SU1580196A1 - Стенд дл натурных испытаний уплотнений подвижных соединений Л.В.Карсавина - В.И.Никитушкина - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контролю износа и разрушений уплотнений при возвратно-поступательном движении и позвол ет расширить технологические возможности путем обеспечени  натурных циклов нагружени . Сущность: стенд содержит корпус, установленный в нем соосно с корпусом поршень с гнездами дл  уплотнений, систему подачи контрольной среды в полость между гнездами, систему регистрации утечки контрольной среды и средство перемещени  поршн . Поршень выполнен с осевым сквозным каналом и с кольцевой проточкой на первом торце, сообщенной с каналом, второй торец поршн  подпружинен относительно корпуса, средство перемещени  поршн  выполнено в виде источника давлени , линии слива, заслонки, пружины и шайбы с центральным отверстием. Система подачи контрольной среды выполнена в виде двух втулок, кажда  из которых неподвижно установлена на поршне между его соответствующим торцом и гнездом с образованием зазора относительно последнего и образует герметичную полость в зоне контакта с внутенней поверхностью корпуса. Стенд снабжен предохранительным клапаном, установленным параллельно с дифманометром. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  исследовани  износа и разрушений уплотнений при возвратно-поступательном движении. Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей путем обеспечени  натурных циклов нагружени  уплотнений.

На чертеже изображена схема стенда дл  нйтурных испытаний уплотне-i ний подвижных соединений.

Стенд содержит полый корпус 1 с каналом 2 и первой магистралью 3 соответственно давлений входа и выхода. Каналы 4 и 5 высокого давлени  соединены с кольцевыми проточками . Ь и 7 первой втулки 8. Последн  , а также втора  втулка 9, испытуемые уплотнени  10 подвижных соединений, например различные манжеты и кольца из синтетических материалов и металла , разделительные втулки 11 уста- новлены соосно с поршнем 12. Последний установлен в корпусе 1 соосно с ним и выполнен со сквозным центральным каналом 13, между втулками 8 и 9 и гнездами дл  испытуемых уплотнс- ний 10 образованы изолированные кольцевые полости 14 и 15 соответственно Продольные каналы 16 и 17, выполненные в поршне 12, одним концом через радиальные каналы 18 и 19 первой втулки 8 сообщены е проточками 6 и 7 а другим - через отверсти  20 втулок 11 - с изолированными кольцевыми полост ми 14 и 15.,Боковой дополнительный канал 21, выполненный в поршне 12, соедин ет изолированную полость 7.2 между гнездами уплотнений 10 с каналом 13 и магистралью 3. Крепежный элемент 23 соедин ет все

элементы, собранные на поршне 12, кольцева  проточка 24 выполнена в первом торце поршн  12.. Заслонка 25, перекрывающа  канал 13 и кольцевую проточку 24, размещена во второй полости 26 корпуса 1, а сам поршень 12 - в первой полости. Регулируема  пружина 27 (элементы регулировани  не обозначены) концевыми витками жестко закреплена с заслонкой 25 и шайбой 28, герметично установленой в корпусе 1, причем между наружным и внутренним диаметрами пружины 27, заслонкой 25 к корпусом 1 образованы большие кольцевые зазоры айв, исключающие взаимные сухие трени  пружины 27, заслонки 25 и стенок полости 26 корпуса 1. Полость 29 первой втулки 8 сообщена с полостью 26. Силова  пружина 30 размещена в полости 31 корпуса 1, усилием которой поршень 12 пригнан к шайбе 28. Втора  маг. 32, вход которой соединен с разветвл ющимс  каналом 33, кажда  из ветвей которого через каналы 34 и 35 сообщена с прб- точками 6 и 7 втулки 8, выходом соединена с полостью 26. Выход расходомера 36 соединен с входом второй магистрали 32. а вход - с каналом 37 высокого давлени  стенда. Регулируемый дроссель 38 установлен в канале 2 давлени  входа. Запорные эл.р.- менты 39 установлены в каналах 4,5, 34 и 35 и.на магистрали 32, Приборы 40 предназначены дл  измерени  давлени  (например, манометры), прибор 41 - дл  регистрации и записи числа импульсов давлений (циклов возвратно-поступательных перемещений испытуемых уплотнений 10) в полости 26, датчик 42 -дли измерени  темпер

