本發(fā)明屬于燃氣用品領(lǐng)域，涉及一種可模擬橡膠膜片運行狀態(tài)的疲勞試驗儀器，特別是一種橡膠膜片測試裝置。

背景技術(shù)：
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橡膠膜片廣泛應(yīng)用于燃氣調(diào)壓器中，在燃氣調(diào)壓器中橡膠膜片起壓力傳感和流量控制的作用；目前，燃氣調(diào)壓器用的橡膠膜片主要有兩種：主調(diào)膜片和平衡膜；主調(diào)膜片的作用是感知出口壓力的變化，通過帶動閥口桿做上下運動來控制閥口的開啟與閉合，從而調(diào)整進氣量使出口壓力維持在設(shè)計范圍內(nèi)，以保證進戶燃氣的安全；平衡膜片的作用是抵消閥瓣受到的不平衡力。通常調(diào)壓器用橡膠膜片屬于復(fù)合材料，是利用紡織品作為增強材料(俗稱基布)與橡膠基體相結(jié)合形成的?；嫉闹饕饔檬鞘鼓て哂幸欢ǖ臋C械強度并限制膜片變形，而橡膠基體的作用在于使膜片具有良好的密封性；無論是基布中的紗線斷裂還是橡膠層破壞，只要漏氣就認為膜片已破壞，就有可能帶來安全事故。所以，調(diào)壓器橡膠膜片是燃氣調(diào)壓器中的關(guān)鍵部件，其耐疲勞性的優(yōu)劣直接關(guān)系到人民生命和財產(chǎn)的安全；目前，對調(diào)壓器橡膠膜片的研究技術(shù)已經(jīng)相當成熟，法國的埃福貝(EFFBE)公司生產(chǎn)的各種燃氣調(diào)壓器膜片、煤氣表用膜片就有上百種產(chǎn)品，年產(chǎn)約八千萬張，供世界上絕大多數(shù)調(diào)節(jié)閥廠家使用，如費舍爾(FISHER)等廠家，都使用該公司的膜片。但到目前為止尚未見有生產(chǎn)廠家對膜片生產(chǎn)技術(shù)及檢測方法作公開報導(dǎo)。目前，有關(guān)調(diào)壓器的標準有歐共體EN334、EN278及德國標準DIN標準等，但沒有公開膜片的專門標準，而對膜片疲勞性能的要求和測試技術(shù)或方法，也尚未見有報道；中國于1996年制定了《城鎮(zhèn)燃氣調(diào)壓器用橡膠膜片》(HG 2807-1996)行業(yè)標準，對膜片的拉伸強度、扯斷伸長度、壓縮永久變形、邵爾硬度、回彈性、屈撓龜裂、熱空氣老化等提出了明確要求，而國家標準 GB16802-1997，在附錄C、D中也作了相關(guān)規(guī)定。為了提高調(diào)壓器的技術(shù)水平，新的城鎮(zhèn)燃氣調(diào)壓器標準CJ 274-2008自2008年8月1日開始實施，但是該標準除了對橡膠膜片的膠料硬度提出要求以外，其它與GB 16802-1997完全一致。到目前為止，無論是國際先進標準，還是國家標準和行業(yè)標準都沒有對橡膠膜片在工作過程中的耐疲勞性能參數(shù)提出明確要求，更無相應(yīng)的測試方法。由于膜片的技術(shù)要求高，開發(fā)難度大，國內(nèi)高端膜片市場長期被國外產(chǎn)品壟斷。為了打破國外膜片的壟斷，我國許多橡膠研究院所和企業(yè)投入大量人力和物力研究開發(fā)高性能夾布橡膠膜片，但至今仍未見高性能調(diào)壓器膜片面世，而對橡膠膜片耐疲勞性能參數(shù)的檢測設(shè)備更是無人問津。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，尋求設(shè)計提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、方法科學(xué)的橡膠膜片耐疲勞測試儀裝置，該裝置包括往復(fù)傳動機構(gòu)、膜片夾持機構(gòu)、計數(shù)器和充氣機構(gòu)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括往復(fù)傳動機構(gòu)、膜片夾持機構(gòu)、計數(shù)器和氣壓泵四個功能單元，主要部件包括往復(fù)傳動機構(gòu)、計數(shù)器、電機、氣壓表、氣壓泵、氣壓傳感器、外緊壓環(huán)、膜片、平衡彈簧、中壓盤、底板、中隔環(huán)、外緊壓環(huán)、中隔盤、滑套、銷釘、螺母、連軸套、緊壓螺栓、中壓盤、膜片、外緊壓螺栓、閥門、進氣管；往復(fù)傳動機構(gòu)采用雙偏心輪連桿式結(jié)構(gòu)，主要部件包括往復(fù)桿、固定件、鉸接軸、連桿、二級偏心軸、二級偏心輪、一級偏心軸、一級偏心輪、主軸、滑套，往復(fù)傳動機構(gòu)放置于裝置的頂部，往復(fù)桿頂端連接計數(shù)器，往復(fù)傳動機構(gòu)與制于裝置右頂部的電機傳動連通，往復(fù)傳動機構(gòu)的往復(fù)桿底端與膜片夾持機構(gòu)機械連接，實現(xiàn)膜片夾持機構(gòu)隨往復(fù)桿運動，達到膜片耐疲勞度檢測功效；夾持機構(gòu)中心處底部制有平衡彈簧；膜片夾持機構(gòu)右端通過閥門氣連通氣壓泵，在實現(xiàn)氣連接的進氣管中部串接有氣壓傳感器和氣壓表；膜片夾持機構(gòu)由二個中壓盤、中隔盤、中隔環(huán)、二個外緊壓環(huán)和緊壓螺栓組合構(gòu)成，中壓盤、二個外緊壓環(huán)、中隔盤、中隔環(huán)、外緊壓螺栓、緊壓螺栓將二只 膜片夾持住并形成一個密封的、可充入高壓流體的空腔；往復(fù)傳動機構(gòu)采用雙偏心輪連桿式結(jié)構(gòu)，往復(fù)桿中部制有固定件，往復(fù)桿的固定件上部和下部上分別制有可滑動的滑套，往復(fù)桿通過鉸接軸和連桿與二級偏心軸、二級偏心輪、一級偏心軸、一級偏心輪、主軸形成傳動連通結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)雙偏心輪連桿式往復(fù)傳動；主軸由電機帶動按設(shè)定速度高速回轉(zhuǎn)，一級偏心輪經(jīng)主軸帶動后，通過一級偏心軸帶動二級偏心輪，在二級偏心軸的帶動下連桿通過鉸接軸和固定件帶動往復(fù)桿做上下往復(fù)運動，滑套約束往復(fù)桿的運動方向；

