密封墊片可靠性測(cè)試裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種密封墊片可靠性測(cè)試裝置，其包括由底板、頂板和連接在兩者之間的支柱組成的主體框架，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是所述主體框架內(nèi)間隔設(shè)置有上下對(duì)應(yīng)的上密封板和下密封板，上密封板上連接有壓力分布單元，壓力分布單元與頂板之間連接有壓力傳感器，下密封板的底部設(shè)有電加熱機(jī)構(gòu)，電加熱機(jī)構(gòu)與底板之間連接有舉升機(jī)構(gòu)；上密封板上在靠近中心的位置開(kāi)設(shè)有介質(zhì)通孔且介質(zhì)通孔上連接有介質(zhì)注入管，上密封板底面的中心位置安裝有溫度傳感器、邊緣位置上安裝有位移傳感器；所述壓力傳感器、溫度傳感器和位移傳感器的信號(hào)輸出端以及所述電加熱機(jī)構(gòu)和舉升機(jī)構(gòu)的控制端均電連接至一控制電路上。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便和測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】密封墊片可靠性測(cè)試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種密封墊片可靠性測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)的密封性能是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和性能的重要依據(jù)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以及動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性要求的提高，密封技術(shù)正面臨著更大的挑戰(zhàn)。如果密封不好不僅會(huì)造成環(huán)境污染，能源浪費(fèi)，還會(huì)影響車(chē)輛的動(dòng)力性能和使用壽命。其中，影響密封性能的一個(gè)重要因素是密封墊片的長(zhǎng)期可靠性，密封墊片在使用過(guò)程中受溫度、工作時(shí)間和環(huán)境的影響，當(dāng)墊片性能達(dá)不到密封要求時(shí)即發(fā)生泄漏。
[0003]目前對(duì)密封墊片長(zhǎng)期可靠性的評(píng)價(jià)，特別是非金屬墊片可靠性的評(píng)價(jià)主要是利用以往評(píng)價(jià)石棉墊片的方法:將墊片放置在150°C的環(huán)境條件下經(jīng)過(guò)22小時(shí)，利用千分表測(cè)量對(duì)比前后載荷的變化，即墊片的殘余載荷保持率?，F(xiàn)有的密封墊片可靠性測(cè)試裝置和方法存在如下缺陷:1)只能評(píng)價(jià)前后兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，不能對(duì)載荷的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行監(jiān)控；2)無(wú)法模擬墊片的實(shí)際使用環(huán)境，得到的測(cè)試結(jié)果不可靠；3)得到的可靠性相關(guān)數(shù)據(jù)很少，無(wú)法對(duì)密封墊片的整體性能進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的密封墊片可靠性測(cè)試裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的密封墊片可靠性測(cè)試裝置包括由底板、頂板和連接在兩者之間的支柱組成的主體框架，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是所述主體框架內(nèi)間隔設(shè)置有上下對(duì)應(yīng)的上密封板和下密封板,上密封板上連接有壓力分布單元,壓力分布單元與頂板之間連接有壓力傳感器，下密封板的底部設(shè)有電加熱機(jī)構(gòu)，電加熱機(jī)構(gòu)與底板之間連接有舉升機(jī)構(gòu)；上密封板上在靠近中心的位置開(kāi)設(shè)有介質(zhì)通孔且介質(zhì)通孔上連接有介質(zhì)注入管，上密封板底面的中心位置安裝有溫度傳感器、邊緣位置上安裝有位移傳感器；所述壓力傳感器、溫度傳感器和位移傳感器的信號(hào)輸出端以及所述電加熱機(jī)構(gòu)和舉升機(jī)構(gòu)的控制端均電連接至一控制電路上。
