CN206208518U - 一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，包括型材桌子，以及设置于型材桌子上的硬试样组件、橡塑密封组件、高分辨原位实时检测组件、电液动力传动组件、旋转支撑组件和力检测组件，所述旋转支撑组件位于型材桌子上，所述橡塑密封组件与所述旋转支撑组件相连接；所述硬试样组件与所述橡塑密封组件相抵接，通过硬试样组件和橡塑密封组件的相对牵引转动，在硬试样组件上表面和橡塑密封组件外缘面对位时形成柔软密封牵引副；本实用新型通过试验数据和规律可以改进粘弹性固体与粗糙表面的摩擦润滑和接触粘附模型，提高橡塑密封系统可靠性、寿命与服役质量。

Description

一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置

技术领域

本实用新型涉及橡塑密封系统检测领域，具体涉及一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置。

背景技术

橡塑密封系统在复杂机械系统内进行高可靠往复或旋转运动时，可减少动力传输的能耗比与故障率，避免设备漏油、漏气、漏水。目前，重大装备的橡塑密封及其磨损润滑问题，人们往往觉得“微不足道”，关注甚少，而橡塑材料磨损、界面润滑及密封安全等，特别是重大装备的橡塑密封界面润滑规律模型、实时原位检测、润滑智能检测组件难题，仍未得到充分研究和讨论。由于粘弹性固体具有反光率差、特殊能量耗散、摩擦变形特性等，很难通过智能检测系统原位考察摩擦速度、运动类型、载荷、表面粗糙度、粘弹特性、振动、对摩副等对橡胶摩擦润滑膜的影响，缺少准确而又高精度的智能检测手段，导致了盲目开发的橡胶摩擦时面\线接触副的润滑计算模型及软件(涵盖水环境、油、固\液介质等不同工况)，关键难点和瓶颈就在于橡胶摩擦(随机粗糙表面)的润滑膜厚原位测量方法与仪器，此外，密封摩擦时的润滑界面调控技术与工艺都是研究难题。

虽然，申请号201210195042.6(公开号CN102706879A)的“一种用于唇形密封件的唇部表面质量检测系统”公开了检测橡塑密封件表面质量的系统；申请号201310334316.X(公开号CN103411761A)的“一种用于研究唇封寿命的测试实验台”公开了旋转过程中橡塑密封保压性能、寿命特征的实验台；申请号CN201510761782.5(公开号CN105257618A)“一种可测量往复密封活塞泄漏的封闭式油膜可视化装置”，有台面可视化机构和供油系统，模拟活塞杆的油膜密封；申请号CN201610073322.8(公开号CN105509970A)“一种活塞杆处密封油膜的可视化装置”，测量活塞杆密封的油膜界面。但是，还没有公开如何快捷获得橡塑密封系统润滑界面的智能检测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种运行平稳，控制过程简单、便捷高效，可考察摩擦速度、运动类型、载荷、表面粗糙度、纳米镀层薄膜、粘弹特性、振动、对摩副等对橡胶摩擦润滑膜的影响，通过试验数据和规律可以改进粘弹性固体与粗糙表面的摩擦润滑和接触粘附模型，提高橡塑密封系统可靠性、寿命与服役质量的塑密封系统润滑界面智能检测装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，包括型材桌子，以及设置于型材桌子上的硬试样组件、橡塑密封组件、高分辨原位实时检测组件、电液动力传动组件、旋转支撑组件和力检测组件，所述旋转支撑组件位于型材桌子上，所述橡塑密封组件与所述旋转支撑组件相连接；所述硬试样组件与所述橡塑密封组件相抵接，通过硬试样组件和橡塑密封组件的相对牵引转动，在硬试样组件上表面和橡塑密封组件外缘面对位时形成柔软密封牵引副；所述高分辨原位实时检测组件位于所述橡塑密封组件的下方；所述电液动力传动组件位于所述型材桌子上，且位于所述硬试样组件下方；所述力检测组件位于所述旋转支撑组件一侧；

