一種同時測量往復(fù)泵閥盤運動加速度和泵閥沖擊力的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種可以同時測量往復(fù)泵閥盤運動加速度和泵閥沖擊力的裝置，它主要通過在閥盤上安裝防水抗壓型阻抗頭傳感器12同時測取泵閥閥盤撞擊閥座時的運動加速度和沖擊力信號，閥蓋9上配備兩個相同結(jié)構(gòu)的信號線密封裝置（含螺柱6，螺母7，內(nèi)部熱縮型彈體（TPE）13和O型密封圈14），用于將阻抗頭傳感器加速度輸出信號線5和力輸出信號線11從閥缸10內(nèi)腔中引出，以保證泵閥不發(fā)生泄漏；信號線引出后，將其與電荷放大器15連接，信號經(jīng)電荷放大器放大輸入到數(shù)據(jù)采集箱16，并由數(shù)據(jù)采集箱的USB接口傳送至計算機及泵閥沖擊特性參數(shù)測試分析系統(tǒng)17，以得出真實的往復(fù)泵泵閥沖擊運動規(guī)律，為完善泵閥設(shè)計理論提供重要的科學(xué)依據(jù)和試驗驗證方法。
【專利說明】一種同時測量往復(fù)泵閥盤運動加速度和泵閥沖擊力的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種用于同時測量往復(fù)泵閥盤運動加速度和泵閥(包括閥盤與閥座)沖擊力的裝置，由此可以同時測得閥盤撞擊閥座時的運動加速度和給泵閥帶來的沖擊力，可為研究泵閥無沖擊理論、進(jìn)行泵閥材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)，并對確定往復(fù)泵工作時允許的最高沖次和泵壓等工作參數(shù)具有重要意義。裝置配有定制的防水抗壓型壓電晶體阻抗頭傳感器(集力傳感器和加速度傳感器于一體，安裝在所測閥盤上，可以同時測得閥盤的運動加速度及閥盤和閥座接觸時的沖擊力)，閥蓋上配有能讓傳感器信號線通過而保證泵不泄漏的密封裝置，并配備有自主開發(fā)的專用的泵閥沖擊特性參數(shù)測試分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]閥盤是往復(fù)泵泵閥的關(guān)鍵零件之一，它在泵的工作中是主要的承力零件，閥盤下落會與閥座產(chǎn)生沖擊，之所以產(chǎn)生沖擊是因為閥盤具有某一運動速度(即沖擊功)。一般可通過沖擊力和沖擊時作為密封面的閥盤和閥座接觸面積來計算所需閥盤和閥座的接觸應(yīng)力，而此應(yīng)力必須小于材料的許用應(yīng)力。這種沖擊力加劇了泵閥的磨粒磨損、沖蝕磨損和沖擊疲勞破壞；若能有效地減小沖擊力，則可以改善泵閥的工作條件，提高泵閥的使用壽命。
[0003]國內(nèi)外有不少專家學(xué)者常常根據(jù)沖擊力的計算公式用數(shù)值計算的方法求得閥盤與閥座間的沖擊力，但在數(shù)值計算時忽略和假設(shè)了一些影響因素，導(dǎo)致其結(jié)果與實際相比誤差較大。此外，在實際應(yīng)用中，現(xiàn)有的一些沖擊力的計算公式適用范圍很窄，由于缺乏實際測量手段，其計算結(jié)果也無法得到驗證。隨著測試技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，完全可以采用現(xiàn)代測量技術(shù)來測量閥盤與閥座之間的沖擊力。有學(xué)者已經(jīng)嘗試了這樣的方法，提出了采用在閥座上貼應(yīng)變片的應(yīng)變測試技術(shù)測定閥座所受的沖擊時所產(chǎn)生的應(yīng)力，其作用對象是帶筋閥座，而該方法對于通孔閥座則不適用，同時此方法也無法研究閥盤受到的沖擊力。由于閥盤工作在具有壓力的泵缸內(nèi)液體中，到目前為止，尚未見有人提出更為有效、適用廣泛的泵閥沖擊力的測定方法，也沒有出現(xiàn)可以同時測量往復(fù)泵閥盤運動加速度和泵閥沖擊力的裝置。