J1

туры (и записи) испытаний и включен непосредственно в зону испытуемых уплотнений 10. Дифманометр A3 соеди нел через импульсные линии 44 и 45 соответственно с первой магистралью 3 и входом второй Maiистрали 32. Стабилизатор 46 давлени  установлен в канале 2. Насос 47 соединен с резервуаром 48 рабочей жидкости. Регул торы 49 и 50 соответственно плюсовой и минусовой темпе ратур испытаний, i, редукционные клапаны 51 и 52 соответственно давлений выхода высокого и входа установлены на магистрали 3. Предохранительный клапан 53 установлен параллельно дифманометру 43 и на участках 54 и 55 магистрали 3. Фильтры 56 установлены на первой магистрали 3. Кожух 57, в котором размещен корпус 1 с образованием зам утого кругового зазора 58, заполнен возду

окружающей среды на процесс испытаний . При этом между высоким, входным , выходным и низким давлени ми существует зависимость, при которой

РЙЧС РВ PBt(v РНИЗК, 1 Де Р киэк давление в трубопроводах, сообщенных с атмосферой.

Стенд содержит также запорные элементы,39, установленные на участках 59-61 магистрали 3, и объедин ющий канал и канал 62, образующие 1 параллельную ветвь магистрали 3.

Стенд работает следующим образом

Поршень 12 с собранными втулками 8 и 9, испытуемыми уплотнени ми 10 и втулками 11 закрепл етс  элементом 23, вставл етс  со стороны первой магистрали 3 в корпус 1 и пружиной 30 пригон етс  к шайбе 28. При этом центральный канал 13 и проточка 24 поршн  12 перекрываютс  торцом заслонки 25, взвешенной относительно поршн  12 посредством пружины 27 с регулируемым нат гом (не обозначено). При нулевом давлении в канапе 2 и полости 26 поршень 12 занимает указанное положение (насос 47 выключен). При включении насоса 47 на участке 54 устанавливаетс  высокое давление, величина которого задаетс  редукционным клапаном 52. При этом открываютс  запорные элементы 39 в каналах 4 и 5 ;и давление через проточки 6 и 7 и каналы 18 и 19 втулки 8 нагружает продольные каналы 16 и 17 поршн  12, через от0

196

5

0

5

0

5

26,

5

5

0

6

версти  20 втулки 11 нагружаютс  независимо замкнутые полости 14 и 15 Далее давление входа (редуцирован- ное) по каналу 2 нагружает полость корпуса 1. При этом магистраль 32 перекрыта запорным элементом 39, а запорные элементы 39 каналов 34 и 35 также закрыты. Давление в полост х 26 и 29 начинает расти, так как заслонка 25 перекрывает центральный канал 13 поршн  12 и он, сжима  силовую пружину 30, начинает перемещатьс  вниз. Скорость перемещени  поршн  12 вниз регулируетс  расходом рабочей жидкости в полость 26 через регулируемый дроссель 38 канала 2. Пружина 27 начинает работать на сжатие (ее концевые витки закреплены с заслонкой 25 и шайбой 28). При этом заслонка 25 прижата торцом к торцу поршн  12 с усилием , равным действию перепада давлени  Р Р gx РЙК на площадь сечени  проточки 24. При определенном ходе поршн  12 вниз, что определ етс  регулированием жесткости пружины (не показано), пружина 27 развивает усилие, достаточное, чтобы преодолеть силу прижати  заслонки 25 к поршню 12 и отрывает ее от него. При этом пружина 27 возвращает заслонку

25в положение, близкое к исходному, но несколько ниже, чем при нулевом давлении в системе. Давление в по- логт х 26 и 29 ptзкс снижаетс ,

так как через канал 13 идет расход из полостей 26 и 29 в полость 31 давлени  выхода. Перепад давлени  на поршне 12 выравниваетс , и он усилием пружины 30 возвращаетс  вверх, где поршень 12 м гко встречаетс  с заслонкой 25, и его канал 13 вновь перекрываетс . При этом втулка 8 не доходит до жесткого упора в шайбу 28, так как давление в полост х