所述硬试样组件包括矩形硬试样、与所述矩形硬试样下表面相连接的U型夹具和固定用的拓扑优化镂空槽口，所述固定用的拓扑优化镂空槽口设置在所述U型夹具一侧，所述固定用的拓扑优化镂空槽口设有多个且相互之间平行排列；所述U型夹具包括合金钢基体，以及位于所述合金钢基体上的U型夹具肋部、U型夹具螺纹孔、U型夹具油道、油道入口、油道出口和与所述矩形硬试样下表面相连接的凹座；所述油道入口依次连接有调节阀、过滤件和润滑剂罐体，所述油道出口依次连接有颗粒在线监测仪和空罐体；

所述橡塑密封组件外缘面底部和矩形硬试样上表面构成入口区楔形空间和出口区楔形空间；所述橡塑密封组件与硬试样组件的微间隙存在润滑多相介质；所述橡塑密封组件与所述硬试样组件之间存在相对运动；

所述硬试样组件的矩形硬试样的上表面顶部抵接在橡塑密封组件外缘面产生牵引速度值，所述电液动力传动组件调控所述牵引速度值；所述电液动力传动组件包括凸座，以及位于凸座上的低摩阻滑动部、耐腐蚀高强度丝杆、H型板和电液动力件，所述低摩阻滑动部设置于耐腐蚀高强度丝杆外围，且低摩阻滑动部和耐腐蚀高强度丝杆依次连接H型板和电液动力件；

所述旋转支撑组件包括加载L支架、Y型旋转支撑座、精密伺服电机、精密轴承和精密调节支撑座，所述加载L支架设置于所述Y型旋转支撑座的上方，所述精密伺服电机设置于所述Y型旋转支撑座的一侧，所述Y型旋转支撑座通过所述精密轴承与所述精密调节支撑座相连接；

所述力检测组件包括力传感器和力传感器夹具，所述力传感器设置于所述力传感器夹具上。

优选地，所述橡塑密封组件与硬试样组件微间隙存在的润滑多相介质为油液、水、高水基乳液、海水、泥浆、液体药剂、液体食品、压裂液或者含蜡原油等不同润滑多相介质。

优选地，所述橡塑密封组件为矩形密封件、碟形密封件、阶梯形密封件、隔莱圈、U形密封件、Y形密封件、V形密封件、星形密封件、组合密封件、O形圈或者柔性刷式密封件等组件。

优选地，所述高分辨原位实时检测组件使用单色光、白光、三色光、荧光、X射线光等光学组件，或者使用电磁探测组件、核磁共振探测组件、超声导波组件、电磁超声组件、太赫兹光学组件、多束激光、拉曼成像组件。

优选地，所述橡塑密封组件与所述硬试样组件之间的运动类型为往复运动、旋转运动、牵引滚动、滑滚复合式或者静态等不同的运动类型。

优选地，所述型材桌子包括面板、直角块、横梁和竖梁，所述面板设置于所述横梁上，所述直角块设置于所述面板的四个角上，所述竖梁设置于所述横梁的下方。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

(1)本实用新型可以为油液、水、高水基乳液、海水、泥浆、液体药剂、液体食品、压裂液、含蜡原油等不同润滑多相介质，模拟橡塑密封系统润滑界面服役环境；

(2)本实用新型工作时具有即时快速、动作精确的特性，从而能快速、精确地获得原位实时检测试验的结果，可通过不同外形和尺寸试样的橡塑密封组件、矩形硬试样、不同纳米镀层薄膜、不同密封接触载荷、不同密封牵引滚动速度、不同润滑多相介质及不同试样材料的不同结构的橡塑密封组件试验，可以考察摩擦速度、运动类型、载荷、表面粗糙度、粘弹特性、振动、对摩副等对橡塑密封系统润滑界面的影响；

