CN117571212B - 一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统，包括测试工装和充排气装置，测试工装包括：密封筒，其形成有内腔；活塞轴，其滑动设置于内腔内，活塞轴上沿其轴向至少设置有一组测试槽，一组测试槽包括沿活塞轴的轴向依次排布的第一测试环槽、验证凹槽以及第二测试环槽；设置于内腔内且分别抵压于活塞轴的两端的第一弹性件和第二弹性件；检测传感器组，其包括伸入至验证凹槽内的第一目标气体传感器；活塞轴能够与待测试密封圈相配合将内腔分隔为第一密封腔和第二密封腔，充排气装置与第一密封腔以及第二密封腔分别密封连通以进行充排气操作。应用本申请能够提升测试效率、提高测试准确性并增加测试项目。

Description

一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统

技术领域

本申请属于试验装备技术领域，尤其涉及一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统。

背景技术

氢能具有来源多样、清洁环保、可储存、可再生等优点，是本世纪重要的清洁能源。高压气态储氢、输氢因具有设备结构简单、制备能耗低、充装排放速度快等优点成为目前主流的储氢、输氢方式。其中，O形密封圈常用作高压氢系统中的密封部件，因其长时间与高压、高纯氢气直接接触而极易发生损伤，容易导致发生泄漏事故。尤其当上述O形密封圈在氢增压机、加氢枪、阀门等设备仪器中作为动密封件使用时，还会受到往复摩擦作用，更易发生失效。因此，对高压氢环境下的O形密封圈的密封性能进行评估测试是必不可少的。

目前针对O形密封圈的设计和检测方法标准主要有GB/T 5720《O形橡胶密封圈试验方法》、GB/T 9867《硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定》、GB/T 3452《液压气动用O形橡胶密封圈》和GB/T 42612《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》等标准。上述标准主要规定了O形密封圈的尺寸测量、拉伸性能、热空气老化、压缩永久变形、耐磨性能等材料物理性能试验方法。现有标准中对高压氢环境下O形密封圈的静密封性能和动密封性能的测试少有规定，也未考虑密封圈在高低压循环工况下的耐久性能的测试。相关技术中如中国公开专利CN106706220A、CN108444643A和CN215952873U均公开了对O形密封圈进行密封性能测试的装置，但上述公开的技术方案均存在测试效率较低、测试项目单一、测试结果准确率较低等问题。

发明内容

本申请旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请提供了一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统。

为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案：一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统，所述测试系统包括测试工装和充排气装置，所述测试工装包括：密封筒，其形成有内腔；活塞轴，其滑动设置于所述内腔内，所述活塞轴上沿其轴向至少设置有一组测试槽，一组所述测试槽包括沿活塞轴的轴向依次排布的第一测试环槽、验证凹槽以及第二测试环槽，所述第一测试环槽和第二测试环槽均用于装配待测试密封圈；第一弹性件，其设置于内腔内且抵压于活塞轴的一端；第二弹性件，其设置于内腔内且抵压于活塞轴的另一端；以及，检测传感器组，其包括第一目标气体传感器，所述第一目标气体传感器的检测端伸入至所述验证凹槽内；其中，所述活塞轴能够与待测试密封圈相配合将内腔分隔为第一密封腔和第二密封腔，所述充排气装置与所述第一密封腔以及所述第二密封腔分别密封连通以进行充排气操作。

应用本申请具有以下有益效果：1、通过在密封筒的两侧利用活塞轴形成第一密封腔和第二密封腔，可利用充排气装置依次对第一密封腔和第二密封腔进行充排气操作，从而使得活塞轴带动待测试密封圈进行往复运动，可方便的对密封圈进行动密封性能测试；

2、拆装操作一次即可对两个密封圈进行测试，测试效率更高；

3、通过设置第一目标气体传感器可及时判断待测试密封圈是否发生损坏并导致泄漏，由此可增加密封圈的耐久性能测试这一测试项目，同时也可以在其它密封性能测试中判断测试结果是否准确、有效；

4、通过设置第一弹性件和第二弹性件，可在测试过程中施压于活塞轴使活塞轴复位。另外，在一侧的密封腔内加压时，通过另一侧的弹性件配合，可方便的对密封圈进行静密封性能测试。

可选的，一组所述测试槽中的验证凹槽包括与第一测试环槽靠近设置的第一验证凹槽以及与第二测试环槽靠近设置的第二验证凹槽，所述活塞轴上还套设有动密封环，所述动密封环位于第一验证凹槽与第二验证凹槽之间。

