上，所述活动板贯通开设有导向孔，所述支撑导向杆滑动穿设于所述导向孔并伸出。

作为波纹管寿命试验装置的可选方案，所述波纹管寿命试验装置还包括驱动装置，所述驱动装置的输出轴与所述活动件连接，用于驱动所述活动件相对所述支撑组件往复运动。

作为波纹管寿命试验装置的可选方案，所述驱动装置设置于所述支撑组件远离所述活动件的一侧，所述支撑载板上开设有中心通孔，所述输出轴穿设于所述中心通孔并伸出，所述输出轴伸出的末端与所述活动件连接。

作为波纹管寿命试验装置的可选方案，所述支撑载板上贯通开设有至少两个第一安装孔，至少两个所述第一安装孔以所述中心通孔为中心间隔设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所提供的波纹管寿命试验装置，活动件活动套设在支撑导向杆上并能够相对支撑组件沿竖直方向往复运动，支撑载板上设置有至少两套密封充气组件，活动件上设置有至少两套密封固定组件，密封充气组件与密封固定组件一一对应设置，密封充气组件与密封固定组件被配置为密封波纹管的两端，并向波纹管内充入设定压力的气体，一方面波纹管3内部始终保持高压状态，波纹管3外部袒露在外界大气压中，纹管3内部压力大于自身外部压力，能够使波纹管在内外压差的条件下进行伸缩，模拟真实的工作环境，提高测试准确性；另一方面通过密封充气组件和密封固定组件使波纹管稳定密封连接，保证波纹管的连接密封性，进一步提高测试准确性；设置至少两套密封固定组件和至少两套密封充气组件，便于一次可以完成至少两个波纹管的测试，提高了装置的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中波纹管寿命试验装置的装配示意图；

图2为现有技术中波纹管的结构示意图；

图3为本发明实施例中波纹管寿命试验装置的爆炸图；

图4为本发明实施例中密封充气组件、波纹管和密封固定组件的结构示意图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为图4中B处的局部放大图；

图7为本发明实施例中的密封充气组件、波纹管和密封固定组件的爆炸图。

附图标记：

1、支撑组件；2、活动件；3、波纹管；4、充气设备；5、驱动装置；

11、支撑载板；111、中心通孔；112、第一安装孔；12、支撑导向杆；13、密封充气组件；131、充气连接杆；132、第一撑环；1321、第一胀紧部；1322、第一连接部；1323、第一调节通槽；

21、密封固定组件；211、固定连接杆；212、第二撑环；2121、第二胀紧部；2122、第二连接部；2123、第二调节通槽；22、导向孔；23、第二安装孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合图1至图7对本实施例的具体内容进行详细描述。如图1和图3所示，本实施例提供了一种波纹管寿命试验装置，该波纹管寿命试验装置包括支撑组件1和活动件2，支撑组件1包括支撑载板11和支撑导向杆12，支撑导向杆12固定于支撑载板11上并竖向伸出，支撑载板11上设置有至少两套密封充气组件13。活动件2活动套设于支撑导向杆12上并能够相对支撑组件1沿竖直方向往复运动，活动件2上设置有至少两套密封固定组件21，密封充气组件13与密封固定组件21一一对应。密封充气组件13与密封固定组件21被配置为密封波纹管3的两端，即波纹管3的两端密封连接在密封充气组件13和密封固定组件21上，并向波纹管3内充入设定压力的气体，以使波纹管3在内外压差的条件下进行伸缩。

简而言之，本发明所提供的波纹管寿命试验装置，活动件2活动套设在支撑导向杆12上并能够相对支撑组件1沿竖直方向往复运动，支撑载板11上设置有至少两套密封充气组件13，活动件2上设置有至少两套密封固定组件21，密封充气组件13与密封固定组件21一一对应设置，密封充气组件13与密封固定组件21被配置为密封波纹管3的两端，并向波纹管3内充入设定压力的气体，一方面波纹管3内部始终保持高压状态，波纹管3外部袒露在外界大气压中，纹管3内部压力大于自身外部压力，能够使波纹管3在内外压差的条件下进行伸缩，模拟真实的工作环境，提高测试准确性；另一方面通过密封充气组件13和密封固定组件21使波纹管3稳定密封连接，保证波纹管3的连接密封性，进一步提高测试准确性；设置至少两套密封固定组件21和至少两套密封充气组件13，便于一次可以完成至少两个波纹管3的测试，提高了装置的检测效率。