[0006]采用上述結(jié)構(gòu)，待測(cè)試的密封墊片放置在下密封板的中部，利用舉升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下密封板上升,下密封板與上密封板配合將墊片壓緊,在密封墊片內(nèi)形成一密閉空腔,通過(guò)介質(zhì)通孔向該密閉空腔內(nèi)注入介質(zhì)，利用電加熱機(jī)構(gòu)對(duì)下密封板進(jìn)行加熱，從而模擬密封墊片的實(shí)際工作溫度，壓力傳感器和溫度傳感器可分別測(cè)得加載的壓力和工作溫度，利用位移傳感器可測(cè)得墊片的厚度變化，從而對(duì)舉升機(jī)構(gòu)和電加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行閉環(huán)控制。上述得到的壓力值信號(hào)、溫度值信號(hào)以及墊片的厚度變化值信號(hào)均發(fā)送給控制電路，控制電路根據(jù)密封墊片的可靠性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)密封墊片進(jìn)行可靠性分析。
[0007]所述溫度傳感器的感應(yīng)端探出上密封板的底面，下密封板的頂面在與溫度傳感器對(duì)應(yīng)的位置上開(kāi)設(shè)有沉槽，沉槽用于容納溫度傳感器的感應(yīng)端。測(cè)試中，溫度傳感器的感應(yīng)端直接與介質(zhì)接觸，更接近與密封墊片的實(shí)際使用工況，保證了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0008]所述上密封板底面的邊緣位置開(kāi)設(shè)有凹槽，位移傳感器安裝在凹槽內(nèi)。位移傳感器用于測(cè)量上、下密封板的間距變化量，為了避免間距過(guò)小對(duì)位移傳感器造成損壞，因此，專(zhuān)門(mén)在上密封板的底面開(kāi)設(shè)凹槽來(lái)安裝位移傳感器。
[0009]所述壓力分布單元包括與壓力傳感器連接且與上密封板平行設(shè)置的上壓板和垂直固接在上密封板與上壓板之間的多根連接桿，上述各連接桿均勻間隔環(huán)設(shè)在上密封板頂面的周圈邊緣。設(shè)置該種結(jié)構(gòu)可以模擬法蘭連接中的受力情況，利用各連接桿模擬法蘭連接中各個(gè)連接螺栓的受力分布，使得整個(gè)測(cè)試更接近與密封墊片的實(shí)際使用環(huán)境，從而進(jìn)一步保證了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0010]所述電加熱機(jī)構(gòu)包括安裝在舉升機(jī)構(gòu)頂端的導(dǎo)熱板和嵌裝在導(dǎo)熱板內(nèi)的電加熱片，導(dǎo)熱板的頂面與下密封板的底面貼合，導(dǎo)熱板頂面的中心開(kāi)設(shè)有一可將部分電加熱片露出的開(kāi)口。利用電加熱片的結(jié)構(gòu)并設(shè)置開(kāi)口導(dǎo)熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便。
[0011]所述舉升機(jī)構(gòu)為油缸或氣缸。