本發(fā)明的膜片夾持機構(gòu)主要用于夾持膜片，其結(jié)構(gòu)是單膜片夾持式或雙膜片夾持式；可以密封帶壓式，也可以是不帶壓式；采用雙膜片密封帶壓式的機構(gòu)由中壓盤、外緊壓環(huán)、中隔盤、中隔環(huán)和緊壓螺栓組成。

本發(fā)明采用雙偏心輪連桿式結(jié)構(gòu)的往復(fù)傳動機構(gòu)和雙膜片帶壓式夾持機構(gòu)，具有以下優(yōu)點：

一是速度在10～2000次/分范圍內(nèi)可調(diào)，測試效率高；

二是往復(fù)傳行的動程可調(diào)，其動程的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)二級偏心輪相對二級偏心軸的轉(zhuǎn)角實現(xiàn)的，動程的大小等于主軸至二級偏心軸間距的兩倍，動程的大小根據(jù)膜片的形狀和實際需要進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍一般為4～100mm，其中，一級偏心距在12～60mm，二級偏心距在10～50mm，二級偏心輪可繞一級偏心軸轉(zhuǎn)動，以滿足動程調(diào)節(jié)的需要，一旦動程確定后，即將二級偏心輪與一級偏心軸通過螺釘固定；

三是一次測試二只膜片，測試效率高，膜片拆裝方便，可用于同時比較兩個廠家生產(chǎn)的相同規(guī)格的產(chǎn)品，兩個膜片的外圓分別由外緊壓環(huán)與中隔環(huán)通過外緊壓螺栓夾緊密封，并固定在裝置的底板上，兩個膜片的內(nèi)圓分別由中壓盤與中隔環(huán)通過緊壓螺栓夾緊密封，并通過連軸套將緊壓螺栓與往復(fù)桿相連，隨往復(fù)桿的上下運動，膜片的內(nèi)圓即相對膜片的外圓做上下往復(fù)運動，實現(xiàn)二只膜片的疲勞測試；

