CN212202711U - 一种压力波在油液中传播速度的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压力波在油液中传播速度的测试装置。包括液压增压油路、测试油路、闭式加压单元、冷却单元和加热单元；液压增压油路包括系统油箱、主泵、远控卸载阀、比例伺服阀、电磁换向阀、蓄能器、第一热交换器和液压增压器，用于产生脉冲波。测试回路包括介质油箱、补油泵、液压钢管、液控单向阀和第二热交换器；闭式加压单元包括与介质油箱连通的辅助油箱、设置在油箱上的抽真空除气组件和第一截止阀；加热单元设置在介质油箱中。本实用新型中，设计有加热单元和冷却单元，对液压油的温度精确控制，精度控制在±1℃，在脉冲过程中被试液压钢管内的油液与介质油箱中油液进行交互，同时也对被试液压钢管中的油液温度实现了控制。

Description

一种压力波在油液中传播速度的测试装置

技术领域

本实用新型涉及液压检测装置技术领域，具体涉及一种压力波在油液中传播速度的测试装置。

背景技术

现有测量压力波在油液中的传播速度的装置存在的问题如下：

(1)产生的波形和频率不能调整和控制，不能用累计测量的结果求均值以提高检测精度。

(2)产生的压力波反射后有回波，对测量的压力波有干扰，从而降低了检测结果的准确性。

(3)不能测试油液在不同含气量、温度、压力时的压力波传播速度。

综上所述，急需一种压力波在油液中传播速度的测试装置以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种压力波在油液中传播速度的测试装置，以解决压力波在油液中的传播速度测量的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种压力波在油液中传播速度的测试装置，包括液压增压油路、测试油路、闭式加压单元、冷却单元和加热单元；

液压增压油路包括系统油箱、主泵、远控卸载阀、比例伺服阀、电磁换向阀、蓄能器、第一热交换器和液压增压器；主泵的出油口经过远控卸载阀与比例伺服阀的进油口连接；比例伺服阀的两个工作油口分别与电磁换向阀的压力油口和回油口连接；电磁换向阀的两个工作油口分别与液压增压器上对应的油口连接；蓄能器设置在远控卸载阀上；第一热交换器设置在比例伺服阀的回油管路上；第一热交换器与冷却单元连接；

测试回路包括介质油箱、补油泵、液压钢管、液控单向阀和第二热交换器；液压钢管两端分别与补油泵和液压增压器连接，液压增压器通过液压单向阀回油到介质油箱中；第二热交换器设置在液控单向阀的回油管路上；第二热交换器与冷却单元连接；

闭式加压单元包括与介质油箱连通的辅助油箱、设置在油箱顶部的抽真空除气组件和设置在系统油箱底部的第一截止阀；

加热单元设置在介质油箱中。

优选地，所述液压钢管两端固定设有压力传感器，两个压力传感器的间距为固定值，且小于液压钢管的长度。

优选地，所述液压钢管与液压增压器连接处设有第一温度传感器。

优选地，所述液压钢管两端分别采用液压软管与补油泵和液压增压器连接。

优选地，所述系统油箱和介质油箱中均设有第二温度传感器和液位传感器。

优选地，所述介质油箱按压力容器设计，采用全封闭的圆筒型结构。

优选地，所述介质油箱中上部设置观察窗，用于监测液位和油液中的气泡。

优选地，所述介质油箱上配置有第一安全阀，防止油箱超压。

优选地，所述抽真空除气组件包括依次连接的真空泵、过滤器和电动球阀；真空泵连接外部大气，电动球阀与介质油箱连接。

优选地，所述加热单元包括加热油泵、第一电磁阀和第二安全阀；加热油泵的出油口与第一电磁阀的进油口连通；第一电磁阀的出油口回油到介质油箱；第二安全阀设置在加热油泵和第一电磁阀之间。

优选地，所述冷却单元包括冷却水泵、第二截止阀、第二电磁阀、第三电磁阀和单向阀；冷却水泵的出水口与第二截止阀的进水口连通；第二截止阀的出水口分别于第二电磁阀和第三电磁阀的进水口连通，第二电磁阀的出水口与第一热交换器或第二热交换器连通，第三电磁阀的出水口回水到冷却水箱；单向阀设置在第二电磁阀和第三电磁阀的出水口之间。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型中，设计有加热单元和冷却单元，对液压油的温度精确控制，精度控制在±1℃，在脉冲过程中被试液压钢管内的油液与介质油箱中油液进行交互，同时也对被试液压钢管中的油液温度实现了控制。