可选的，所述动密封环包括与第一验证凹槽靠近设置的第一动密封环以及与第二验证凹槽靠近设置的第二动密封环，所述活塞轴沿其周向设置有判断凹槽，所述判断凹槽设置于第一动密封环与第二动密封环之间；所述检测传感器组还包括第二目标气体传感器，所述第二目标气体传感器的检测端伸入至所述判断凹槽内。

可选的，所述检测传感器组还包括位移传感器，所述判断凹槽为V形环槽，所述位移传感器的检测端在初始状态时朝向所述V形环槽的底部。

可选的，所述密封筒包括筒体以及设置于所述筒体的两侧的第一端盖和第二端盖，所述第一弹性件设置于第一端盖与活塞轴的一端之间，所述第二弹性件设置于第二端盖与活塞轴的另一端之间。

可选的，所述第一端盖上设置有第一充排气通道，所述第一弹性件为弹簧，并且所述第一弹性件朝向第一端盖的一端固定设置有与所述第一充排气通道的开口相适配的第一封堵块；所述第二端盖上设置有第二充排气通道，所述第二弹性件为弹簧，并且所述第二弹性件朝向第二端盖的一端固定设置有与所述第二充排气通道的开口相适配的第二封堵块。

可选的，所述检测传感器组还包括：第一温度传感器，其设置于第一充排气通道；第一压力传感器，其设置于第一充排气通道；第二温度传感器，其设置于第二充排气通道；第二压力传感器，其设置于第二充排气通道；以及，第三温度传感器，其设置于验证凹槽。

可选的，所述测试系统还包括环境箱和用于将环境箱调节至设定温度的温度控制装置，所述测试工装设置于所述环境箱内。

可选的，所述充排气装置包括：气瓶组，其包括存储有目标气体的气瓶；压缩机，其与所述气瓶组连接且用于对从气瓶排出的目标气体加压；稳压罐，其与所述压缩机连接且用于存储经过加压的目标气体；第一充气管路，其将所述稳压罐与第一密封腔密封连通，并且所述第一充气管路上设置有第一充气阀门；第一排气管路，其与所述第一密封腔密封连通且与所述第一充气管路并联，所述第一排气管路上设置有第一排气阀门；第二充气管路，其将所述稳压罐与第二密封腔密封连通，并且所述第二充气管路上设置有第二充气阀门；以及，第二排气管路，其与所述第二密封腔密封连通且与所述第二充气管路并联，所述第二排气管路上设置有第二排气阀门。

可选的，所述测试系统还包括控制单元，所述检测传感器组与所述控制单元连接并将检测数据传输至控制单元，所述充排气装置与所述控制单元连接并在控制单元的控制下进行充排气操作。

本申请的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本申请最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本申请技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。

附图说明

下面结合附图对本申请作进一步说明：

图1为本申请实施例一提供的一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统的示意图；

图2为实施例一提供的密封圈耐久性能测试系统中的测试工装的剖视图；

图3为图2中A部分的放大示意图；

图4为实施例二提供的密封圈耐久性能测试系统中的测试工装的剖视图；

图5为图4中B部分的放大示意图。

其中，1.测试工装，10.筒体，100.第一密封腔，101.第二密封腔，11.第一端盖，110.第一充排气通道，12.第二端盖，120.第二充排气通道，13.活塞轴，130.第一验证凹槽，131.第二验证凹槽，132.第一动密封环，133.第二动密封环，134.判断凹槽，1340.位移传感器，14.第一弹性件，140.第一封堵块，15.第二弹性件，150.第二封堵块，16.第一目标气体传感器，17.第二目标气体传感器，18.第一压力传感器，19.第二压力传感器，20.氢气瓶，21.氮气瓶，22.低压氢气压缩机，23.高压氢气压缩机，24.总稳压罐，240.总压力传感器，241.总排气阀，25.第一稳压罐，26.第二稳压罐，3.温度控制装置，30.环境箱，31.第一温度传感器，32.第二温度传感器，33.第三温度传感器，4.第一充气管路，40.第一充气阀门，5.第一排气管路，50.第一排气阀门，6.第二充气管路，60.第二充气阀门，7.第二排气管路，70.第二排气阀门，8.控制单元，9.待测试密封圈，90.第一待测试密封圈，91.第二待测试密封圈。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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。基于实施方式中的实施例，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本申请公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。