26и 29 вновь возрастает, поршень 12 останавливаете 1, и цикл повтор етс  автоматически с частотой, пропорциональной расходу через дроссель 38

в полости 26 и 29. Рабоча  жидкость через магистраль 3 давлени  выхода, величина которого определ етс  редукционным клапаном 51, возвращаетс  через открытый запорный элемент 39 участка 55 в резервуар 48, и из него вновь нагнетаетс  насосом 47 в участок 54 высокого давлени , и т.д. При этом рабоча  жидкость с давлением

выхода через боковой дополнительный канал 21, соединенный с каналом 13 поршн  12, нагружает независимую полость 22 испытуемых уплотнений 10. Перепад рабочих давлений на испытуемых уплотнени х 10 регулируетс  на дифманометре 43 при открытых запорных элементах 39 в импупьсной линии 44 и каналах 34 и 35, при закрытом запорном элементе 39 канала 37 и магистрали 32. При этом предохранительный элемент 53 дифманометра 43 срабатывает при возможных односторон них перегрузках и выравнивает давление в лини х 44 и 45,предохран   дифмано- метр 43 от разрушений.Таким образом, осуществл етс  испытание уплотнений 10 при посто нных перепадах давлений Р Pgx - P6t(X. При этом температура рабочей среды-испытаний (плюсова  или минусова ) обеспечиваетс  соответствующими регул торами 49 ипи 50. Так, например, при плюсовых температурах регул тор 50 системой запорных элементов 39 участка 54 отключаетс  и необходимый расход высокого давлени  идет через регул тор 49 плюсовой температуры. При этом запорный элемент 39 участка 55 зак- рыт, а участок 59 открыт и расход поступает непосредственно в участок 55 насос аЈ7, а из него через открытый запорный элемент 39 участка 60 - в участок 61 и из него через открытый запорный элемент 39 участка 61 поступает в участок 54 рысокого давлени , и т.д. При этом запорный элемент 39 канала 37 закрыт. При минусовых испытани х регул тор 49 выключаетс  (не показано), запорные . элементы 39 каналов 37 и участков 6 60 и 55 закрыты.

При имитации пульсирующих перепадо давлений на испытуемых уплотнени х 10 закрываютс  запсоные элементы 39 каналов 4 и 5 корпуса 1 и открываетс  запорный эпемент 39 магистрали 32. Пульсирующее давление полости 26 через канал 33 и открытые запорные эле- менты 39 каналов 34 и 35 нагружает проточки 6 и 7, каналы 18,19,15 и 1 и полости 14 и 15 испытуемых уплотнений 10, При этом запорный элемент 39 на выходе расходомера 36 закрыт. Величина давлени  в магистрал х 3 и 32 (полост х 14 и 15 испытуемых уплотнений 10) регистрируетс  приборами 40 давлений.

JQ , 20 25 30 Q ,

,. „

55

Регистраци  температуры осуществл етс  через датчик 42 температуры. Частота циклов и их число регистрируютс  и записываютс  на приборе 41, датчик которого включен t полост 26 (через магистраль 32). Работоспособность уплотнений оцениваетс  по ; величине утечек из полости 14 (или 15) в полость 22 давлени  выхода после заданной наработки циклов при натурных услови х работы уплотнений 10. Определение величины утечек и их регистраци  осуществл ютс  при закрытом запорном элементе 39 магистрали 32 и закрытых запорных элементах 38 каналов 4 и 5. При этом открываютс  один из запорных элементов 39 канала 34 или 35 и запорный элемент 39 на выходе расходомера 36, вход которого нагружаетс  через канал 37 (запорный элемент 39 открыт) высоким давлением, величина которого контролируетс  на приборе 40 давлени , включенном в канал выхода расходомера 36, сообщенный с разветвл ющимс  каналом 33,т.е. полостью 14 (15) испытуемых уплотнений 10. Таким образом, осуществл етс  как выборочна  проверка конкрет- Hoiо испытуемого уплотнени  10 (при одном открытом запорном элементе .39 .канала 34 или 35), так и суммарна  (при обоих открытых клапанах 34 и 35) . Причем величина расхода, пройденною через расходомер 36, соответствует величине утечек через испытуемые уплотнени  10 из полостей 14 и 15 в полость 22, что и характеризует их цикличную работоспособность. При этом начальна  величина врзможных утечек по испытуемым уплотнени  10 регистрируетс  указанным методом перед началом цикличной наработки как Q1§ Величина утечек после цикличной наработки регистрируетс  как Q.Истинна  величина увеличени  утечек дО определ етс  как разность этих величин, т.е. 4Q Q г- Q ,.

