CN218271743U - 一种新型高压氢气疲劳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型高压氢气疲劳机；其中油箱的出油路通过液压泵和比例换向阀相连，油箱的回油路与比例换向阀直接相连；增压缸的两个油路接口也与比例换向阀相连；气源接口依次通过截止阀和单向阀与增压缸的气路入口相连；增压缸的气路出口同时与待测产品和压力传感器相连。本实用新型测试的介质可为氢气，也可以为其他气体，且不受压力限制要求；同时大大节约了气源供气的耗量，实验时无需大量的供气，间接提高了疲劳机的使用安全。

Description

一种新型高压氢气疲劳机

技术领域

本实用新型涉及由液压装置产生的机械应力测试固体材料的强度特性技术领域，特别是氢用产品的高压疲劳测试，用于微小容积产品的高压氢气疲劳测试。

背景技术

高压氢用产品如氢用阀门、氢用爆破片等，由于容积较小，在进行产品疲劳寿命检测时，测试压力的上下限压力值不易精确控制。传统氢气疲劳试验机一般采用充气-放气-充气的重复方式来进行，无法对疲劳过程中的升压降压速率进行控制，且泄放掉的氢气一般直接泄放至大气中，回收利用成本较高。传统氢气疲劳试验机，一般需要配置高压氢气专用增压设备和储备足够量的氢气，需要多个集装格提供氢气。设备成本高，疲劳速率不易调整，安全系数较低。

针对这一问题，我们提出了一种新型高压氢气疲劳机，专门针对微小容积的阀门和爆破片等产品进行压力疲劳测试。

实用新型内容

针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种新型高压氢气疲劳机，其特征在于，包括：油箱、液压泵、比例换向阀、增压缸、单向阀、截止阀、气源接口、待测产品和压力传感器；其中油箱的出油路通过液压泵和比例换向阀相连，油箱的回油路与比例换向阀直接相连；增压缸的两个油路接口也与比例换向阀相连；气源接口依次通过截止阀和单向阀与增压缸的气路入口相连；增压缸的气路出口同时与待测产品和压力传感器相连。

液压泵、比例换向阀、截止阀和压力传感器均与控制系统相连。

增压缸的两个油路接口为液压驱动端，增压缸的气路入口和气路出口为氢气压缩端，液压驱动端为大头，氢气压缩端为小头；液压缸液压驱动端的压力与氢气压缩端的最大增压压力取决于液压驱动端和氢气压缩端两头活塞面积的比值。

单向阀与增压缸的气路入口的管路上，还并联有泄压阀。

泄压阀与控制系统相连。

气源接口与氢气供气相连。

液压泵与比例换向阀之间的管路上还设有蓄能器。

本实用新型的有益效果在于：

1.结构简单，各部分加工工艺较为成熟，加工方式简单，便于安装；且实用性高，尤其适用于微小容积氢气产品的压力疲劳测试。

2.测试的介质可为氢气，也可以为其他气体，且不受压力限制要求；测试时间不受限制。

3.大大节约了气源供气(氢气)的耗量，实验时无需大量的供气，间接提高了疲劳机的使用安全。

附图说明

图1为本实用新型一种新型高压氢气疲劳机实施例的结构示意图；

其中：1—油箱；2—液压泵；3—蓄能器；4—比例换向阀；5—增压缸；6—单向阀；7—截止阀；8—气源接口；9—泄压阀；10—待测产品；11—压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示的本实用新型实施例，包括：油箱1、液压泵2、蓄能器3、比例换向阀4、增压缸5、单向阀6、截止阀7、气源接口8、泄压阀9、待测产品10和压力传感器11；其中油箱1的出油路通过液压泵2和比例换向阀4相连，油箱1的回油路与比例换向阀4直接相连；增压缸5的两个油路接口也与比例换向阀4相连；气源接口8依次通过截止阀7和单向阀6与增压缸5的气路入口相连；增压缸5的气路出口同时与待测产品10和压力传感器11相连；压力传感器11用于对待测产品10进行压力的实时监测；油箱用于提供液压油，增压缸由油压来驱动，液压泵将液压油增压至所需的液压压力，比例换向阀用于控制液压增压缸的往复运动，从而实现压力的精确控制。

增压缸5采用大小头结构设计，液压驱动端为大头，氢气压缩端为小头；因此增压缸5的两个油路接口为液压驱动端，增压缸5的气路入口和气路出口为氢气压缩端；压驱动端采用大头低压力的油压来驱动，氢气压缩端采用小头高压力的结构，通过压缩端容积和产品容积的总容积变化，实现待测产品氢气压力的升降。液压缸液压驱动端的压力与氢气压缩端的最大增压压力取决于液压驱动端和氢气压缩端两头活塞面积的比值；从而，通过增压缸5中柱塞的往复运动，实现待测产品的升降压控制。