实施例一：本实施例提供了一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统，该密封圈耐久性能测试系统能够为密封圈提供高压气体环境并且在高压气体环境下对密封圈进行相关的密封性能测试。如图1、图2和图3中所示，该密封圈耐久性能测试系统包括测试工装1和充排气装置，测试工装1包括密封筒、活塞轴13、第一弹性件14、第二弹性件15和检测传感器组。其中，密封筒形成有内腔，活塞轴13滑动设置于内腔内，在活塞轴13上沿其轴向设置有一组测试槽，一组测试槽包括沿活塞轴13的轴向依次排布的第一测试环槽、验证凹槽以及第二测试环槽，第一测试环槽和第二测试环槽均用于装配待测试密封圈9。需要说明的是，本实施例中一组测试槽中的第一测试环槽和第二测试环槽的数量均为一，验证凹槽的数量为二。在其它可选的实施方式中，验证凹槽的数量也可以为一或三或更多，一般情况下在一组测试凹槽中设置一个或两个验证凹槽即可。另外，本实施例中的活塞轴13上沿其轴向设置有一组测试槽，在其它可选的实施方式中，也可以设置多组测试槽，设置多组测试槽的好处在于能够一次性对更多的待测试密封圈进行测试，相应的也会增加测试工装的体积。因此，一般选择设置一组或两组测试槽。

本实施例中的第一弹性件14设置于内腔内且抵压于活塞轴13的一端，第二弹性件15设置于内腔内且抵压于活塞轴13的另一端。检测传感器组包括第一目标气体传感器16，第一目标气体传感器16的检测端伸入至验证凹槽内。具体到本实施例中，以高压氢气为例进行说明，因此上述的第一目标气体传感器16选用氢气传感器即可。在进行测试时，将待测试密封圈9装配至第一测试环槽和第二测试环槽后，再将装配好后的活塞轴13以及第一弹性件14和第二弹性件15装配至密封筒内，此时，活塞轴13能够与待测试密封圈相配合将内腔分隔为第一密封腔100和第二密封腔101。而充排气装置则与第一密封腔100以及第二密封腔101分别密封连通以进行充排气操作。为便于描述，如图2中所示，本实施例中将位于第一测试环槽内的待测试密封圈称为第一待测试密封圈90，相应的，将位于第二测试环槽内的待测试密封圈称为第二待测试密封圈91。

应用本实施例提供的该测试系统通过在密封筒的两侧利用活塞轴13形成第一密封腔100和第二密封腔101，利用充排气装置依次对第一密封腔100和第二密封腔101进行充排气操作，从而使得活塞轴13带动待测试密封圈进行往复运动，可方便的对密封圈进行动密封性能测试。由于该活塞轴13上沿其轴向至少设置有一组所述的测试槽，因此，拆装操作一次就可以至少对两个密封圈进行测试，测试效率更高。另外，通过设置第一目标气体传感器16可及时判断待测试密封圈是否发生损坏并导致泄漏，由此可增加密封圈的耐久性能测试这一测试项目，同时也可以在其它密封性能测试中判断测试结果是否准确、有效。进一步的，通过设置第一弹性件14和第二弹性件15，可在测试过程中施压于活塞轴13使活塞轴13复位。另外，在一侧的密封腔内加压时，通过另一侧的弹性件配合，可方便的对密封圈进行静密封性能测试。

本实施例中的密封筒包括筒体10以及设置于筒体10的两侧的第一端盖11和第二端盖12，第一弹性件14设置于第一端盖11与活塞轴13的一端之间，第二弹性件15设置于第二端盖12与活塞轴13的另一端之间。这样在对第一密封腔100充入高压氢气时，活塞轴13被推动向右移动，相应的第二弹性件15会被压缩从而积蓄能量，在第一密封腔100内的高压氢气排出时，第二弹性件15就会推动活塞轴13向左移动复位。

进一步的，本实施例中在第一端盖11上设置有第一充排气通道110，第一弹性件14为弹簧，并且第一弹性件14朝向第一端盖的一端固定设置有与第一充排气通道110的开口相适配的第一封堵块140。第二端盖12上设置有第二充排气通道120，第二弹性件15为弹簧，并且第二弹性件15朝向第二端盖的一端固定设置有与第二充排气通道120的开口相适配的第二封堵块150。充排气装置就通过第一充排气通道110和第二充排气通道120与第一密封腔100和第二密封腔101分别密封连通。这样设置，第一弹性件14和第二弹性件15不仅能够起到前述的对活塞轴13施压使其复位的作用，还能够通过第一封堵块140和第二封堵块150对第一充排气通道110及第二充排气通道120起到密封的作用。如此，可防止第一密封腔100和第二密封腔101在测试过程中混入其它气体，确保高压、高纯的氢气实验环境，避免影响实验准确性。