[0012]綜上所述，本實(shí)用新型不但能方便人們?cè)u(píng)價(jià)在不同時(shí)間和溫度條件下的殘余載荷變化，同時(shí)能夠利用模擬的密封墊片實(shí)際工況，可方便對(duì)墊片的密封能力進(jìn)行定量分析。此夕卜，通過(guò)積累墊片在不同環(huán)境下的參數(shù)，為形成密封墊片系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)，反過(guò)來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員在柴油機(jī)設(shè)計(jì)初期的墊片選擇和有限元分析提供幫助。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參照附圖，本實(shí)用新型的密封墊片可靠性測(cè)試裝置包括由底板1、頂板2和連接在兩者之間的支柱3組成的主體框架，主體框架內(nèi)間隔設(shè)置有上下對(duì)應(yīng)的上密封板4和下密封板5，上密封板4上連接有壓力分布單元6，壓力分布單元6與頂板2之間連接有壓力傳感器7，下密封板5的底部設(shè)有電加熱機(jī)構(gòu)，電加熱機(jī)構(gòu)與底板I之間連接有舉升機(jī)構(gòu)9。其中，舉升機(jī)構(gòu)9為采用油缸或氣缸。上密封板4上在靠近中心的位置開(kāi)設(shè)有介質(zhì)通孔10且介質(zhì)通孔10上連接有介質(zhì)注入管11，上密封板4底面的中心位置安裝有溫度傳感器12、邊緣位置上安裝有位移傳感器13。壓力傳感器7、溫度傳感器12和位移傳感器13的信號(hào)輸出端以及所述電加熱機(jī)構(gòu)和舉升機(jī)構(gòu)9的控制端均電連接至一控制電路上。
[0016]參照附圖，溫度傳感器12的感應(yīng)端探出上密封板4的底面，下密封板8的頂面在與溫度傳感器12對(duì)應(yīng)的位置上開(kāi)設(shè)有沉槽14。沉槽14用于容納溫度傳感器12的感應(yīng)端。測(cè)試中，溫度傳感器12的感應(yīng)端直接與介質(zhì)接觸，更接近與密封墊片8的實(shí)際使用工況，保證了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0017]參照附圖，上密封板4底面的邊緣位置開(kāi)設(shè)有凹槽15，位移傳感器13安裝在凹槽15內(nèi)。位移傳感器用于測(cè)量上、下密封板的間距變化量，為了避免間距過(guò)小對(duì)位移傳感器造成損壞，因此，專(zhuān)門(mén)在上密封板4的底面開(kāi)設(shè)凹槽15來(lái)安裝位移傳感器13。
[0018]參照附圖，壓力分布單元6包括與壓力傳感器7連接且與上密封板4平行設(shè)置的上壓板61和垂直固接在上密封板4與上壓板61之間的多根連接桿62,上述各連接桿62均勻間隔環(huán)設(shè)在上密封板4頂面的周圈邊緣。設(shè)置該種結(jié)構(gòu)可以模擬法蘭連接中的受力情況，利用各連接桿62模擬法蘭連接中各個(gè)連接螺栓的受力分布，使得整個(gè)測(cè)試更接近與密封墊片8的實(shí)際使用環(huán)境，從而進(jìn)一步保證了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0019]參照附圖，電加熱機(jī)構(gòu)包括安裝在舉升機(jī)構(gòu)9頂端的導(dǎo)熱板16和嵌裝在導(dǎo)熱板16內(nèi)的電加熱片17，導(dǎo)熱板16的頂面與下密封板4的底面貼合，導(dǎo)熱板16頂面的中心開(kāi)設(shè)有一可將部分電加熱片17露出的開(kāi)口 18。利用電加熱片17的結(jié)構(gòu)并設(shè)置開(kāi)口 18導(dǎo)熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便。
[0020]本實(shí)用新型在測(cè)試中，待測(cè)試的密封墊片8放置在下密封板5的中部，利用舉升機(jī)構(gòu)9帶動(dòng)下密封板5上升,下密封板5與上密封板4配合將密封墊片8壓緊,在密封墊片8內(nèi)形成一密閉空腔,通過(guò)介質(zhì)通孔10向該密閉空腔內(nèi)注入介質(zhì)，利用電加熱機(jī)構(gòu)對(duì)下密封板5進(jìn)行加熱，從而模擬密封墊片8的實(shí)際工作溫度，利用壓力傳感器7和溫度傳感器12可分別測(cè)得加載的壓力和工作溫度，利用位移傳感器13可測(cè)得密封墊片8的厚度變化，從而對(duì)舉升機(jī)構(gòu)9和電加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行閉環(huán)控制。上述得到的壓力值信號(hào)、溫度值信號(hào)以及墊片的厚度變化值信號(hào)均發(fā)送給控制電路，控制電路將上述信號(hào)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可以根據(jù)密封墊片8的可靠性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)密封墊片8進(jìn)行可靠性分析。