单向阀6与增压缸5的气路入口的管路上，还并联有泄压阀9；

控制系统(图中未示出)与液压泵2、比例换向阀4、截止阀7、泄压阀9和压力传感器11相连；控制系统控制比例换向阀4，使得比例换向阀4具有流量调节的功能，可以控制液压增压缸的运动快慢，从而实现疲劳机疲劳速率的调节。

在本实施例中，控制系统采用研华610系列控制系统+西门子PLC控制系统，并外接17寸显示器；比例换向阀4采用rexroth品牌4W系列防爆电液换向阀；

在本实施例中，气源接口8与氢气供气相连；

在本实施例中，液压泵2与比例换向阀4之间的管路上还设有蓄能器3，蓄能器用于稳定所需的液压压力；

设计时，先确定待测产品的容积V₁，氢气疲劳测试的上限压力值P₁和下限压力值P₂；然后选取氢气疲劳机增压缸的氢气压缩端的有效容积V₂，应满足V₂≥1.5×(P₁-P₂)×V₁÷P₂，取1.5倍为系数；再根据氢气疲劳测试压力的上限压力值P₁，选取合适的液压缸驱动端和压缩端的面积比和驱动的液压压力值。同时根据疲劳速率选配合适流量和压力的液压泵，匹配一定容积的油箱。安装后将数据通过外接设备输入到控制系统内。具体的：待测产品容积为1L，疲劳上限压力为80MPa，疲劳下限压力为40MPa，疲劳速率为1～8cycles/min。设计计算合适的增压缸的氢气压缩端的有效容积V₂≥1.5×(P₁-P₂)×V₁÷P₂＝1.5×(80-40)×1÷40＝1.5L，因此增压缸的氢气压缩端有效容积设计为1.5L。根据上限压力80MPa，选用合适的液压增压缸驱动端的液压压力，选用20MPa液压压力作为驱动端压力。液压增压缸驱动端与压缩端的面积比(增压比)为80：20＝4：1。液压增压缸活塞往复速率推荐选用0.1m/s，按照最大8cycles/min来计算，液压增压缸的行程为0.38m，增压缸的氢气压缩端缸径为71mm，增压缸的液压驱动端缸径为142mm，驱动端液压流量为92L/min。

试验时，先将液压增压缸的氢气压缩端移动到最大有效容积位置，并充入下限压力值P₂的氢气至氢气压缩端和待测产品内。

通过控制程序预先设置好疲劳试验机的上下限压力值，疲劳速率，升降压速率等参数。

启动控制系统，控制系统根据相关参数自动控制液压增压缸的往复运动速率和换向频次，从而实现了待测产品的氢气疲劳试验。

疲劳试验机通过压力传感器实时监测疲劳试验过程中的数据，并记录疲劳试验的曲线和疲劳次数，到达设定的疲劳次数后，自动停止试验。试验过程中，如试验数据异常，自动报警或停机。

Claims (7)

1.一种新型高压氢气疲劳机，其特征在于，包括：油箱(1)、液压泵(2)、比例换向阀(4)、增压缸(5)、单向阀(6)、截止阀(7)、气源接口(8)、待测产品(10)和压力传感器(11)；其中油箱(1)的出油路通过液压泵(2)和比例换向阀(4)相连，油箱(1)的回油路与比例换向阀(4)直接相连；增压缸(5)的两个油路接口也与比例换向阀(4)相连；气源接口(8)依次通过截止阀(7)和单向阀(6)与增压缸(5)的气路入口相连；增压缸(5)的气路出口同时与待测产品(10)和压力传感器(11)相连。

2.根据权利要求1所述的一种新型高压氢气疲劳机，其特征在于，液压泵(2)、比例换向阀(4)、截止阀(7)和压力传感器(11)均与控制系统相连。

3.根据权利要求1或2之一所述的一种新型高压氢气疲劳机，其特征在于，增压缸(5)的两个油路接口为液压驱动端，增压缸(5)的气路入口和气路出口为氢气压缩端，液压驱动端为大头，氢气压缩端为小头；液压缸液压驱动端的压力与氢气压缩端的最大增压压力取决于液压驱动端和氢气压缩端两头活塞面积的比值。

4.根据权利要求1所述的一种新型高压氢气疲劳机，其特征在于，单向阀(6)与增压缸(5)的气路入口的管路上，还并联有泄压阀(9)。

5.根据权利要求1所述的一种新型高压氢气疲劳机，其特征在于，泄压阀(9)与控制系统相连。

6.根据权利要求1所述的一种新型高压氢气疲劳机，其特征在于，气源接口(8)与氢气供气相连。

7.根据权利要求1所述的一种新型高压氢气疲劳机，其特征在于，液压泵(2)与比例换向阀(4)之间的管路上还设有蓄能器(3)。

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