(3)本实用新型通过试验数据和规律可以改进粘弹性固体与粗糙表面的摩擦润滑和接触粘附模型，提高橡塑密封系统可靠性、寿命与服役质量。

附图说明

图1为本实用新型桌面各组件的结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意图；

图3为本实用新型硬试样组件的结构示意图。

图中附图标记为：1、硬试样组件；11、矩形硬试样；12、U型夹具；121、U型夹具肋部；122、U型夹具螺纹孔；1231、U型夹具油道入口；1232、U型夹具油道出口；13、镂空槽口；14、合金钢基体；15、凹座；2、橡塑密封组件；21、V夹簧；3、高分辨原位实时检测组件；4、电液动力传动组件；41、低摩阻滑动部；42、耐腐蚀高强度丝杆；43、H型板；44、电液动力件；45、凸座；5、旋转支撑组件；51、加载L支架；52、Y型旋转支撑座；53、精密伺服电机；54、精密轴承；55、精密调节支撑座；6、力检测组件；61、力传感器；62、力传感器夹具；7、型材桌子；71、面板；72、直角块；73、横梁；74、竖梁。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1-3所示，一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，包括：硬试样组件1，所述硬试样组件1可以选择采用非透明材料或透明玻璃；橡塑密封组件2，抵接在所述硬试样组件1的矩形硬试样11上表面，所述硬试样组件的U型夹具12形成多个固定用的拓扑优化镂空槽口13；通过硬试样组件1和橡塑密封组件2的相对牵引转动，在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面对位时形成密封牵引副，而在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面完全脱离时，所述密封牵引副有界面润滑液体完整约束封闭。所述硬试样组件1由矩形硬试样11和与所述矩形硬试样11下表面相连接的U型夹具12及固定用的拓扑优化镂空槽口13构成，相邻的固定用的拓扑优化镂空槽口13之间平行排列；所述U型夹具12由U型夹具肋部121、U型夹具螺纹孔122、U型夹具油道123、油道入口1231、油道出口1232、合金钢基体14和与所述矩形硬试样11下表面相连接的凹座15构成，相邻的固定用的拓扑优化镂空槽口设置在所述U型夹具12合金钢基体12一侧。所述高分辨原位实时检测组件3设置在所述硬试样组件1和顶部抵接橡塑密封组件2的垂向下方空间或斜轴侧空间方向，所述硬试样组件1的矩形硬试样11上表面顶部抵接在橡塑密封组件2外缘面，所述硬试样组件1的矩形硬试样11下表面和底部空间或斜轴侧空间方向设置了所述高分辨原位实时检测组件3。所述高分辨原位实时检测组件3可使用但不限于单色光、白光、三色光、荧光、X射线光等光学组件，可以想到的，或使用电磁探测组件、核磁共振探测组件、超声导波组件、电磁超声组件、太赫兹光学组件、多束激光、拉曼成像组件等。所述高分辨原位实时检测组件3设置在所述矩形硬试样11和顶部抵接橡塑密封组件2的垂向下方空间或斜轴侧空间方向，所述矩形硬试样11上表面和顶部抵接橡塑密封组件2外缘面构成了所述垂向往上或斜轴侧空间方向的高分辨原位实时检测组件3的工作区域。进一步地，在本实用新型中，U型夹具12、U型夹具肋部121、U型夹具螺纹孔122、U型夹具油道123、油道入口1231、油道出口1232、合金钢基体14和与所述矩形硬试样11下表面相连接的凹座15及所述的矩形硬试样11上表面，共同构成了润滑介质完整的流通渠道，同时稳定可靠的被所述矩形硬试样11上表面和顶部抵接橡塑密封组件2外缘面共同卷吸至橡塑密封狭窄界面，运动时密封狭窄界面也即所述高分辨原位实时检测组件3的聚焦视野工作区域。