需要说明的是，本实施例中的第一弹性件14和第二弹性件15均为使用高强度材质制成的弹簧，其刚性较大，以便能够承受高压氢气作用。可在活塞轴13的两端分别开设安装槽，将第一弹性件14和第二弹性件15通过弹簧座分别装配至活塞轴13的两端开设的安装槽内。而第一封堵块140和第二封堵块150可通过焊接或卡接的方式分别固定安装到第一弹性件14和第二弹性件15的端部。另外，为了提升密封效果，可将第一充排气通道110位于第一密封腔100内的端口设计为圆台密封面状，相应的将第一封堵块140的表面也设计为与上述端口相适配的圆台状，从而获得良好的密封效果。第二充排气通道120和第二封堵块150可采用同样的密封结构设计。

如图1中所示，本实施例中的充排气装置包括气瓶组、压缩机、稳压罐、第一充气管路4、第一排气管路5、第二充气管路6和第二排气管路7。其中，气瓶组包括存储有目标气体的气瓶，具体到本实施例中，气瓶组包括两个氢气瓶20，另外，本实施例中的气瓶组还包括一个氮气瓶21，氮气瓶21中的氮气可用于在测试开始阶段对第一密封腔100和第二密封腔101进行吹扫，再充入氢气进行置换，以保证高纯氢气环境。上述利用氮气吹扫以及氢气置换的操作属于现有技术，此处不再赘述。本实施例中的压缩机与气瓶组连接且用于对从氢气瓶20排出的氢气或者氮气瓶21排出的氮气进行加压，具体的，压缩机包括低压氢气压缩机22和高压氢气压缩机23，这样可逐步、稳定的将目标气体增压至设定压力值。稳压罐与压缩机连接且用于存储经过加压的目标气体，本实施例中的稳压罐包括总稳压罐24和分别与总稳压罐24并联的第一稳压罐25及第二稳压罐26。

进一步的，通过第一充气管路4将第一稳压罐25与第一密封腔100密封连通，并且第一充气管路4上设置有第一充气阀门40；而第一排气管路5与第一密封腔100密封连通且与第一充气管路4并联，第一排气管路5上设置有第一排气阀门50；通过第二充气管路6将第二稳压罐26与第二密封腔101密封连通，并且第二充气管路6上设置有第二充气阀门60；第二排气管路7与第二密封腔101密封连通且与第二充气管路6并联，第二排气管路7上设置有第二排气阀门70。另外，还可以在总稳压罐24的进气端设置总压力传感器240，以便检测气体压力是否达到设定压力值，若未达到，还可以继续使用高压氢气压缩机23进一步加压。还可以为总稳压罐24设置一个总排气阀门241，这样在实验结束后可通过总排气阀门241将气体排出。

通过上述设置，利用压缩机将目标气体增压至设定压力并存储于总稳压罐24内，当需要进行测试时，通过打开第一充气阀门40、第二充气阀门60可实现对第一密封腔100和第二密封腔101的充气操作；通过打开第一排气阀门50、第二排气阀门70可实现对第一密封腔100和第二密封腔101的排气操作。

进一步的，本实施例提供的该测试系统还包括环境箱30和用于将环境箱30调节至设定温度的温度控制装置3，并且在测试时可以将测试工装1设置于环境箱30内。这样设置，可通过温度控制装置3控制环境箱30的温度，从而为测试工装1提供一个相对恒定的温度值，这样就可以在不同的设定温度下对密封圈进行密封性能测试。温度控制装置3能够实现制冷和制热。

本实施例中的检测传感器组还包括第一温度传感器31、第一压力传感器18、第二温度传感器32、第二压力传感器19和第三温度传感器33，其中，第一温度传感器31设置于第一充排气通道110，第一压力传感器18设置于第一充排气通道110，第二温度传感器32设置于第二充排气通道120，第二压力传感器19设置于第二充排气通道120，第三温度传感器33设置于验证凹槽。通过设置上述各个传感器，可实时对相应位置的温度信息、压力信息进行测量。