(2)本实用新型油路中产生的压力波为脉冲波，对其频率和波形以及实验时间可精确控制，对压力波传播速度可以进行累计重复测量，再求平均值，从而提高了测量结果的准确度。

(3)本实用新型中设有多个压力传感器和温度传感器，被试液压钢管内的温度、压力都可进行精确测量，可以计算出不同温度、压力下压力波在油液中的传播速度。

(4)本实用新型中在被试液压钢管两端用柔性的耐高压液压软管连入装置，并将液压钢管固定在装置架上，减少了压力波反射后产生的回波现象，提高了检验结果的准确性。

(5)本实用新型中，介质油箱采用密封结构，同时设置了抽真空除气组件，从而大大降低了外界大气环境对测试结构的影响。可测试在不同含气量时压力波在油液中的传播速度。

(6)本实用新型装置通过外部连接高频率数据采集系统读取压力数值，精度等级达到0.1ms，完全满足测试的要求。本实用新型装置还可以做部分液压阀、液压缸、液压胶管、液压泵、液压马达的耐久性脉冲试验。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是一种压力波在油液中传播速度的测试装置结构示意图；

图2是闭式加压单元结构示意图；

图3是时间压力曲线图；

其中，1、系统油箱，2、主泵，3、远控卸载阀，4、比例伺服阀，5、电磁换向阀，6、蓄能器，7、第一热交换器，8、液压增压器，9、介质油箱，10、补油泵，11、液压钢管，12、液控单向阀，13、第二热交换器，14、辅助油箱，15、第一截止阀，16、压力传感器，17、第一温度传感器，18、第二温度传感器，19、液位传感器，20、安全阀，21、真空泵，22、过滤器，23、电动球阀，24、加热油泵，25、第一电磁阀，26、第二安全阀，27、冷却水泵，28、第二截止阀，29、第二电磁阀，30、第三电磁阀，31、单向阀，32、冷却水箱，33、液压软管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1～图3，一种压力波在油液中传播速度的测试装置，包括液压增压油路、测试油路、闭式加压单元、冷却单元和加热单元；

液压增压油路包括系统油箱1、主泵2、远控卸载阀3、比例伺服阀4、电磁换向阀5、蓄能器6、第一热交换器7和液压增压器8；主泵2的出油口经过远控卸载阀3与比例伺服阀4的进油口连接；比例伺服阀4的两个工作油口分别与电磁换向阀5的压力油口和回油口连接；电磁换向阀5的两个工作油口分别与液压增压器8上对应的油口连接；蓄能器6设置在远控卸载阀3上；第一热交换器7设置在比例伺服阀4的回油管路上；第一热交换器7与冷却单元连接；

测试回路包括介质油箱9、补油泵10、液压钢管11、液控单向阀12和第二热交换器13；液压钢管11两端分别通过液压软管33与补油泵10和液压增压器8连接，液压增压器8通过液压单向阀回油到介质油箱9中；第二热交换器13设置在液控单向阀12的回油管路上；第二热交换器13与冷却单元连接；

闭式加压单元包括与介质油箱9连通的辅助油箱14、设置在油箱顶部的抽真空除气组件和设置在系统油箱1底部的第一截止阀15；加热单元设置在介质油箱9中。

液压钢管11两端固定设有压力传感器16，两个压力传感器16的间距为固定值，且小于液压钢管11的长度。液压钢管11与液压增压器8连接处设有第一温度传感器17。

所述系统油箱1和介质油箱9中均设有第二温度传感器18和液位传感器19。

所述冷却单元包括冷却水泵27、第二截止阀28、第二电磁阀29、第三电磁阀30和单向阀31；冷却水泵27的出水口与第二截止阀28的进水口连通；第二截止阀28的出水口分别于第二电磁阀29和第三电磁阀30的进水口连通，第二电磁阀29的出水口与第一热交换器7或第二热交换器13连通，第三电磁阀30的出水口回水到冷却水箱32；单向阀31设置在第二电磁阀29和第三电磁阀30的出水口之间。

所述加热单元包括加热油泵24、第一电磁阀25和第二安全阀26；加热油泵24的出油口与第一电磁阀25的进油口连通；第一电磁阀25的出油口回油到介质油箱9；第二安全阀26设置在加热油泵24和第一电磁阀25之间。