如图3所示，U型夹具12、U型夹具肋部121、U型夹具螺纹孔122、U型夹具油道123、油道入口1231、油道出口1232、合金钢基体14和与所述矩形硬试样11下表面相连接的凹座15及所述的矩形硬试样11上表面，共同构成了润滑介质完整的流通渠道，油道入口1231、润滑剂罐体、过滤件、调节阀可以调控进入润滑介质流通渠道的流量和颗粒尺寸分布范围，而油道出口1232、颗粒在线监测仪可以实时获得润滑剂颗粒情况、分布规律数据，油道出口1232、颗粒在线监测仪流经的液体被引导至空罐体。

如图1所示，所述橡塑密封组件2与硬试样组件1之间的运动类型，可包括了往复运动、旋转运动、牵引滚动、滑滚复合式、静态等不同的橡塑密封类型。

如图3所示，油道出口1232、颗粒在线监测仪可以高分辨率地实时获得润滑剂数据，可以想到的，实时获得润滑剂的颗粒数量、分布形态、磨粒形貌、粘度、含水率、酸度、碱度等，在此不再详述。

如图3所示，该实施方式提供一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，在具体的实施例中，可选择使用油液、水、高水基乳液、海水、泥浆、液体药剂、液体食品、压裂液、含蜡原油等不同润滑多相介质，通过不同外形和尺寸试样的所述橡塑密封组件2、所述矩形硬试样11、不同纳米镀层薄膜、不同密封接触载荷、不同密封牵引滚动速度、不同润滑多相介质及不同试样材料的不同结构的橡塑密封组件2试验，考察摩擦速度、运动类型、载荷、表面粗糙度、纳米镀层薄膜、粘弹特性、振动、对摩副等对橡塑密封系统润滑界面和污染颗粒的影响规律。电液动力传动组件4，设置在所述硬试样组件1一侧提供了所述硬试样组件1和所述矩形硬试样11的往复运动速度，所述硬试样组件1至少具有了矩形硬试样11、U型夹具12及固定用的拓扑优化镂空槽口13，电液动力传动组件4调控了所述硬试样组件1的矩形硬试样11上表面顶部抵接在橡塑密封组件2外缘面的牵引速度值。在本实用新型中，所述电液动力传动组件4，包括了低摩阻滑动部41、耐腐蚀高强度丝杆42、H型板43、电液动力件44、凸座45。

旋转支撑组件5，所述旋转支撑组件设置在所述硬试样组件1另一侧，橡塑密封组件2的不同旋转动作由所述旋转支撑组件5提供。在本实用新型中，所述旋转支撑组件5，至少包括了加载L支架51、Y型旋转支撑座52、精密伺服电机53、精密轴承54、精密调节支撑座55。

力检测组件6，所述力检测组件6设置在所述旋转支撑组件5一侧，橡塑密封组件2的不同旋转动作密封界面由所述力检测组件6原位实时获得力变化规律。在本实用新型中，所述力检测组件6，至少包括了力传感器61、力传感器夹具62。

型材桌子7，所述旋转支撑组件5设置在所述型材桌子7上表面，所述垂向聚焦向上布置的高分辨原位实时检测组件3设置在所述型材桌子7下部空间。在本实用新型中，所述型材桌子7，至少具有面板71、直角块72、横梁73、竖梁74。

本实用新型提出的一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置原位实时检测试验的结果，可通过不同外形和尺寸试样的橡塑密封组件2、矩形硬试样11、不同纳米镀层薄膜、不同密封接触载荷、不同密封牵引滚动速度、不同运动类型、不同润滑多相介质及不同试样材料的不同结构的橡塑密封组件2试验，模拟橡塑密封系统润滑界面服役工况，可以考察摩擦速度、运动类型、载荷、表面粗糙度、纳米镀层薄膜、粘弹特性、振动、对摩副等对橡塑密封系统润滑界面的影响，通过试验数据和规律可以改进粘弹性固体与粗糙表面的摩擦润滑和接触粘附模型，提高橡塑密封系统可靠性、寿命与服役质量。