本实施例提供的该测试系统在应用时可以选择人工操控，也即，可由工作人员实时关注由检测传感器组检测到的数据信息并根据测试需要进行开闭各个阀门的操作，就能够实现测试。但为了实现自动化控制，本实施例中的测试系统还包括控制单元8，检测传感器组与控制单元8连接并将检测数据传输至控制单元8，充排气装置与控制单元8连接并在控制单元8的控制下进行充排气操作。前述的温度控制装置3既可以选择与控制单元8连接以在控制单元8的控制下工作，也可以在温度控制装置3内单独设定好程序，将温度控制装置3与前述的各个温度传感器连接，由温度控制装置3自行工作。

下面结合图1、图2和图3对如何使用本实施例提供的该测试系统进行说明。以应用该测试系统对O形密封圈进行动密封性能测试为例进行说明：

在步骤S100中，对两个待测试密封圈进行尺寸、质量和体积的测量，并观察其表面形貌。然后将两个待测试密封圈对应装配至第一测试环槽和第二测试环槽上。

在步骤S200中，对测试工装1进行组装装配，具体的，将第一弹性件14和第二弹性件15通过弹簧座装配至活塞轴13的两端，再将带有第一弹性件14、第二弹性件15和两个待测试密封圈的活塞轴13嵌入至筒体10内。再将第一端盖11和第二端盖12使用螺栓固定至筒体10的两端，并使得第一封堵块140封堵在第一充排气通道110处，以及使得第二封堵块150封堵在第二充排气通道120处，形成第一密封腔100和第二密封腔101。此处需要说明的是，可通过设计，使得第一弹性件14和第二弹性件15在该刚刚装配完成的状态下处于自然状态或轻微的压缩状态。之后，将装配好的测试工装1放置至环境箱30中。

在步骤S300中，通过控制充排气装置对第一密封腔100进行充气操作直至达到设定压力值（可通过第一压力传感器18获取压力信息），该过程中高压氢气会推动活塞轴13向右移动。之后通过控制充排气装置将第一密封腔100内的气体排出，在第二弹性件15的作用下推动活塞轴13向左移动回复原位。

在步骤S400中，通过控制充排气装置对第二密封腔101进行充气操作直至达到设定压力值（可通过第二压力传感器19获取压力信息），该过程中高压氢气会推动活塞轴13向左移动。之后通过控制充排气装置将第二密封腔101内的气体排出，在第一弹性件14的作用下推动活塞轴13向右移动回复原位。

根据测试需求重复进行上述步骤S300和步骤S400，直至达到测试需求的设定次数，或者通过第一目标气体传感器16观测到第一验证凹槽130或第二验证凹槽131内出现泄漏氢气（表明相对应的待测试密封圈发生破损泄漏）。此处需要说明的是，本实施例中设置有第一验证凹槽130或第二验证凹槽131，当位于第一验证凹槽130内的第一目标气体传感器16检测到氢气，并且未在位于第二验证凹槽131内的第一目标气体传感器16检测到氢气，则说明是第一待测试密封圈90发生氢气泄漏。同理，也可以对第二待测试密封圈91是否发生泄漏进行判断。当两个密封圈均发生泄漏时，可以通过两个第一目标气体传感器16检测到泄漏氢气的先后顺序进行区分判断。在其它可选的实施方式中，若验证凹槽只设置有一个，在判断时可参考充气位置，若在对第一密封腔进行充气时发现氢气泄漏，则可判定第一待测试密封圈90发生氢气泄漏；若在对第二密封腔进行充气时发现氢气泄漏，则可判定第二待测试密封圈91发生氢气泄漏。

结合上述测试过程说明，对本实施例提供的该测试系统能够实现的有关动密封性能的测试项目进行说明：首先，可对密封圈的摩擦磨损性能进行测试，具体的，就是预先设定活塞轴13的往复运动次数，在测试过程中观察第一目标气体传感器16的检测情况，若未检测到泄漏，说明待测试密封圈未发生破损泄漏，说明测试结果有效（一旦发生泄漏，就表明第一密封腔100或第二密封腔101内的氢气压力达不到测试所需的设定压力值，因此会导致测试结果不准确）。然后通过比对密封圈在测试前后的力学性能和表面磨损情况就可以得出准确的测试结果。其次，可对密封圈的循环耐久性能进行测试，具体的，一直重复进行步骤S300和S400使得活塞轴13进行往复运动，直至通过第一目标气体传感器16检测到氢气泄漏，从而可测试得到密封圈的循环耐久性能。

