SU1657994A1 - Стенд дл натурных испытаний уплотнений подвижных соединений Л.В.Карсавина - В.И.Никитушкина - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике, в частности к устройствам дл  испытани  на герметичность уплотнений подвижных соединений. Цель изобретени  - повышение точности за счет непрерывного контрол  уплотнений и приближени  условий испытани  к эксплуатационным В корпусе 1 установлен подпружиненный пакет , состо щий из поршней 5. 6 и золотника « 2 1 с втулками 9, между которыми размещены испытуемые уплотнени  11 Центральный канал 8 золотника 7 со стороны полости 17 корпуса 1 перекрыт подпружиненной заслонкой 15, а со стороны полости 14 в нем установлено регулируемое сопротивление 18. В поршне 5 выполнены проточки 25, 26 и каналы 27, 28, соединенные через каналы 31 32 с полост ми 33, 34 уплотнений 11, а полость 36 уплотнений соединена через каналы 35 золотника с полостью 17 К проточкам 25, 26 подсоединен вход 20 дифманометра 19, второй вход 21 которого соединен с полостью 17 через контур 22, состо щий из двух параллельных ветвей с запорными элементами 23 и отсечными клапанами 24 Каналы 2,3.29,30,38,39 корпуса 1 подсоединены к гидравлической системе, содержащей устройство 55 измерени  расхода При подаче давлени  в полость 17. пакет перемещаетс  вниз, а после открываИ

Description

ни  заслонки 15 и падени  давлени  в этой полости возвращаетс  в исходное положение под действием пружины, соверша  циклические перемещени . Одновременно с полостью 17 циклически измен етс  давлени  э полости 36 и, соответственно, измен етс  величина перепада давлений на

уплотнени х 11. Величина максимального или минимального перепада давлений измер етс  дифманометром 19. Увеличение утечек через уплотнени  11 фиксируют по росту частоты циклов перемещени  пакета и измер етс  до и после испытани  устройством 55. 1 ил.

Изобретение относитс  к испытательной технике, в частности к устройствам дл  испытани  на герметичность уплотнений подвижных соединений в процессе их эксплуатации .

Цель изобретени  - повышение точности за счет непрерывного контрол  герметичности уплотнений и приближени  условий испытаний к эксплуатационным.

На чертеже показана схема стенда дл  натурных испытаний уплотнений подвижных соединений.

Стенд содержит герметичный корпус 1 с каналами 2 и 3 входа и выхода, регулируемое сопротивление 4, установленное в канале 2, технологические поршни 5 и 6. установленные в корпусе 1, золотник 7 с центральным каналом 8, втулки 9 с радиальными отверсти ми 10, установленные на золотнике 7 и служащие дл  размещени  испытуемых уплотнений 11с образованием единого пакэта с поршн ми 5 и 6, удерживаемого крепежным элементом 12, пружину 13, установленную в нижней полости 14 корпуса 1 и взаимодействующую с поршнем

6,заслонку 15 с пружиной 16, установленную в верхней полости 17 корпуса 1 и перекрывающую канал 8 золотника 7, дополнительное регулируемое сопротивление 18,установленное в канале 8 золотника

7,дифманометр 9 с входами 20 и 2 1. замкнутый контур 22. установленный между входом 21 дифманометра 19 и полостью 17 корпуса 1 и состо щий из двух параллельных ветвей, включающих запорные элементы 23 и отсечные клапаны 24, один из которых нормально открыт в направлении дифманометра 19, а другой - в противоположном направлении, и гидравлическую систему с запорными, контрольными и оегулирующими элементами.

8 поршне 5 выполнены проточки 25 и 26 и каналы 27 и 28, соединенные с одной стороны через каналы 29 и 30 корпуса 1 с 1ид- рзвлической системой, а с другой стороны - чеоез каналы 31 и 32 золотника 7 с крайними полост ми 33 и 34 высокого давлени  испытуемых уплотнений 11. В золотнике 7 выполнены дополнительные каналы 35, соедин ющие полость 17 корпуса 1 с центральной полостью 36 низкого давлени  уплотнений 11. Второй вход 20 дифманометра 19 соединен через канал 37. запорные элементы 23 и каналы 38 и 39 в корпусе 1 с проточками 25 и 26 поршн  5,

На корпусе 1 установлен кожух 40, что

обеспечивает создание вокруг корпуса 1 заполненной воздухом кольцевой полости 41, служащей дл  термостатировани .