[0004]因此，如能結(jié)合自主開發(fā)的泵閥沖擊特性參數(shù)測試分析系統(tǒng)，測得閥盤撞擊閥座時的加速度值和沖擊力的大小，這對研究泵閥的無沖擊理論，為科學(xué)進(jìn)行泵閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇，對泵使用時的工作參數(shù)的科學(xué)選擇，都具有十分重要的意義和價值，這就是本發(fā)明的背景和意義所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一套新的往復(fù)泵閥盤運動加速度和泵閥(包括閥盤與閥座)沖擊力的測試裝置，該裝置具有安裝簡單、應(yīng)用方便、測量準(zhǔn)確等特點，發(fā)明所提供的測量裝置利用定制的防水抗壓型阻抗頭傳感器測試泵閥關(guān)閉時閥盤撞擊閥座時的運動加速度和瞬間沖擊力的大小，該傳感器包含兩個信號輸出端，分別是加速度信號輸出端和力信號輸出端，通過閥蓋上配有的兩個相同結(jié)構(gòu)的密封裝置將這兩個輸出端的信號線引出泵缸夕卜，運用自主開發(fā)的專用的泵閥沖擊特性參數(shù)測試分析系統(tǒng)處理所得信號。該技術(shù)可以驗證無沖擊理論的合理性與正確性，研究泵閥失效機理，進(jìn)一步優(yōu)化選擇泵閥材料和合理進(jìn)行設(shè)計結(jié)構(gòu)，提高其使用壽命。
[0006]裝置主要有以下顯著特點:
[0007](I)定制的阻抗頭傳感器具有質(zhì)量輕、防水抗壓、耐沖擊能力強，安裝簡單等優(yōu)點，不會影響泵閥實際工況下的正常運動；傳感器具有加速度信號和力信號兩個輸出端，保證了激勵和響應(yīng)點的數(shù)據(jù)具有良好的空間和時間一致性，能得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果；
[0008](2)本裝置通過將阻抗頭傳感器、信號線通過自行設(shè)計的閥蓋的密封系統(tǒng)、信號測試的二、三次儀表和信號測試分析系統(tǒng)進(jìn)行有效組合，實現(xiàn)了往復(fù)泵泵閥關(guān)閉時閥盤撞擊閥座時的運動加速度和瞬間沖擊力的直接測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1本發(fā)明所提出的往復(fù)泵泵閥阻抗頭傳感器裝置安裝簡圖；
[0010]圖2本發(fā)明所提出的往復(fù)泵泵閥阻抗頭傳感器信號線引出密封裝置剖視圖；
[0011]圖3本發(fā)明所提出的往復(fù)泵閥盤運動加速度和沖擊力信號采集系統(tǒng)簡圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步對本裝置進(jìn)行描述。
[0013]1.測定裝置結(jié)構(gòu)
[0014]由圖1可見，測定裝置由閥座1、閥盤2、彈簧3、上導(dǎo)桿4、阻抗頭傳感器加速度輸出信號線5、信號線密封裝置螺柱6、信號線密封裝置螺母7、閥蓋螺栓8、閥蓋9、閥缸10、阻抗頭傳感器力輸出信號線11、阻抗頭傳感器12等部件所構(gòu)成，當(dāng)閥關(guān)閉時，閥盤2的工作錐面與閥座I的相應(yīng)錐面發(fā)生碰撞接觸；阻抗頭傳感器12采用螺紋安裝固定在閥盤2上，閥蓋9兩側(cè)中心位置處裝有兩個相同結(jié)構(gòu)的信號線密封裝置(見圖2，由螺柱6，螺母7，內(nèi)部熱縮型彈體(TPE) 13和O型密封圈14組成)，用于將傳感器加速度輸出信號線5和力輸出信號線11從閥缸10內(nèi)腔引出，防止泵發(fā)生泄漏；閥蓋9和閥缸10的通過螺栓8聯(lián)結(jié)固緊；閥盤上導(dǎo)桿4在彈簧3的內(nèi)孔面中上下滑動，閥盤隨其在閥缸10內(nèi)腔內(nèi)做上下往復(fù)運動。
[0015]2.阻抗頭傳感器信號線引出密封裝置