容易理解的是，本实施例提供的该测试系统在应用时也可以通过充排气装置调节测试压力，从而能够模拟高低压循环工况，可相应测试密封圈在高低压循环工况下的动密封性能（包括耐久性）。同时，也可以通过温度调节装置来调节环境箱的温度，从而能够模拟不同温度环境工况，可相应测试密封圈在不同温度下的动密封性能。

下面以应用该测试系统对O形密封圈进行动静封性能测试为例进行说明：

在静密封性能测试过程中的前期装配步骤与动密封性能测试过程中的步骤S100和步骤S200均相同。之后，通过控制充排气装置对第一密封腔100进行充气操作直至达到设定压力值（可通过第一压力传感器18获取压力信息），该过程中高压氢气会推动活塞轴13向右移动直至通过第二弹性件15保持平衡。在该平衡状态下保持不动，即可对密封圈的静密封性能进行测试。同理，也可以通过控制充排气装置对第二密封腔101进行充气操作直至达到设定压力值（可通过第二压力传感器19获取压力信息），该过程中高压氢气会推动活塞轴13向左移动直至通过第一弹性件14保持平衡。在该平衡状态下保持不动，即可对密封圈的静密封性能进行测试。

另外，在上述动密封性能或静密封性能测试过程中，均可通过充排气装置改变氢气压力，也可以通过温度控制装置3改变环境箱30的温度，从而可以在不同的设定高压或者不同的设定温度下对待测试密封圈进行密封性能测试。

实施例二：本实施例也提供了一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统，本实施例与上述实施例一的区别在于，本实施例中在活塞轴13上进一步的设置有动密封环。具体的，如图4和图5中所示，本实施例提供的该测试系统对其中的测试工装1作出进一步改进，其中，该测试工装1中的活塞轴13上的一组测试槽中的验证凹槽包括与第一测试环槽靠近设置的第一验证凹槽130以及与第二测试环槽靠近设置的第二验证凹槽131，活塞轴13上还套设有动密封环，动密封环位于第一验证凹槽130与第二验证凹槽131之间。通过设置动密封环可以增加密封性能，防止发生氢气泄漏导致测试结果不准确。这样，即使在测试过程中通过第一目标气体传感器16检测到第一验证凹槽130内存在氢气泄漏（说明装配于第一测试环槽内的密封圈发生破损泄漏），也可以继续对位于第二测试环槽内的密封圈进行测试。

进一步的，本实施例中的动密封环包括与第一验证凹槽130靠近设置的第一动密封环132以及与第二验证凹槽131靠近设置的第二动密封环133，活塞轴13沿其周向设置有判断凹槽134，判断凹槽134设置于第一动密封环132与第二动密封环133之间；检测传感器组还包括第二目标气体传感器17，第二目标气体传感器17的检测端伸入至判断凹槽134内。通过设置两个动密封环且在两者之间设置判断凹槽134，利用第二目标气体传感器17检测是否发生氢气泄漏，就可以判断动密封环是否发生破损。

更进一步的，本实施例中的检测传感器组还包括位移传感器1340，判断凹槽134为V形环槽，位移传感器1340的检测端在初始状态时朝向V形环槽的底部。位移传感器1340可以选用激光位移传感器1340，利用激光收发信号之间的时间差值来计算位移传感器1340距离V形环槽的直线距离，从而判断活塞轴13的左右移动行程。如此，通过多次试验就可精准地得出密封圈的磨损程度与其位移行程之间的关系。容易理解的是，在制造带有上述判断凹槽的活塞轴时，需要考虑到测试需求所要求的活塞轴的移动行程，使得判断凹槽沿活塞轴的轴向的长度尺寸的一半大于活塞轴沿单一方向的移动行程。

下面结合图1、图4和图5对如何使用本实施例提供的该测试系统进行说明。以应用该测试系统对O形密封圈进行动密封性能测试为例，前期装配过程与应用实施例一中的测试系统进行测试的步骤S100和步骤S200大致相同，仅需要增加装配第一动密封环132和第二动密封环133即可。