Гидравлическа  система включает насое 4k, резервуар 43 рабочей жидкости, регул торы 44 и 45 минусовой и плюсовой температуры рабочей жидкости, ресивер 46, фильтры 47, приборы 48 измерени  давлени , редукционные клапаны 49, установленные Р каналах 50 и 51 высокого и низкого

давлени , предохранительные клапаны 52,

запорные элементы 23 и каналы 53 и 54

св зи магистралей высокого давлени .

Стенд содержит также устройство 55 измерени  расхода, установленное на канале 56 высокого давлени  гидравлической системы и соединенное через запорный элемент 23 с каналом 37. датчик 57 температуры, установленный непосредственно на корпусе 1 в зоне испытуемых уплотнений 11, и датчик 58 частоты перемещени  испытуемых уплотнений 11, св занный с преобразователем 59 частоты и счетчиком 60 циклов, который сблокирован с системой (не показана) аварийного выключени  насоса 42.

Гидравлическа  система обеспечивает следующее соотношение давлений в стенде .

РМ РВХ РШХ Рсл,

где РН давление насоса 42 (высокое давление ):

PUX давление в помости 17 (перед пакетом ),

Рвых - давлен и-; в полости 14 (за пакетом ):

Рсл - давление слива в резервуар 43.

Стенд работает следующим образом.

Пакет, состо щий из золотника 7, поршней 5 и 6, испытуемых уплотнений 11 и раздел ющих втулок 9 вставл етс  со стороны канала 3 в корпус 1 и пружиной 13 поджимаетс  к корпусу 1. Крепежный элемент 12 ст гивает пакет и удерживает на золотнике 7 все элементы, При давлении РВх в канале 2 и полости 17, равном нулю, пакет занима- ет положение, указанное на чертеже, при этом заслонка 15 перекрывает канал 8 золотника 7. При включении насоса 42 высокое давление Рн по каналу 50 нагружает каналы 29 и 30 корпуса 1 и проточки 25 и 26 поршн  5, а затем через каналы 27 и 28 поршн  5 и каналы 31 и 32 золотника 7 нагружает полости 33 и 34 испытуемых уплотнений 11. При этом запорные элементы 23 каналов 38 и 39 корпуса 1 закрыты.

Затем давление Рн через редукционный клапан 49 и ресивер 46, который гасит колебани  давлени  системы, нагружает редуцированным давлением РВх канал 2 и полость 17.-При этом расход рабочей жид- кости регулируетс  сопротивлением 4 канала 2. Давление в полости 17 повышаетс , так как заслонка 15 перекрывает канал 8 золотника 7. На пакете растет перепад давлени  и он, сжима  пружину 13, начинает переме- щатьс  вниз со скоростью, пропорциональной расходу, через сопротивление 4 в полость 17. Пружина 16 сжимаетс  и после того, как пакет сделает определенный ход вниз, отрывает заслонку 15 от золотника 7 и возвращает ее в положение, близкое к исходному, При этом пружина 16 преодолевает силу, с которой заслонка 15 была прижата к золотнику 7 перепадом давлени . Давление в полости 17 понижаетс , так как через канал 8 золотника идет расход жидкости в полость 14, и пружина 13 возвращает пакет вверх до встречи торца золотника 7 с заслонкой 15.

После этого цикл повтор етс  с часто- той. пропорциональной расходу через сопротивление 4 канала 2. При этом полость 36 пакета через каналы 35 золотника 7 и отверсти  10 втулок 9 нагружаетс  попеременно давлени ми входа и выхода, что со- ответствует натурным услови м работы уплотнений 11 в эксплуатации. При этом скорость обратного хода пакета задаетс  регулируемым сопротивлением 18, установленным в канале 8 золотника 7. Величина хода пакета вниз, соответствующа  натурным услови м работы уплотнений 11. регулируетс  нат гом и жесткостью пружины 16, перепад давлени  на испытуемых уплотнени х 11 определ етс  величиной давлени 

Рн в канале 50 (регулируетс  редукционным клапаном 49) и давлением в полости 17, которое при закрытом канале 8 золотника 7 близко к давлению РВХ канала 2, а при открытом канале 8 равно давлению в полости 14 и канале 3, определ емому оедукиионным клапаном 49 канала 51. Перепад давлени  на уплотнени х 11 равен Д Р - Рн - Рвх, где РВХ измен етс  от РВх до Рвых в зависимости от положени  заслонки 15.