本实施例是用来测量脉冲压力波在油液中的传播速度。其原理如图1所示。

被试液压钢管长度为5.2m，壁厚为3mm，内径为12mm，固定在两端的压力传感器间距为5m。介质油箱温度通过加热单元和冷却单元可调可控，精度可控制在±1℃。通过补油泵和单向阀以及液控单向阀，实现脉冲过程中被试液压钢管内的油液与介质油箱中的油液进行交互，从而实现对被试液压钢管内油液温度的控制。通过外部连接高频率数据采集系统，可以读取压力数值和温度数值。

压力波为脉冲波，产生压力波的具体原理为：首先启动主油泵，升压至试验规定的工作压力。在这个阶段，蓄能器充能，比例伺服阀工作在左位，电磁换向阀处于关闭状态，泵输出的流量不流入液压增压器及试验件，蓄能器到电磁换向阀这一段管路压为等于累输出的压力，流量为零；而电磁换向阀到试验件末端这一段管路的压力和流量均为零。接下来，由计算机发出控制信号，其频率按照试验规定来设置，控制电磁换向阀动作，工作在左位，使得蓄能器内的压为油经过比例伺服阀迅速流进增压器的低压腔，推动液压增压器的活塞迅速运动。从而在被试液压钢管内产生压力波。在压力测试点就可以测试到液压脉冲波的迹线。此时由于电磁换向阀尚未关闭，同时由于液压增压器活塞具有一定的阻尼系数及静摩擦，液压油具有粘性，使得脉冲波形经过衰减，之后仍可以维持在一定的压力下，这段压力称之为＂稳态工作压力＂，当达到控制信号的下降沿时电磁换向阀工作在右位，液压増压器的低压腔接通回油路，使得活塞退回至原位置，试验件的压力迅速下降到接近为零，以此反复。脉冲的波形采用方波，如图3所示：

如图2所示，介质油箱9采用封闭油箱，封闭油箱在液压系统工作时作为普通油箱，与油泵和系统回油接通在实行抽真空处理时作为真空容器，与真空除气装置接通。所述介质油箱9按压力容器设计，采用全封闭的圆筒型结构。

介质油箱9底部设置一截止阀用于液压系统加油、放油和向含气量检测仪器提供油样，顶部设置一截止阀用于系统放气。所述介质油箱9中上部设置观察窗，用于监测液位和油液中的气泡。

同时，为防止介质油箱超压，配置有第一安全阀20。液压系统中另配有一辅助油箱，与闭式油箱连通，在液压系统工作过程中用于调节的系统油量平衡，在抽真空处理中用于储存封闭油箱的多余油液。辅助油箱采用电动加载装置加载，主要由电机、齿轮组、丝杠组成，当活塞处于自由状态时能够对内部油液施加一定的压力，活塞外圈密封处理使油液与大气隔离。

所述抽真空除气组件包括依次连接的真空泵21、过滤器22和电动球阀23；真空泵21连接外部大气，电动球阀23与介质油箱9连接。

封闭的介质油箱充当真空容器。在完成温度调节、系统切换等准备后，可进行抽真空处理，包含以下几个步骤：

(1)、产生负压环境

关闭封闭油箱和辅助油箱间的截止阀，使用电动泵将封闭油箱内的油液泵入辅助油箱内。然后将辅助油箱的活塞限制在当前位置，并打开油箱间的截止阀，此时两个油箱的压力呈负压环境。由于油液压力降低，致使空气溶解过饱和，油液中多余的气体将逐渐释放出来。

(2)、抽真空除气

启动真空泵，然后操作电动球阀开启，油箱与真空泵连通，将油箱内的气体排出，使油箱的压力进一步降低。当油箱中的压力低于油气分离压时溶解的气体逐步分离出来，气体释放出来后立即被真空泵吸走。期间可以控制不同的抽真空时间，从而油液中的含气量也不同。

(3)、油液在真空环境中静置

由于油气分离和气泡完全析出液面的速度小于真空泵的抽气速度，而且若油箱内压力低于油液的饱和蒸气压将导致油液雾化，因此当检测到真空传感器的压力值过低时，立即操作电动球阀关闭，截断抽气回路，同时关闭真空泵。此时，让油液在真空环境中静置一段时间，气体将不断从油液中释放出来，油箱压力逐渐升高。

(4)、恢复油箱液位和压力

抽真空处理结束后，保持电动球阀关闭状态。取消辅助油箱内活塞的位置限制，在大气压力作用下，活塞缓慢回复至初始位置，此时封闭油箱内液位和压力恢复。期间通过外置的含气量检测仪检测含气量，从而实现不同含气量下的压力波传播速度检测。