[0021]可見(jiàn)，本實(shí)用新型不但能評(píng)價(jià)在不同時(shí)間和溫度條件下的殘余載荷變化，同時(shí)能夠利用模擬的密封墊片8的實(shí)際使用工況，對(duì)墊片的密封能力進(jìn)行定量分析。此外，通過(guò)積累墊片在不同環(huán)境下的參數(shù)，為形成密封墊片系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)，反過(guò)來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員在柴油機(jī)設(shè)計(jì)初期的墊片選擇和有限元分析提供幫助。
[0022]目前，國(guó)際上對(duì)密封墊片的長(zhǎng)期可靠性能評(píng)價(jià)主要是利用EN1591方法，通過(guò)較短的墊片試驗(yàn)得到的墊片參數(shù)。該方法中螺栓墊片法蘭連接設(shè)計(jì)除了考慮常規(guī)的墊片參數(shù)如最小裝配墊片應(yīng)力、最小操作墊片應(yīng)力，還涉及了熱膨脹、蠕變、彈性模量等因素，同時(shí)對(duì)這些因素進(jìn)行定量表征最終確定了 6個(gè)墊片參數(shù): Qsmax、Qnin(L)、Qsmin(L)、^QEΛ Λ ^ G0
[0023]利用本實(shí)用新型能夠準(zhǔn)確求出上述六個(gè)墊片參數(shù)。下面詳細(xì)列舉其中的三個(gè)參數(shù)的 Qsmax，Qmin(L) 和Qsmin(L)的測(cè)定過(guò)程。
[0024]( I) Qsmax (最大墊片操作應(yīng)力)的測(cè)定
[0025]首先對(duì)墊片加載20MPa的初始預(yù)緊力，5min之后加熱墊片至所需值，其升溫速率保持在2°C /min，達(dá)到所需溫度之后，保持15min ;而后執(zhí)行加載一卸載循環(huán)，直至在某一個(gè)應(yīng)力下墊片被壓垮，該載荷即為最大工作墊片載荷，加載過(guò)程中壓力值逐次變化；卸載時(shí)，其載荷大小應(yīng)保持為加載時(shí)的三分之一。
[0026]加載過(guò)程中，同樣需要規(guī)定加載速率:除PTFE材質(zhì)墊片的加載速率為0.1MPa/s,其他類(lèi)型墊片為0.5MPa/s ;而且每次加載至規(guī)定數(shù)值后，需要保持5分鐘。以上為最大墊片工作應(yīng)力的獲取過(guò)程。
[0027](2) Qmina)(最小墊片預(yù)緊應(yīng)力)與Qsmina)(最小墊片操作應(yīng)力)的測(cè)定
[0028]該組墊片參數(shù)的確定是通過(guò)“加載一卸載”循環(huán)的方式，進(jìn)行泄漏率測(cè)試，以獲得
[0029]相應(yīng)緊密等級(jí)下的墊片應(yīng)力，其中測(cè)試介質(zhì)為氦氣，壓力為40 bar。首先對(duì)墊片施加1MPa的載荷，保持載荷至泄漏率穩(wěn)定并記錄，而后加載至20MPa，同樣保持載荷至泄漏率穩(wěn)定，接著降低載荷至1MPa并測(cè)定泄漏率；然后依次進(jìn)行加載應(yīng)力為40MPa、60MPa、80MPa直至160 MPa試驗(yàn)。
[0030]在試驗(yàn)中，從每一步的加載到測(cè)定泄漏率這一過(guò)程大約需要2小時(shí)，而每一步的卸
[0031]載并測(cè)定穩(wěn)定泄漏率大約需要5小時(shí)，而且載荷的增加同樣遵循一定的加載速率。
[0032]由于不同的加載循環(huán)，卸載條件下泄漏率趨勢(shì)也是不同的；實(shí)際上，這種趨勢(shì)正是模擬真實(shí)的服役狀態(tài)，卸載線(xiàn)提供了滿(mǎn)足一定緊密度要求的操作工況下的最小墊片應(yīng)力，而室溫環(huán)境下加載線(xiàn)提供了一定泄漏率下的裝配工況最小墊片應(yīng)力。