Измерение перепада давлений на испытуемых уплотнени х 11 производитс  следующим образом.

При минимальном перепаде давлений открываютс  запорные элементы 23 каналов 38 и 39 и через канал 37 и вход 20 нагружаетс  полость высокого давлени  дифманометра 19. Затем открываетс  запорный элемент 23 нижней ветви контура 22 (верхний перекрыт). Отсечной клапан 24 (нижний) сообщает вход 21 дифманометра 19 с полным давлением РВх полости 17 (перед отрывом заслонки 15 от золотника). Как только давление РВх начинает падать (после отрыва заслонки 15), отсечной клапан 24 мгновенно перекрываетс  и отсекает максимальное значение давлени  РВх, удержива  его во врем  испытаний на входе 21. После закрыти  заслонкой 15 канала 8 золотника 7 давление Рвх увеличиваетс  до своего максимального значени , отсечной клапан 24 вновь открываетс  и соообщает полость 17 с входом 21. Таким образом, на дифмано- метре 19 регистрируетс  только минимальый перепад давлени  Д РМИн Рн - Рвх на испытуемых уплотнени х 11.

При измерении максимального перепа-, да давлени  на испытуемых уплотнени х 11 запорный элемент 23 (нижний) перекрываетс , а верхний открываетс . При этом верхний отсечной клапан 24 контура 22 открыт только при минимальных давлени х в полости 17, т.е. давлени х Рвых, когда открыта заслонка 15. Следовательно, вход 21 дифманометра 19 сообщаетс  только с давлением Рвых, при котором перепад давлени  на испытуемых уплотнени х 11 максимальный, т.е. ДРмакс Рн - Рвых. При повышении давлени  в полости 17 (заслонка 15 закрывает канал 8 золотника) отсечной клапан 24 (верхний) мгновенно отсекает его от входа 21, удержива  в нем только минимальные значени  давлени  (РВых) в полости 17, на дифманометре 19 регистрируетс  максимальный перепад на испытуемых уплотнени х 11.

Такое выполнение позвол ет регистрировать на дифманометре 19 только неизменные значени  Д Рмам или Д Рмин независимо от

их колебаний при возвратно-поступательном ходе пакета, что увеличивает точность испытаний, а также позвол ет измер ть перепады давлений на испытуемых уплотнени х как в статике, так и в динамике без использовани  дорогосто щей аппаратуры, например осциллографов и т.п., что повышает оперативность исследований и удешевл етпроцессиспытаний . Регулирование скорости обратного хода пакета (вверх) осуществл етс  регулировочным сопротивлением 18 канала 8 золотника 7, что позвол ет расширить функциональные возможности регулировани  условий натурных исследований стенда.

Измерение износа или разрушени  регистрируетс  следующим образом. Начальна  частота циклов (число ходов пакета из верхнего положени  вниз и обратно) регистрируетс  на преобразователе 59 через датчики 58 Это соответствует началу испытаний на износ. При этом температурные услови  испытаний обеспечиваютс  одним из регул торов 44 (минусовый) или 45 (плюсовый) температуры и системой соответствующих запорных элементов 23 каналов стенда.