实施方式2

如图1所示，该实施方式提供一种包括实施方式1中的一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面对位时形成密封牵引副，而在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面完全脱离时，所述高分辨原位实时检测组件3将可能聚焦失效停机且无法获得数据。在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面对位时形成密封牵引副，所述电液动力传动组件4的低摩阻滑动部41、耐腐蚀高强度丝杆42、H型板43、电液动力件44、凸座45，低摩阻滑动部41可平行的带动矩形硬试样11往复运动，低摩阻滑动部41和矩形硬试样11往复运动速度可以通过电液动力件44主动的调控。在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面对位时形成密封牵引副有不同密封载荷，所述旋转支撑组件5和加载L支架51、Y型旋转支撑座52、精密伺服电机53、精密轴承54、精密调节支撑座55，加载L支架51直接将不同密封载荷施加在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面之间，精密伺服电机53可调控橡塑密封组件2的牵引转动速度，精密伺服电机53则根据相应的速度要求变化通过电路控制完成，控制简单，从而能将矩形硬试样11与橡塑密封组件2之间的界面牵引速度控制在理想的预定范围，且运行平稳。

如图1-2所示，该实施方式提供一种包括实施方式1中的一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面对位时形成密封牵引副，所述橡塑密封组件2外缘面底部和矩形硬试样11上表面构成了入口区楔形空间和出口区楔形空间，在入口区楔形空间被卷吸得到不同体积的油液、水、高水基乳液、海水、泥浆、液体药剂、液体食品、压裂液、含蜡原油等不同润滑多相介质，模拟橡塑密封系统润滑界面服役环境。所以，本实用新型提出的一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，可通过不同外形和尺寸试样的橡塑密封组件2、矩形硬试样11、不同密封接触载荷、不同密封牵引滚动速度、不同润滑多相介质及不同试样材料的不同结构的橡塑密封组件2试验，模拟橡塑密封系统润滑界面服役工况，可以考察摩擦速度、运动类型、载荷、表面粗糙度、纳米镀层薄膜、粘弹特性、振动、对摩副等对橡塑密封系统润滑界面的影响，通过试验数据和规律可以改进粘弹性固体与粗糙表面的摩擦润滑和接触粘附模型，提高橡塑密封系统可靠性、寿命与服役质量。

如图1所示，需要补充的是，一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，橡塑密封组件2与矩形硬试样11密封界面之间的不同密封接触载荷、不同密封牵引滚动速度、不同运动类型、不同润滑多相介质等具体步骤已在实施方式1中详细描述，在此不重述。

可以想到的，所述橡塑密封组件2还可以为矩形密封件、碟形密封件、阶梯形密封件、隔莱圈、U形密封件、Y形密封件、V形密封件、星形密封件、组合密封件、O形圈、柔性刷式密封件等等，不再详述。

实施方式3

如图1-2所示，该实施方式提供一种包括实施方式1中的一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面对位时形成密封牵引副，如图1所示，需要补充指出的是，加载L支架51直接将不同密封载荷施加在矩形硬试样11上表面和橡塑密封组件2外缘面之间，精密伺服电机53可调控橡塑密封组件2的牵引转动速度，该实施方式中可选择关闭精密伺服电机53而完成单独的橡塑密封组件2往复滑动摩擦，最直接模拟了油缸、压裂液井筒、活塞、智能完井封隔胶筒或者智能管道机器人橡胶圈等往复密封纯滑动过程对摩副，控制简单。