После этого поршень 12 демонтируетс  из корпуса 1, разбираетс  и испытуемые уплотнени  10 направл ютс  на лабораторный анализ.

Указанна  конструкци  стенда дл  натурных испытаний уплотнений подвижных соединений позвол ет рас- ипгрить его функциональные возможности и приблизить испытани  к натурным услови м эксплуатации, что повышает

качество испытаний и эксплуатационную надежность уплотнений.

Технико-экономическа  эффективность заключаетс  в том, что испытываетс  одновременно несколько образцов уплотнений подвижных соединений в идентичных с натурными услови х, что сокращает потери времени и повышает качество испытаний и производительность стенда.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   1, Стенд дл  натурных испытаний уплотнений подвижных соединений, содержащий корпус, установленный в нем соосно с корпусом поршень с гнездами дл  уплотнении, систему подачи контрольной среды в полость между гнездами, систему регистрации утечки контрольной среды и средство перемещени  поршн .отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей путем обеспечени  натурных циклов нагружени  уплотнений, поршень выполнен с осевым сквозным, каналом и с кольцевой проточкой на первом торце, сообш. иной с каналом-, второй торец поршн  подпружинен относительно корпуса, средство перемещени  поршн  выполнено в виде источника давлени , линии слива, заслонки, пр/жины и шайбы с центральным отверстием , котора  герметично установлена в корпусе соосно с поршнем и делит корпус на две полости, в первой и; которых расположен поршень, заслонка выполнена в виде полого стакана, расположенного во второй полости корпуса с возможностью прохода через отверстие шайбы, а глухой торец стакана перекрывает проточку первого торца поршн , пружина жестко закреплена одним концом на шайбе, а другим - на открытом торце заслонки, соотношение жесткости пружины и площади дна проточки выбрано из услови  отрыва заслонки от первого торца поршн  в конце его рабочего хода, источник давлени  соединен первой магистралью с регулируемым дросселем с второй полостью корпуса, а

   10

   15

   20

   25

   580196Ю

   лини  слив л соединил с первой полостью корпуса.
2. 2. Стенд поп.1, отличаю- щ и и с   тем, что система подачи контрольной среды выполнена в виде двух втулок, кажда  из которых неподвижно установлена на поршне между его соответствующим торцом и гнездом с образованием зазора относительно последнего и образует герметичную полость в зоне контакта с внутренней поверхностью корпуса, одна из втулок имеет два сквозных радиальных канала и две кольцевые проточки на ее боковой поверхности, сообщенные с радиальными каналами, поршень имеет два продольных канала, сообщающих соответственно радиальные каналы втулки с зазорами между соответственно первой и второй втулками и гнездами, и дополнительный канал, сообщающий сквозной канал поршн  с его наружной поверхностью в зоне между гнездами, корпус имеет четь ре канала, попарно сообщающих кольцевые проточки с наружной поверхностью корпуса на всем прот жении рабочего хода поршн , первые каналы корпуса соединены через запорные органы с первой магистралью, система регистрации утечки выполнена в виде расходомера и дифманометра, а стенд скабжен второй магистралью и стабилизатором давлени , вторые каналы корпуса соединены через запорные органы с входом второй магистрали , выход последней соединен через запорный оргг Н с второй полостью корпуса, перва  полость диф- манометра соединена через запорный орган с входом второй магистрали, а втора  полость - с первой полостью камеры, вход р.асходомера соединен с источником высокого давлени , а выход - с входом второй магистрали, а стабилизатор давлени  установлен на первой магистрали между регулируемым дросселем и запорными органами первых каналов.
3. 3. Стенд по п.2, отличаю - щ и и с   тем, что он снабжен предохранительным клапаном, установленным параллельно с дифманометром.

   30

   35

   40

   45

   50