进一步地，如图4和图5所示，密封充气组件13包括充气连接杆131和第一撑环132，波纹管3的一端套接于第一撑环132上，第一撑环132包括相连通的第一胀紧部1321和第一连接部1322，第一胀紧部1321的内径沿靠近第一连接部1322的方向逐渐减小，充气连接杆131的头部为圆台结构并与第一胀紧部1321的内壁面抵接，充气连接杆131的头部与第一胀紧部1321的内壁面的形状相适配，内壁面的内径小于圆台结构外径，有利于快速撑大胀紧第一胀紧部1321。充气连接杆131的杆部与第一连接部1322螺接，充气连接杆131相对第一连接部1322旋转带动圆台结构沿轴向移动时，以使第一胀紧部1321的外径可调变大并胀紧波纹管3。充气连接杆131的杆部设置有外螺纹，第一连接部1322设置有内螺纹，通过转动充气连接杆131，使充气连接杆131的圆台结构的头部插入第一胀紧部1321的内壁，随着轴向移动，第一胀紧部1321的外径被圆台结构逐渐撑大，进而实现第一撑环132与波纹管3的胀紧连接，提高连接密封性。第一撑环132可以选用弹性材质制成，例如橡胶、柔性金属。

进一步地，如图7所示，第一胀紧部1321的周向壁上开设有第一调节通槽1323，第一调节通槽1323的一端延伸至第一胀紧部1321的开口端。减小逐渐扩胀阻力，有利于第一胀紧部1321的外径快速扩大当充气连接杆131圆台结构的头部插入第一胀紧部1321的内壁，随着轴向移动，第一调节通槽1323的槽口扩大。

进一步地，如图3所示，波纹管寿命试验装置还包括充气设备4，充气连接杆131内部中空且与充气设备4连通。充气设备4可以根据实验的需要，通过充气连接杆131保证波纹管3内部始终处于高压状态。充气设备4与充气连接杆131的其中之一设置有气压表，便于测试波纹管3内部的压力值。

进一步地，如图4和图6所示，密封固定组件21包括固定连接杆211和第二撑环212，固定连接杆211是实心。波纹管3一端套接于第二撑环212上，第二撑环212包括相连通的第二胀紧部2121和第二连接部2122，第二胀紧部2121的开口沿靠近第二连接部2122的方向逐渐减小，固定连接杆211的头部为圆台结构并与第二胀紧部2121的内壁面抵接，固定连接杆211的杆部与第二连接部2122螺接，以使第二胀紧部2121的外径可调并胀紧波纹管3，固定连接杆211的头部与第二胀紧部2121的内壁面的形状相适配，内壁面的内径小于圆台结构的外径，有利于快速撑大胀紧第二胀紧部2121。固定连接杆211的杆部设置有外螺纹，第二连接部2122设置有内螺纹，通过转动固定连接杆211实现轴向移动，使固定连接杆211圆台结构的头部插入第二胀紧部2121的内壁，随着固定连接杆211在轴向移动，第二胀紧部2121的外径被圆台结构逐渐撑大，进而实现第二撑环212与波纹管3的胀紧连接，提高连接密封性。第二撑环212也可以选用弹性材质制成，例如橡胶、柔性金属等。

进一步地，如图7所示，第二胀紧部2121的周向壁上开设有第二调节通槽2123，第二调节通槽2123的一端延伸至第二胀紧部2121的开口端。减小逐渐扩胀的阻力，有利于第一胀紧部1321的外径快速扩大当固定连接杆211圆台结构的头部插入第二胀紧部2121的内壁，随着轴向移动，第二调节通槽2123的槽口逐渐扩大。

进一步地，如图3所示，活动件2为活动板，密封固定组件21可拆卸连接于活动板上，活动板贯通开设有导向孔22，支撑导向杆12滑动穿设于导向孔22并伸出，活动件2由于导向孔22和支撑导向杆12的作用，实现活动件2始终保持沿竖直方向的往复运动。

进一步地，如图3所示，波纹管寿命试验装置还包括驱动装置5，驱动装置5的输出轴与活动件2连接，用于驱动活动件2相对支撑组件1往复运动。驱动装置5为活动件2的运动提供持续动力。

进一步地，如图3所示，驱动装置5设置于支撑组件1远离活动件2的一侧，支撑载板11上开设有中心通孔111，驱动装置5的输出轴穿设于中心通孔111并伸出，输出轴伸出的末端与活动件2连接。将驱动装置5设置在支撑组件1远离活动件2的一侧，减小驱动装置5的占用空间，有利于整体结构的紧凑。输出轴伸出的末端与活动件2通过螺母锁紧，活动件2在驱动装置5的输出轴的驱动下，波纹管3被压缩或拉伸，从而完成机械寿命试验。

常规的实验装置中，波纹管3运动过程中的速度-时间曲线是一个正弦波，而实际上真空开关驱动真空灭弧室动导电杆带动波纹管3压缩、拉伸的分合闸速度-时间曲线并非如此，本实施例中驱动装置5为直流直线电机，通过控制直流直线电机的电流，实现波纹管3的伸缩运动速度与实际真空开关的实际分合闸曲线一致，进一步模拟波纹管3的实际工况，提高波纹管3寿命试验数据的准确性。

进一步地，如图1和图3所示，支撑载板11上贯通开设有至少两个第一安装孔112，至少两个第一安装孔112以中心通孔111为中心间隔设置。活动件2贯通开设有至少两个第二安装孔23，第一安装孔112与第二安装孔23一一对应。具体地，第一安装孔112用于安装密封充气组件13，第二安装孔23用于安装密封固定组件21，便于后期实验时波纹管3的正确安装。至少两个第一安装孔112以中心通孔111为中心间隔设置，当安装有至少两个波纹管3时，可以均匀分布，保持测试装置的平衡稳定性。