[0033]本實(shí)用新型中，對(duì)于控制電路采集的信號(hào)以及發(fā)送的信號(hào)，僅涉及高電平信號(hào)和低電平信號(hào)兩種，該兩種電平信號(hào)對(duì)應(yīng)觸發(fā)相關(guān)繼電器的通、斷兩種狀態(tài)，利用現(xiàn)有常規(guī)電路結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)，不涉及計(jì)算機(jī)編程，本實(shí)用新型的重點(diǎn)在于裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和各部件之間的位置和連接關(guān)系，而不是一種控制電路更不是一種控制方法的改進(jìn)。
[0034]綜上所述，本實(shí)用新型不限于上述【具體實(shí)施方式】。本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下，可做若干的更改和修飾。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以本實(shí)用新型的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種密封墊片可靠性測(cè)試裝置，包括由底板(I)、頂板(2)和連接在兩者之間的支柱(3)組成的主體框架，其特征是所述主體框架內(nèi)間隔設(shè)置有上下對(duì)應(yīng)的上密封板(4)和下密封板(5)，上密封板(4)上連接有壓力分布單元(6)，壓力分布單元(6)與頂板(2)之間連接有壓力傳感器(7)，下密封板(5)的底部設(shè)有電加熱機(jī)構(gòu)，電加熱機(jī)構(gòu)與底板(I)之間連接有舉升機(jī)構(gòu)(9);上密封板(4)上在靠近中心的位置開(kāi)設(shè)有介質(zhì)通孔(10)且介質(zhì)通孔(10)上連接有介質(zhì)注入管(11)，上密封板(4)底面的中心位置安裝有溫度傳感器(12)、邊緣位置上安裝有位移傳感器(13);所述壓力傳感器(7)、溫度傳感器(12)和位移傳感器(13)的信號(hào)輸出端以及所述電加熱機(jī)構(gòu)和舉升機(jī)構(gòu)(9 )的控制端均電連接至一控制電路上。
2.如權(quán)利要求1所述的密封墊片可靠性測(cè)試裝置，其特征是所述溫度傳感器(12)的感應(yīng)端探出上密封板(4)的底面，下密封板(8)的頂面在與溫度傳感器(12)對(duì)應(yīng)的位置上開(kāi)設(shè)有沉槽(14)。
3.如權(quán)利要求1所述的密封墊片可靠性測(cè)試裝置，其特征是所述上密封板(4)底面的邊緣位置開(kāi)設(shè)有凹槽(15)，位移傳感器(13)安裝在凹槽(15)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的密封墊片可靠性測(cè)試裝置，其特征是所述壓力分布單元(6)包括與壓力傳感器(7)連接且與上密封板(4)平行設(shè)置的上壓板(61)和垂直固接在上密封板(4)與上壓板(61)之間的多根連接桿(62)，上述各連接桿(62)均勻間隔環(huán)設(shè)在上密封板(4)頂面的周圈邊緣。
5.如權(quán)利要求1所述的密封墊片可靠性測(cè)試裝置，其特征是所述電加熱機(jī)構(gòu)包括安裝在舉升機(jī)構(gòu)(9 )頂端的導(dǎo)熱板(16 )和嵌裝在導(dǎo)熱板(16 )內(nèi)的電加熱片(17 )，導(dǎo)熱板(16 )的頂面與下密封板(4)的底面貼合，導(dǎo)熱板(16)頂面的中心開(kāi)設(shè)有一可將部分電加熱片(17)露出的開(kāi)口(18)。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的密封墊片可靠性測(cè)試裝置，其特征是所述舉升機(jī)構(gòu)(9)為油缸或氣缸。
【文檔編號(hào)】G01M3/28GK203824720SQ201420143181
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】杜鵬, 陸健, 王洪忠 申請(qǐng)人:濰柴動(dòng)力股份有限公司