四是測試過程中膜片間的氣壓保持不變，裝置運行平穩(wěn)，由于高壓空氣密封于二只膜片和中壓盤以及中隔盤形成的空腔內(nèi)，無論膜片 是向上運動還是向下運動，空腔的容積是不變的，因此在膜片上下運動時，膜片所受的氣壓是不變的，平衡彈簧起平衡中壓盤以及中隔盤自重的作用，減小沖擊力，使往復(fù)運行更加平穩(wěn)；

五是膜片的耐疲勞性是在帶壓的情況下測試的，氣壓可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為0.01～2Mpa，從而可使測試效果較好的模擬膜片在線工作情況；

六是能直接觀察到膜片的疲勞形態(tài)，如果安裝氣壓傳感器，又能實現(xiàn)膜片破損自停；

七是可用于測試各類橡膠膜片，如膜片泵用膜片、汽車用膜片和摩托車用膜片，只要膜片夾具的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)與膜片的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)即可。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明裝置的剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的往復(fù)傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實施方式：

下面通過實施例并結(jié)合附圖做進一步說明。

本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括往復(fù)傳動機構(gòu)、膜片夾持機構(gòu)、計數(shù)器和氣壓泵四個功能單元，主要部件包括往復(fù)傳動機構(gòu)1、計數(shù)器2、電機3、氣壓表4、氣壓泵5、氣壓傳感器6、外緊壓環(huán)7、膜片8、平衡彈簧9、中壓盤10、底板11、中隔環(huán)12、外緊壓環(huán)13、中隔盤14、滑套15、銷釘16、螺母17、連軸套18、緊壓螺栓19、中壓盤20、膜片21、外緊壓螺栓22、閥門23、進氣管24；往復(fù)傳動機構(gòu)采用雙偏心輪連桿式結(jié)構(gòu)，主要部件包括往復(fù)桿25、固定件26、鉸接軸27、連桿28、二級偏心軸29、二級偏心輪30、一級偏心軸31、一級偏心輪32、主軸33、滑套15，往復(fù)傳動機構(gòu)1放置于裝置的頂部，往復(fù)桿25頂端連接計數(shù)器2，往復(fù)傳動機構(gòu)1與制于裝置右頂部的電機3傳動連通，往復(fù)傳動機構(gòu)1的往復(fù)桿25底端與膜片夾持機構(gòu)機械連接，實現(xiàn)膜片夾持機構(gòu)隨往復(fù)桿25運動，達到膜片耐疲勞度檢測功效；夾持機構(gòu)中心處底部制有平衡彈簧9；膜片夾持機構(gòu)右端通過閥 門23氣連通氣壓泵5，在實現(xiàn)氣連接的進氣管24中部串接有氣壓傳感器6和氣壓表4；膜片夾持機構(gòu)由二個中壓盤10和20、中隔盤14、中隔環(huán)12、二個外緊壓環(huán)7和13和緊壓螺栓19組合構(gòu)成，中壓盤10和20、二個外緊壓環(huán)7和13、中隔盤14、中隔環(huán)12、外緊壓螺栓22、緊壓螺栓19將二只膜片8和21夾持住并形成一個密封的、可充入高壓流體的空腔；往復(fù)傳動機構(gòu)1采用雙偏心輪連桿式結(jié)構(gòu)，往復(fù)桿25中部制有固定件26，往復(fù)桿25的固定件26上部和下部上分別制有可滑動的滑套15，往復(fù)桿25通過鉸接軸27和連桿28與二級偏心軸29、二級偏心輪30、一級偏心軸31、一級偏心輪32、主軸33形成傳動連通結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)雙偏心輪連桿式往復(fù)傳動；主軸33由電機3帶動可按設(shè)定速度高速回轉(zhuǎn)，一級偏心輪32經(jīng)主軸33帶動后，通過一級偏心軸31帶動二級偏心輪30，在二級偏心軸29的帶動下連桿通過鉸接軸27和固定件26帶動往復(fù)桿25做上下往復(fù)運動，滑套15約束往復(fù)桿25的運動方向。