在其他实施例中，支撑导向杆12与支撑载板11之间的连接处设置有减震层，减弱振动的传递，保证波纹管3的稳定连接。

波纹管3在波纹管寿命试验装置上装夹时，两端采用密封装夹方式，上下端口内均有硅橡胶密封环，两端的密封环与第一撑环132和第二撑环212配合，当旋转充气连接杆131和固定连接杆211时，撑环的锥面处被逐渐撑开，将硅橡胶密封环压紧在波纹管3的端口内壁与撑环之间，既保证了波纹管3端口被可靠装夹，又实现了端口处的密封。充气连接杆131和固定连接杆211通过螺母固定在支撑载板11和活动件2上。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种波纹管寿命试验装置，其特征在于，包括：

支撑组件(1)，包括支撑载板(11)和支撑导向杆(12)，所述支撑导向杆(12)固定于所述支撑载板(11)上并竖向伸出，所述支撑载板(11)上设置有至少两套密封充气组件(13)；

活动件(2)，活动套设于所述支撑导向杆(12)上并能够相对所述支撑组件(1)沿竖直方向往复运动，所述活动件(2)上设置有至少两套密封固定组件(21)，所述密封充气组件(13)与所述密封固定组件(21)一一对应设置；

所述密封充气组件(13)与所述密封固定组件(21)被配置为密封波纹管(3)的两端，并向所述波纹管(3)内充入设定压力的气体。

2.根据权利要求1所述的波纹管寿命试验装置，其特征在于，所述密封充气组件(13)包括充气连接杆(131)和第一撑环(132)，所述波纹管(3)的一端套接于所述第一撑环(132)上，所述第一撑环(132)包括相连通的第一胀紧部(1321)和第一连接部(1322)，所述第一胀紧部(1321)的内径沿靠近所述第一连接部(1322)的方向逐渐减小，所述充气连接杆(131)的头部为圆台结构并与所述第一胀紧部(1321)的内壁面抵接，所述充气连接杆(131)的杆部与所述第一连接部(1322)螺接，以使所述第一胀紧部(1321)的外径可调并胀紧所述波纹管(3)。

3.根据权利要求2所述的波纹管寿命试验装置，其特征在于，所述第一胀紧部(1321)的周向壁上开设有第一调节通槽(1323)，所述第一调节通槽(1323)的一端延伸至所述第一胀紧部(1321)的开口端。

4.根据权利要求3所述的波纹管寿命试验装置，其特征在于，所述波纹管寿命试验装置还包括充气设备(4)，所述充气连接杆(131)内部中空且与所述充气设备(4)连通。

5.根据权利要求1所述的波纹管寿命试验装置，其特征在于，所述密封固定组件(21)包括固定连接杆(211)和第二撑环(212)，所述波纹管(3)一端套接于所述第二撑环(212)上，所述第二撑环(212)包括相连通的第二胀紧部(2121)和第二连接部(2122)，所述第二胀紧部(2121)的开口沿靠近所述第二连接部(2122)的方向逐渐减小，所述固定连接杆(211)的头部为圆台结构并与所述第二胀紧部(2121)的内壁面抵接，所述固定连接杆(211)的杆部与所述第二连接部(2122)螺接，以使所述第二胀紧部(2121)的外径可调并胀紧所述波纹管(3)。

6.根据权利要求5所述的波纹管寿命试验装置，其特征在于，所述第二胀紧部(2121)的周向壁上开设有第二调节通槽(2123)，所述第二调节通槽(2123)的一端延伸至所述第二胀紧部(2121)的开口端。

7.根据权利要求1所述的波纹管寿命试验装置，其特征在于，所述活动件(2)为活动板，所述密封固定组件(21)可拆卸连接于所述活动板上，所述活动板贯通开设有导向孔(22)，所述支撑导向杆(12)滑动穿设于所述导向孔(22)并伸出。

8.根据权利要求1-7任一项所述的波纹管寿命试验装置，其特征在于，所述波纹管寿命试验装置还包括驱动装置(5)，所述驱动装置(5)的输出轴与所述活动件(2)连接，用于驱动所述活动件(2)相对所述支撑组件(1)往复运动。

9.根据权利要求8所述的波纹管寿命试验装置，其特征在于，所述驱动装置(5)设置于所述支撑组件(1)远离所述活动件(2)的一侧，所述支撑载板(11)上开设有中心通孔(111)，所述输出轴穿设于所述中心通孔(111)并伸出，所述输出轴伸出的末端与所述活动件(2)连接。

10.根据权利要求9所述的波纹管寿命试验装置，其特征在于，所述支撑载板(11)上贯通开设有至少两个第一安装孔(112)，至少两个所述第一安装孔(112)以所述中心通孔(111)为中心间隔设置。

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