一種橡膠圈極端條件下高壓動密封試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于航空航天技術和機械工程領域，涉及一種橡膠圈極端條件下高壓動密封試驗裝置。
【背景技術】
[0002]橡膠圈密封結構簡單，密封性能好，在航空航天和機械工程領域有著重要應用，可作為靜密封或動密封的密封件使用，常被應用于飛行器油路或氣路的密封上，從而需要承受復雜的載荷條件和壓力狀況，因此，研究橡膠圈密封件在高壓、高溫、低溫、往復運動工況下的密封性能變得至關重要，尤其在極端條件下對于摩擦力和泄漏量的同步測量，對高性能橡膠圈密封件的設計意義重大，目前缺少這種試驗裝置，能夠直接在高溫高壓或低溫高壓的往復運動工況下同步測量出橡膠圈密封件的力一位移曲線和泄漏量，本發(fā)明旨在解決此類相關問題。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種橡膠圈極端條件下高壓動密封試驗裝置。
[0004]本發(fā)明的技術方案為:
[0005]—種橡膠圈極端條件下高壓動密封試驗裝置，主要包括往復運動試驗機、高壓充氣機、氣體流量計和實施主體;高壓充氣機對實施主體進行高壓充氣，實現(xiàn)高壓環(huán)境;氣體流量計實現(xiàn)對泄漏氣體量的測量;實施主體實現(xiàn)極端溫度條件下的高壓動密封測試。
[0006]所述的往復運動試驗機上夾頭與往復運動桿I上端連接，往復運動試驗機的下夾頭與實施主體下端連接，往復運動桿I上下往復運動時，實施主體不動;往復運動試驗機帶動往復運動桿I在內襯33內上下往復運動，記錄往復運動桿I相對內襯33的位移、往復運動桿I與內襯33內壁發(fā)生相對滑動時的作用力。根據(jù)往復運動試驗機產生不同波形、不同頻率、不同振幅的往復運動，實時記錄循環(huán)周期內的力、位移曲線，實現(xiàn)動態(tài)下的力、位移曲線的測量。
[0007]所述的實施主體部分包括往復運動桿1、上密封蓋22、下密封蓋35、柱體34、內襯33、泄氣管路7、進氣管路11、升溫裝置和制冷裝置；
[0008]上密封蓋22和柱體34中心在相對應位置開有不同尺寸貫穿的圓柱形孔洞，下密封蓋35通過下緊固螺栓與柱體34底部固定連接，上密封蓋22、下密封蓋35和柱體34蓋合后形成圓柱形空腔；內襯33放入圓柱形空腔內，內襯33外徑尺寸與圓柱形空腔直徑相同，內襯為具有一定厚度的鋼管，厚度范圍為0.5—5mm;
[0009]往復運動桿I為變徑不銹鋼桿，插入內襯33中，上密封蓋22穿過往復運動桿I蓋在柱體34上，往復運動桿I頂端露出上密封蓋22，與往復運動試驗機固定連接，往復運動桿I底端是外徑略小于內襯內徑的圓柱體，圓柱體開有凹槽，下測試橡膠圈27水平套凹槽中；往復運動桿I中間部位是外徑略小于內襯內徑圓柱體，圓柱體開有凹槽，上測試橡膠圈25水平套在凹槽中；
[0010]上、下測試橡膠圈將圓柱形空腔隔離出三部分:上泄漏空間24、高壓腔28和下泄漏空間29 ；在柱體34和內襯33開有相對應的上、中、下三個通透的孔洞;泄氣管路7依次穿過柱體34和內襯33的上、下孔洞，進氣管路11依次穿過柱體34和內襯33的中間孔洞；進氣管路7通過快接頭12依次連接壓力表10和進氣閥13，再通過進氣管路接頭14連入高壓充氣機;泄氣管路7連接泄氣閥8，通過泄氣管路接頭9與氣體流量計連通。
[0011]上密封蓋22通過上緊固螺栓21與柱體34固定連接，下密封蓋35通過下緊固螺栓36與柱體34固定連接；
[0012]柱體34上表面開有凹槽，放置上蓋密封圈23，上密封蓋22中間圓柱形孔洞上開有凹槽，放置上蓋密封圈38;在柱體34的中間孔洞的上下位置開有凹槽，放置上、下內襯密封圈26;柱體34下表面開有凹槽，放置下蓋密封圈30。
[0013]所述的升溫裝置包括升溫控制儀6、爐體絕熱層19、溫度測量儀15、熱電偶32和電阻絲20;
[0014]電阻絲20均勻排布在圓柱形加熱裝置的爐體37內部，通過導線與升溫控制儀6連接，形成回路；電阻絲20外側包裹圓柱形的爐體絕熱層19;整個加熱裝置采用開合式設計，加熱裝置右側開有三個與內部保溫層相對應的孔洞。
[0015]熱電偶32預埋在靠近圓柱形空腔的柱體34內部，通過導線與溫度測試儀15連接。
[0016]所述的制冷裝置包括內部保溫層5、液氮套31、液氮套前管路39、液氮套后管路40、進液閥門18、前存儲裝置17、前存儲裝置上蓋16、液氮排氣管2、后存儲裝置14和后存儲裝置上蓋3;制冷裝置對柱體34進行降溫處理；
[0017]內部保溫層5為上下封底的圓柱形保溫材料，采用開合式設計，內部保溫層5上側兩端開有供液氮套前管路39和液氮套后管路40通過的孔洞，右側開有上、中、下三個孔洞，其中上、下兩個孔洞供泄氣管路7通過，中部的孔洞供進氣管路11通過。