后续的测试过程也与实施例一中的测试系统进行测试的步骤S300和步骤S400大致相同，相应的增加对第二目标气体传感器17的观察即可。

下面以本实施例提供的该测试系统的具体应用实例再次对该测试系统的操作过程进行说明。

预先设定氢气测试压力为140MPa、测试温度为55℃、第一弹性件14和第二弹性件15的弹簧系数均为290N/mm，测试过程如下：

在步骤a中，将两个待测试密封圈对应装配至活塞轴13的第一测试环槽和第二测试环槽内，打开氢气瓶20，氢气经低压氢气压缩机22加压至20MPa，再经高压氢气压缩机23加压至145MPa，之后进入总稳压罐24。

在步骤b中，调节第一充气阀门40的开度使得氢气经第一稳压罐25以140MPa压力进入第一密封腔100，推动活塞轴13以预设速度向右移动，该过程中观察传感器检测得到的压力值、温度值、是否发生泄漏以及位移量等数据，判断是否符合测试需求。

之后，关闭第一充气阀门40并打开第一排气阀门50，使得第一密封腔100内的氢气排出，在第二弹性件15的作用下推动活塞轴13向左移动复位。该过程中也观察传感器检测得到的压力值、温度值、是否发生泄漏以及位移量等数据，判断是否符合测试需求。

在步骤c中，调节第二充气阀门60的开度使得氢气经第二稳压罐26以140MPa压力进入第二密封腔101，推动活塞轴13以预设速度向左移动，该过程中观察传感器检测得到的压力值、温度值、是否发生泄漏以及位移量等数据，判断是否符合测试需求。

之后，关闭第二充气阀门60并打开第二排气阀门70，使得第二密封腔101内的氢气排出，在第一弹性件14的作用下推动活塞轴13向右移动复位。该过程中也观察传感器检测得到的压力值、温度值、是否发生泄漏以及位移量等数据，判断是否符合测试需求。

在步骤d中：完成测试，打开总排气阀241排空氢气。拆卸密封圈，测量测试后的密封圈的尺寸、质量和体积，获取其体积变化率、质量损失率等。并可以观察其表面形貌变化，记录密封圈磨损情况。还可以对密封圈进行拉伸试验，检测其耐疲劳循环性能。

上述应用实例是对密封圈的动密封性能进行测试，当然也可以如前述对密封圈进行静密封性能测试。

容易理解的是，本实施例中是以高压氢气环境为例进行说明，在其他可选的实施方式中，也可以利用该测试系统模拟其它气体的高压环境，从而对密封圈进行其它高压气体环境下的密封性能测试。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本申请包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本申请的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (11)

1.一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，所述密封圈耐久性能测试系统包括测试工装（1）和充排气装置，所述测试工装（1）包括：

密封筒，其形成有内腔；

活塞轴（13），其滑动设置于所述内腔内，所述活塞轴（13）上沿其轴向至少设置有一组测试槽，一组所述测试槽包括沿活塞轴（13）的轴向依次排布的第一测试环槽、验证凹槽以及第二测试环槽，所述第一测试环槽和第二测试环槽均用于装配待测试密封圈；

第一弹性件（14），其设置于内腔内且抵压于活塞轴（13）的一端；

第二弹性件（15），其设置于内腔内且抵压于活塞轴（13）的另一端；以及，

检测传感器组，其包括第一目标气体传感器（16），所述第一目标气体传感器（16）的检测端伸入至所述验证凹槽内；

其中，所述活塞轴（13）能够与待测试密封圈相配合将内腔分隔为第一密封腔（100）和第二密封腔（101），所述充排气装置与所述第一密封腔（100）以及所述第二密封腔（101）分别密封连通以进行充排气操作，所述第一弹性件（14）位于第一密封腔（100）内，所述第二弹性件（15）位于第二密封腔（101）内；

所述活塞轴（13）被配置为能够在充排气装置对第一密封腔（100）进行充气操作的过程中被驱动而移动且压缩所述第二弹性件（15），并且在充排气装置对第一密封腔（100）进行排气操作的过程中受所述第二弹性件（15）驱动而移动；

所述活塞轴（13）被配置为能够在充排气装置对第二密封腔（101）进行充气操作的过程中移动且压缩所述第一弹性件（14），并且在充排气装置对第二密封腔（101）进行排气操作的过程中受所述第一弹性件（14）驱动而移动。

2.如权利要求1所述的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，一组所述测试槽中的验证凹槽包括与第一测试环槽靠近设置的第一验证凹槽（130）以及与第二测试环槽靠近设置的第二验证凹槽（131），所述活塞轴（13）上还套设有动密封环，所述动密封环位于第一验证凹槽（130）与第二验证凹槽（131）之间。