После обеспечени  заданных условий испытании (частоты циклов, давлени , температуры ) подключаетс  счетчик 60 циклов. Регистраци  заданной температуры осуществл етс  через датчик 57 температуры с самописцем Одновременно регистрируютс  утечки через испытуемые уплотнени  11 перед началом испытаний При этом перекрываютс  запорные элементы 23 каналов 29 и 30 корпуса 1, открываютс  запорные элементы 23 канала 56 и давление Рн нагружает канал входа устройства 55 измерени  расхода Открываетс  запорный элемент 23 в канале выхода устройства 55, включенного в канал 37. Затем попеременно открываютс  запорные элементы 23, например, канала 39 и провер ютс  утечки (герметичность) по верхнему (в пакете) уплотнению 11, проверка нижнего осуществл етс  при открытом запорном элементе 23 в канале 38 и закрытом в канале 39. Данные фиксируютс  в виде

QSn Qln-i Q2n,

где СЦп суммаоные утечки (расход) перед испытани ми,

Chn утечки (расход) в канал 39 - по верхнему уплотнению 11 перед испытани ми:

Q2n утечки (расход), в качал 38 - по нижнему уплотнению 11 перед испытани ми .

Затем каналы 38,39 и 56 паерекрывают- с  запорными элементами 23, а запорные элементы 23 каналов 29 и 30 открываютс 

Включаетс  счетчик 60 циклов, и начинаютс  испытани  В случае износа или разрушени  испытуемых уплотнений 11 расход из полостей 33, 34 в полость 36 резко возрастет Это приводит к тому, что через каналы 35 золотника 7 идет увеличенный расход в полость 17, что ускор ет повышение давлени  в полости 17 и, соответственно, увеличивает частоту циклов пакета. При

соответствующем пределе приращени  частоты циклов пакета преобразователь 59 выдает команду на остановку стенда (насоса 42), и испытани  прекращаютс . При этом показани  счетчика 60 определ ют число

циклов, при котором перетоки по испытуемым уплотнени м превысили критические значени . После этого точное значение утечек измер ют через подключение устройства 55 по ранее описанной схеме и

определ ют:

Qjn - суммарные утечки (расход) после испытаний;

Qin утечки (расход) в канал 39 после испытаний;

Q2n - утечки (расхода) в канал 38 после

испытаний.

Величина приращени  ДО утечек после испытаний:

ДО Ogn-Q n.

Если увеличение утечек произошло по одному уплотнению, то определ ют аналогично величину утечек по конкретному уплотнению .

При этом частота циклов N может быть

проградуирована по расходу Q. Тогда

(N2)-f(Ni),

где N2 - частота циклов в единицу времени после испытаний:

NI - частота циклов в единицу времени

до испытаний.

NI и N2 регистрирует преобразователь 59.

После завершени  процесса испытаний на стенде пакет демонтируетс  из корпуса 1, разбираетс  и испытуемые уплотнени  11

направл ютс  на лабораторный анализ (осмотр , микрометраж, анализ материала и

ТД)

Указанна  конструкци  стенда позвол ет увеличить точность измерений путем обеспечени  непрерывного контрол  износа или разрушений испытуемых уплотнений , а также расширить функциональные возможности регулировани  различных условий испытаний путем приближени  их к натурным в широком диапазоне.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Стенд дл  натурных испытаний уплотнений подвижных соединений, содержащий гидравлическую систему высокого и низкого

   давлений с запорными, контрольными и регулирующими элементами, герметичный корпус с каналами входа и выхода, подсоединенными к гидравлической системе, размещенные в корпусе технологические поршни, один из которых подпружинен относительно корпуса, а вто втором выполнены каналы и проточки, св занные с каналами высокого давлени  гидросистемы, золотник с каналами дл  подачи давлени  в крайние полости испытуемых уплотнений, втулки с радиальными отверсти ми, установленные на золотнике дл  размещени  испытуемых уплотнений , подпружиненную заслонку, установленную на центральном канале золотника со стороны канала входа корпуса, и регулируемое гидравлическое сопротивление, установленное на канале входа корпуса, отличающийс  тем что, с целю повышени  точности, он снабжен дополнительным регулируемым сопротивлением, установленным в центральном канале золотника,

   дифманометром, первый вход которого св зан с входной полостью корпуса, а второй - с каналами золотника через проточки и каналы поршн , и установленным на перзом входе дифманометра замкнутым контуром с

   двум  параллельными ветв ми, в которых установлены попарно запорные элементы и отсечные клапаны, один из которых нормально открыт в направлении дифманометра , а второй - в противоположном

   направлении, при этом в золотнике выполнены дополнительные каналы дл  соединени  входной полости корпуса с центральной полостью испытуемых уплотнений.