[0018]液氮套31為中空C型圓套體，兩側上端有液氮套前管路39和液氮套后管路40，液氮套31圍繞在柱體34外圍，液氮套前管路39通過進液閥門18穿過內部保溫層5與前存儲裝置17連接，前存儲裝置17為圓柱形液氮存儲容器，前存儲裝置上蓋16帶有一個液氮排氣管2，蓋在前存儲裝置16上，前存儲裝置16對液氮套添加液氮;液氮套后管路40穿過內部保溫層5與后存儲裝置14連接，后存儲裝置14為漏斗形液氮存儲容器，后存儲裝置上蓋3帶有一個液氮排氣管2，蓋在后存儲裝置上。
[0019]在高壓環(huán)境下，由于上、下測試橡膠圈25、27將圓柱形空腔隔離出三部分:上泄漏空間24、高壓腔28和下泄漏空間29。通過高壓充氣機往高壓腔28內充入氣體，承受0_60MPa高壓，達到需要的壓力時關閉進氣閥13和高壓充氣機，此時，高壓腔28完全由測試橡膠圈25、27密封保持高壓環(huán)境。上、下泄漏空間24、29通過泄氣管路7連通流量計，這樣的結構保證上、下泄漏空間24、29的壓強與外界一致，當往復運動桿I在往復運動試驗機的促使下往復運動時，如果高壓腔28中的氣體泄漏，只能發(fā)生在上、下測試橡膠圈25、27密封處，且氣體將充入上、下泄漏空間24、29，這時，上、下泄漏空間24、29的壓強將增加，多余的氣體將通過流量計排出，從而獲得泄漏的氣體量，從而實現(xiàn)了橡膠圈高壓動態(tài)密封下泄漏量的測試。與此同時，往復運動試驗機精確地記錄下往復運動下力、位移曲線記錄，此力與橡膠圈所受摩擦力在數(shù)值上相等，從而間接實現(xiàn)橡膠圈高壓動態(tài)密封下摩擦力的測量。
[0020]在進行低溫高壓條件測試時，由于液氮套31圍繞在柱體34外圍，這保證了液氮最大限度的發(fā)揮制冷效果。當注入液氮時，柱體34溫度逐漸降低，可以根據(jù)液氮的用量調節(jié)溫度的下降程度，利用熱電偶32對柱體34內部溫度進行測量，當溫度值相對穩(wěn)定時，可進行試驗。根據(jù)液氮的性質，本裝置設定能夠達到的溫度下限值為-100°C。在添加液氮時，需打開前存儲裝置17上蓋16，添加完液氮后，蓋好上蓋16，液氮在液氮套31中發(fā)揮降溫作用，并發(fā)生氣化，產生的氮氣通過前、后存儲裝置17、4的液氮排氣管2排除，此設計目的在于防止液氮濺出，隔絕外部環(huán)境，保證安全操作。內部保溫層5圍繞著液氮套31，可對液氮套31與外界進行隔離保溫，保證液氮制冷效果。泄氣量通過泄氣管路7處接頭處的流量計測得，橡膠圈的摩擦力由往復運動試驗機測得。
[0021]在進行高溫高壓條件測試時，首先需拆下內部保溫層5，保留爐體37加熱部分。本實驗加熱裝置原理采用電阻絲20的電熱效應，爐體37呈圓柱形圍繞在柱體34周圍，爐體37外圍安置有絕熱層19，一方面為了隔離內部試驗裝置和外部環(huán)境，保證升溫效果，另一方面為了避免內部熱量對試驗操作人員造成危險。在爐體37內部均勻排布有電阻絲20，電阻絲20通過導線與外部的升溫控制儀6連接，通過升溫控制儀6依照溫度測量儀15所測得的溫度值調節(jié)對電阻絲20的輸入功率，達到控溫效果。為了保證所需測試條件，根據(jù)實際要求，升溫裝置可達到的最高溫度值為300°C。泄氣量通過泄氣管路7處接頭處的流量計測得，橡膠圈的摩擦力由往復運動試驗機測得。
[0022]本發(fā)明的效果和益處是，在測量橡膠圈在低溫高壓或者高溫高壓動密封下摩擦力的同時，測量出氣體泄漏量，實現(xiàn)對極端溫度條件下高壓動態(tài)往復運動狀態(tài)下橡膠圈密封性能的全面同步測試;能夠針對不同設計參數(shù)(壓縮量、擋圈等)加工往復運動桿的凹槽，實現(xiàn)對不同設計參數(shù)下橡膠圈高壓動密封的測試;能夠在-1OOtC到300攝氏度的溫度范圍內進行測試;該裝置采用組合式和關鍵部件的分體式設計，組裝簡便，靈活易用。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明裝置的示意圖；
[0024I圖2是往復運動桿的示意圖；
[0025]圖3是液氮套的示意圖；
[0026]圖中:I往復運動桿;2液氮排氣管;3后存儲裝置上蓋;4后存儲裝置;5內部保溫層；6升溫控制儀;7泄氣管路;8泄氣閥；9泄漏管路接頭；10壓力表;11進氣管路;12快接頭；13進氣閥；14進氣管路接頭；15溫度測量儀；16前存儲裝置上蓋；17前存儲裝置；18進液閥門；19爐體絕熱層；20電阻絲；21上緊固螺栓;22上密封蓋;23上蓋密封圈；24上泄漏空間；25上測試橡膠圈；26內襯密封圈；27下測試橡膠圈；28高壓腔;29下泄漏空間；30下蓋密封圈；31液氮套;32熱電偶；33內襯;34柱體;35下密封蓋;36下緊固螺栓;37爐體;38上蓋密封圈；39液氮套前管路;40液氮套后管路。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發(fā)明