压力波在油液中传播速度具体测试过程为：被试液压钢管内的脉冲最大压力值和频率都可调。通过设定一段时间内产生的压力脉冲波，测量这两点在产生脉冲波期间的压力值，绘制时间压力曲线图(省去部分曲线)。

如图3所示，A，B，C，D，E，F，G，H分别为同一压力值时，两条曲线所对应的时间点，其时间值分别为TA，TB，TC，TD，TE，TF，TG，TH，那么T₁＝TB-TA，T₂＝TD-TC，T₃＝TF-TE，T₄＝TH-TG。最后取平均值T＝(T₁+T₂+T₃+T₄)/4(可以根据需要取更多的值再计算，重复测量取均值从而结果更加准确)，而传播距离为5m(被试液压钢管的长度)，就可以得出压力波的传播速度c。

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

Claims (10)

1.一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，包括液压增压油路、测试油路、闭式加压单元、冷却单元和加热单元；

液压增压油路包括系统油箱(1)、主泵(2)、远控卸载阀(3)、比例伺服阀(4)、电磁换向阀(5)、蓄能器(6)、第一热交换器(7)和液压增压器(8)；主泵(2)的出油口经过远控卸载阀(3)与比例伺服阀(4)的进油口连接；比例伺服阀(4)的两个工作油口分别与电磁换向阀(5)的压力油口和回油口连接；电磁换向阀(5)的两个工作油口分别与液压增压器(8)上对应的油口连接；蓄能器(6)设置在远控卸载阀(3)上；第一热交换器(7)设置在比例伺服阀(4)的回油管路上；第一热交换器(7)与冷却单元连接；

测试回路包括介质油箱(9)、补油泵(10)、液压钢管(11)、液控单向阀(12)和第二热交换器(13)；液压钢管(11)两端分别与补油泵(10)和液压增压器(8)连接，液压增压器(8)通过液压单向阀回油到介质油箱(9)中；第二热交换器(13)设置在液控单向阀(12)的回油管路上；第二热交换器(13)与冷却单元连接；

闭式加压单元包括与介质油箱(9)连通的辅助油箱(14)、设置在油箱顶部的抽真空除气组件和设置在系统油箱(1)底部的第一截止阀(15)；

加热单元设置在介质油箱(9)中。

2.根据权利要求1所述的一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，所述液压钢管(11)两端固定设有压力传感器(16)，两个压力传感器(16)的间距为固定值，且小于液压钢管(11)的长度。

3.根据权利要求2所述的一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，所述液压钢管(11)与液压增压器(8)连接处设有第一温度传感器(17)。

4.根据权利要求3所述的一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，所述液压钢管(11)两端分别采用液压软管(33)与补油泵(10)和液压增压器(8)连接。

5.根据权利要求1所述的一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，所述系统油箱(1)和介质油箱(9)中均设有第二温度传感器(18)和液位传感器(19)。

6.根据权利要求5所述的一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，所述介质油箱(9)按压力容器设计，采用全封闭的圆筒型结构；介质油箱(9)中上部设置观察窗，用于监测液位和油液中的气泡。

7.根据权利要求6所述的一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，所述介质油箱(9)上配置有第一安全阀(20)，防止油箱超压。

8.根据权利要求1所述的一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，所述抽真空除气组件包括依次连接的真空泵(21)、过滤器(22)和电动球阀(23)；真空泵(21)连接外部大气，电动球阀(23)与介质油箱(9)连接。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，所述加热单元包括加热油泵(24)、第一电磁阀(25)和第二安全阀(26)；加热油泵(24)的出油口与第一电磁阀(25)的进油口连通；第一电磁阀(25)的出油口回油到介质油箱(9)；第二安全阀(26)设置在加热油泵(24)和第一电磁阀(25)之间。

10.根据权利要求9所述的一种压力波在油液中传播速度的测试装置，其特征在于，所述冷却单元包括冷却水泵(27)、第二截止阀(28)、第二电磁阀(29)、第三电磁阀(30)和单向阀(31)；冷却水泵(27)的出水口与第二截止阀(28)的进水口连通；第二截止阀(28)的出水口分别于第二电磁阀(29)和第三电磁阀(30)的进水口连通，第二电磁阀(29)的出水口与第一热交换器(7)或第二热交换器(13)连通，第三电磁阀(30)的出水口回水到冷却水箱(32)；单向阀(31)设置在第二电磁阀(29)和第三电磁阀(30)的出水口之间。

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