本實施例的膜片21和膜片8由中壓盤20、中隔環(huán)12、中壓盤10、外緊壓環(huán)13和外緊壓環(huán)7，通過外緊壓螺栓22緊固壓緊，這樣在兩膜片之間就會形成一個密封的空腔，打開閥門23氣壓泵5可通過進氣管24將一定壓力的氣體沖入膜片間的空腔，待氣壓表4達到設(shè)定壓力(壓力大小應(yīng)模擬膜片在調(diào)壓器工作時的帶壓狀況)后，關(guān)閉閥門23即可進行膜片的帶壓疲勞測試；將膜片夾持好后，通過螺母17將其與緊壓螺栓19固定到一起，將膜片夾持裝置固定在裝置的底板11上，然后用連軸套18和銷釘16將往復(fù)桿25和膜片夾持裝置上的緊壓螺栓19的上端連接起來；緊壓螺栓19、中壓盤20、中隔環(huán)12、中壓盤10受到往復(fù)桿25的帶動，將夾持著兩個膜片的內(nèi)側(cè)做上下往復(fù)運動，往復(fù)桿25的運動次數(shù)即膜片的耐疲勞次數(shù)將由計數(shù)器2記錄下來；當膜片因疲勞破壞而破裂時，氣壓突然下降，此時氣壓傳感器6發(fā)出信號，切斷電源，裝置停止工作；往復(fù)運行的速度可根據(jù)膜片的規(guī)格和要求進行調(diào)節(jié)，速度調(diào)節(jié)可通過直接選用調(diào)速電機，或變頻電機，或步進電機，或伺服電機，或用變速箱調(diào)速實現(xiàn)。

實施例1：適用于DN25平衡膜片的測試裝置。

電機3選用機械離合器電動機，電壓：380V三相；電流：0.9A；功率：370W；轉(zhuǎn)速：2850r/min；計數(shù)器2選用機械式計數(shù)器；氣壓泵5采用手動空氣壓縮器。

本實施例的裝置中設(shè)計兩個偏心輪，動程的大小根據(jù)膜片的形狀和實際動程需要對偏心輪進行調(diào)節(jié)，其中，二級偏心輪可繞一級偏心軸轉(zhuǎn)動，以滿足動程調(diào)節(jié)的需要，一旦動程確定后，即將二級偏心輪與一級偏心軸通過螺釘固定，一級偏心距在50mm，二級偏心距在46mm，總偏心距的調(diào)節(jié)范圍一般為4-96mm，往復(fù)動程為總偏心距的二倍。

膜片DN25的工作動程為18mm，設(shè)定氣壓為0.4Mpa，調(diào)整一二級偏心輪的總偏心距為9mm后，鎖緊各螺栓。

測量時，將膜片夾持在夾緊裝置上，鎖緊各螺栓，打開進氣管閥門，并向內(nèi)腔充氣，達到額定氣壓時關(guān)閉閥門，通過連軸套將緊壓螺栓與往復(fù)桿連接，開動電機實現(xiàn)疲勞測試，通過計數(shù)器記錄疲勞次數(shù)，并通過氣壓傳感器實現(xiàn)對計數(shù)器的控制，當被測膜片破裂時，電機自動停止運轉(zhuǎn)。

實施例2：適用于NORVAL/G DVGW調(diào)壓器主調(diào)膜片的測試裝置。

電機選用直流變頻調(diào)速電動機，電壓：380V三相；電流：1A；功率：300W；轉(zhuǎn)速：1750r/min；計數(shù)器選用光電計數(shù)器；氣壓泵采用電動空氣壓縮機。

本實施例的裝置中設(shè)計兩個偏心輪，動程的大小根據(jù)膜片的形狀和實際動程需要對偏心輪進行調(diào)節(jié)，其中，二級偏心輪可繞一級偏心軸轉(zhuǎn)動，以滿足動程調(diào)節(jié)的需要，一旦動程確定后，即將二級偏心輪與一級偏心軸通過螺釘固定，一級偏心距在50mm，二級偏心距在46mm，總偏心距的調(diào)節(jié)范圍一般為4-96mm，往復(fù)動程為總偏心距的二倍。

膜片直徑630mm，往復(fù)動程為80mm，氣壓為0.12Mpa，調(diào)整一、二級偏心輪的總偏心距為40mm，鎖緊各螺栓。

測量時，將膜片夾持在夾緊裝置上(各種規(guī)格膜片配合不同夾緊裝置)，鎖緊各螺栓，打開進氣管閥門，并向內(nèi)腔充氣，達到額定氣壓時關(guān)閉閥門，通過連軸套將緊壓螺栓與往復(fù)桿連接，開動電機實現(xiàn)疲勞測試，通過計數(shù)器記錄疲勞次數(shù)，并通過氣壓傳感器實現(xiàn)對計數(shù)器的控制，當被測膜片破裂時，電機自動停止運轉(zhuǎn)。