[0016]圖2是阻抗頭傳感器信號線引出密封裝置的剖視圖，該密封裝置是結(jié)合往復(fù)泵工況和泵缸閥蓋的具體結(jié)構(gòu)條件構(gòu)思設(shè)計，能達(dá)到良好的密封效果。由圖2可見，信號線密封裝置由螺柱6，螺母7，內(nèi)部熱縮型彈體(TPE)13和O型密封圈14組成。信號線密封裝置是一種特殊的電纜密封接頭，接頭防護(hù)等級IP68。內(nèi)部熱縮型彈體(TPE)是一種具有橡膠的高彈性、高強度、高回彈性，又具有可注塑加工的特征的材料。信號線5的密封主要通過密封裝置上端螺帽7與內(nèi)部熱塑性彈體(TPE) 13的擰緊壓縮固定；閥蓋9和信號線密封裝置的密封主要通過螺柱6和注塑在螺柱上的O型密封圈14，將信號線密封裝置固定在閥蓋9上。
[0017]3.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
[0018]由圖3可見，裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由阻抗頭傳感器12，電荷放大器15，數(shù)據(jù)采集箱16，計算機及泵閥沖擊特性參數(shù)測試分析系統(tǒng)17等組成，其中測試分析系統(tǒng)是利用NI公司提供的I/o接口設(shè)備，使用Labview自主開發(fā)設(shè)計。圖中顯示了阻抗頭傳感器的安裝位置，以及與電荷放大器15、數(shù)據(jù)采集箱16及計算機分析處理系統(tǒng)17的連接路徑。阻抗頭傳感器12用于測量泵閥閥盤撞擊閥座時的運動加速度和瞬間沖擊力的大小，傳感器加速度輸出信號和力輸出信號均先經(jīng)電荷放大器15放大，再輸送至數(shù)據(jù)采集箱16，采集箱內(nèi)裝有能采集加速度和力信號的數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集到的信號通過數(shù)據(jù)采集箱的USB接口經(jīng)數(shù)據(jù)線傳入計算機后，計算機運用自主開發(fā)的泵閥沖擊特性參數(shù)測試分析系統(tǒng)17對測得的加速度和力信號進(jìn)行處理分析。
[0019]4.工作原理
[0020]將阻抗頭安裝在往復(fù)泵的指定位置后，在工作介質(zhì)為水的條件下，測試往復(fù)泵在不同工況下泵閥閥盤撞擊閥座時的運動加速度和瞬間沖擊力的變化規(guī)律。泵閥關(guān)閉時的沖擊加速度信號和力信號通過安裝在閥盤上的阻抗頭傳感器12測得并輸入電荷放大器15放大后，通過數(shù)據(jù)采集箱16傳入計算機及泵閥沖擊特性參數(shù)測試分析系統(tǒng)17，運用自主開發(fā)的泵閥沖擊特性參數(shù)測試分析系統(tǒng)對信號進(jìn)行分析處理，可得出真實的往復(fù)泵泵閥閥盤撞擊閥座時的運動加速度和沖擊力特性。
【權(quán)利要求】
1.一種用于同時測量往復(fù)泵閥盤運動加速度和泵閥沖擊力的裝置，它主要包括防水抗壓型阻抗頭傳感器、信號線通過閥蓋的密封系統(tǒng)、信號測試二、三次儀表和信號測試分析系統(tǒng)，其具體組成部分有閥座1、閥盤2、彈簧3、上導(dǎo)桿4、阻抗頭傳感器加速度輸出信號線5、兩個相同結(jié)構(gòu)信號線密封裝置(含螺柱6、螺母7、內(nèi)部熱縮型彈體(TPE) 13和O型密封圈14)、閥蓋螺栓8、閥蓋9、閥缸10、阻抗頭傳感器力輸出信號線11、阻抗頭傳感器12、電荷放大器15，數(shù)據(jù)采集箱16及計算機及泵閥沖擊特性參數(shù)測試分析系統(tǒng)17。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的測定裝置，其特征在于:在泵閥閥盤2上安裝防水抗壓型阻抗頭傳感器12直接測取獲得泵閥關(guān)閉時閥盤撞擊閥座時的加速度和沖擊力的大小。
【文檔編號】G01P15/00GK103472258SQ201310472620
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】裴峻峰, 黃顯茹, 陳園麗, 董雪, 于志遠(yuǎn) 申請人:常州大學(xué)