3.如权利要求2所述的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，所述动密封环包括与第一验证凹槽（130）靠近设置的第一动密封环（132）以及与第二验证凹槽（131）靠近设置的第二动密封环（133），所述活塞轴（13）沿其周向设置有判断凹槽（134），所述判断凹槽（134）设置于第一动密封环（132）与第二动密封环（133）之间；

所述检测传感器组还包括第二目标气体传感器（17），所述第二目标气体传感器（17）的检测端伸入至所述判断凹槽（134）内。

4.如权利要求3所述的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，所述检测传感器组还包括位移传感器（1340），所述判断凹槽（134）为V形环槽，所述位移传感器（1340）的检测端在初始状态时朝向所述V形环槽的底部。

5.如权利要求1所述的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，所述密封筒包括筒体（10）以及设置于所述筒体（10）的两侧的第一端盖（11）和第二端盖（12），所述第一弹性件（14）设置于第一端盖（11）与活塞轴（13）的一端之间，所述第二弹性件（15）设置于第二端盖（12）与活塞轴（13）的另一端之间。

6.如权利要求5所述的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，所述第一端盖（11）上设置有第一充排气通道（110），所述第一弹性件（14）为弹簧，并且所述第一弹性件（14）朝向第一端盖（11）的一端固定设置有与所述第一充排气通道（110）的开口相适配的第一封堵块（140）；

所述第二端盖（12）上设置有第二充排气通道（120），所述第二弹性件（15）为弹簧，并且所述第二弹性件（15）朝向第二端盖（12）的一端固定设置有与所述第二充排气通道（120）的开口相适配的第二封堵块（150）。

7.如权利要求6所述的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，所述检测传感器组还包括：

第一温度传感器（31），其设置于第一充排气通道（110）；

第一压力传感器（18），其设置于第一充排气通道（110）；

第二温度传感器（32），其设置于第二充排气通道（120）；

第二压力传感器（19），其设置于第二充排气通道（120）；以及，

第三温度传感器（33），其设置于验证凹槽。

8.如权利要求1所述的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，所述密封圈耐久性能测试系统还包括环境箱（30）和用于将环境箱（30）调节至设定温度的温度控制装置（3），所述测试工装（1）设置于所述环境箱（30）内。

9.如权利要求1所述的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，所述充排气装置包括：

气瓶组，其包括存储有目标气体的气瓶；

压缩机，其与所述气瓶组连接且用于对从气瓶排出的目标气体加压；

稳压罐，其与所述压缩机连接且用于存储经过加压的目标气体；

第一充气管路（4），其将所述稳压罐与第一密封腔（100）密封连通，并且所述第一充气管路（4）上设置有第一充气阀门（40）；

第一排气管路（5），其与所述第一密封腔（100）密封连通且与所述第一充气管路（4）并联，所述第一排气管路（5）上设置有第一排气阀门（50）；

第二充气管路（6），其将所述稳压罐与第二密封腔（101）密封连通，并且所述第二充气管路（6）上设置有第二充气阀门（60）；以及，

第二排气管路（7），其与所述第二密封腔（101）密封连通且与所述第二充气管路（6）并联，所述第二排气管路（7）上设置有第二排气阀门（70）。

10.如权利要求1至9中任一项所述的密封圈耐久性能测试系统，其特征在于，所述密封圈耐久性能测试系统还包括控制单元（8），所述检测传感器组与所述控制单元（8）连接并将检测数据传输至控制单元（8），所述充排气装置与所述控制单元（8）连接并在控制单元（8）的控制下进行充排气操作。

11.一种高压气体循环条件下的密封圈耐久性能测试方法，其特征在于，应用如权利要求1至10中任一项所述的密封圈耐久性能测试系统实现，所述密封圈耐久性能测试方法包括以下步骤：

通过充排气装置对第一密封腔（100）进行充气操作以推动安装有待测试密封圈的活塞轴（13）移动并压缩第二弹性件（15）；

通过充排气装置对第一密封腔（100）进行排气操作，并通过第二弹性件（15）的形变作用驱动活塞轴（13）移动；

通过充排气装置对第二密封腔（101）进行充气操作以推动安装有待测试密封圈的活塞轴（13）移动并压缩第一弹性件（14）；

通过充排气装置对第二密封腔（101）进行排气操作，并通过第一弹性件（14）的形变作用驱动活塞轴（13）移动；

重复上述步骤直至通过第一目标气体传感器（16）检测到验证凹槽内存在目标气体泄漏。