如图1、图2所示，需要补充的是，在一种具体的实施例，一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，橡塑密封组件2与矩形硬试样11密封界面之间的不同密封件、不同密封接触载荷、不同密封牵引滚动速度、不同运动类型、不同润滑多相介质等具体步骤已在实施方式1中也详细描述，在此不重述。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，其特征在于，包括型材桌子，以及设置于型材桌子上的硬试样组件、橡塑密封组件、高分辨原位实时检测组件、电液动力传动组件、旋转支撑组件和力检测组件，所述旋转支撑组件位于型材桌子上，所述橡塑密封组件与所述旋转支撑组件相连接；所述硬试样组件与所述橡塑密封组件相抵接，通过硬试样组件和橡塑密封组件的相对牵引转动，在硬试样组件上表面和橡塑密封组件外缘面对位时形成柔软密封牵引副；所述高分辨原位实时检测组件位于所述橡塑密封组件的下方；所述电液动力传动组件位于所述型材桌子上，且位于所述硬试样组件下方；所述力检测组件位于所述旋转支撑组件一侧；

所述硬试样组件包括矩形硬试样、与所述矩形硬试样下表面相连接的U型夹具和固定用的拓扑优化镂空槽口，所述固定用的拓扑优化镂空槽口设置在所述U型夹具一侧，所述固定用的拓扑优化镂空槽口设有多个且相互之间平行排列；所述U型夹具包括合金钢基体，以及位于所述合金钢基体上的U型夹具肋部、U型夹具螺纹孔、U型夹具油道、油道入口、油道出口和与所述矩形硬试样下表面相连接的凹座；所述油道入口依次连接有调节阀、过滤件和润滑剂罐体，所述油道出口依次连接有颗粒在线监测仪和空罐体；

所述橡塑密封组件外缘面底部和矩形硬试样上表面构成入口区楔形空间和出口区楔形空间；所述橡塑密封组件与硬试样组件的微间隙存在润滑多相介质；所述橡塑密封组件与所述硬试样组件之间存在相对运动；

所述硬试样组件的矩形硬试样的上表面顶部抵接在橡塑密封组件外缘面产生牵引速度值，所述电液动力传动组件调控所述牵引速度值；所述电液动力传动组件包括凸座，以及位于凸座上的低摩阻滑动部、耐腐蚀高强度丝杆、H型板和电液动力件，所述低摩阻滑动部设置于耐腐蚀高强度丝杆外围，且低摩阻滑动部和耐腐蚀高强度丝杆依次连接H型板和电液动力件；

所述旋转支撑组件包括加载L支架、Y型旋转支撑座、精密伺服电机、精密轴承和精密调节支撑座，所述加载L支架设置于所述Y型旋转支撑座的上方，所述精密伺服电机设置于所述Y型旋转支撑座的一侧，所述Y型旋转支撑座通过所述精密轴承与所述精密调节支撑座相连接；

所述力检测组件包括力传感器和力传感器夹具，所述力传感器设置于所述力传感器夹具上。

2.根据权利要求1所述的橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，其特征在于，所述橡塑密封组件与硬试样组件微间隙存在的润滑多相介质为油液、水、高水基乳液、海水、泥浆、液体药剂、液体食品、压裂液或者含蜡原油。

3.根据权利要求1所述的橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，其特征在于，所述橡塑密封组件为矩形密封件、碟形密封件、阶梯形密封件、隔莱圈、U形密封件、Y形密封件、V形密封件、星形密封件、组合密封件、O形圈或者柔性刷式密封件。

4.根据权利要求1所述的橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，其特征在于，所述高分辨原位实时检测组件使用单色光、白光、三色光、荧光、X射线光，或者使用电磁探测组件、核磁共振探测组件、超声导波组件、电磁超声组件、太赫兹光学组件、多束激光、拉曼成像组件。

5.根据权利要求1所述的橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，其特征在于，所述橡塑密封组件与所述硬试样组件之间的运动类型为往复运动、旋转运动、牵引滚动、滑滚复合式或者静态。

6.根据权利要求1所述的橡塑密封系统润滑界面智能检测装置，其特征在于，所述型材桌子包括面板、直角块、横梁和竖梁，所述面板设置于所述横梁上，所述直角块设置于所述面板的四个角上，所述竖梁设置于所述横梁的下方。