CN112444383A

CN112444383A - 一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台

Info

Publication number: CN112444383A
Application number: CN202011471156.XA
Authority: CN
Inventors: 马晨波; 张仲; 刘竞; 孙见君; 张玉言
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-03-05

Abstract

本发明提供一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，包括试验台本体，设置于试验台本体上且可替换的夹紧对心装置与加热密封装置。本发明模拟波纹管在机械密封中运行时，既考虑到了微小的振动，同时也模拟了高温高压的工作环境，保障测量结果更加准确；夹紧对心装置能够针对不同尺寸的波纹管进行直径以及高度调节，保证进行损伤积累试验时波纹管的稳定性；加热密封装置设计有分体式外舱机构，外舱本体拆卸便捷，便于内部介质的更换以及整体的拆卸，搭配恒温机构，能够最大限度地模仿机械密封波纹管实际工作环境。

Description

一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台

技术领域

本发明属于测量试验装置领域，具体涉及一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台。

背景技术

为了测量机械密封波纹管的寿命和可靠性，通常通过添加一个固定载荷使金属波纹管产生应力松弛。但机械密封焊接金属波纹管是在高频微小振动和应力松弛并存的情况下运行的，并且会有高压，高温，还有液体介质的影响，单单考虑一个固定载荷的情况，并不能正确反映出波纹管的寿命和可靠性。当今的许多波纹管加速试验装置并没有考虑到这些影响。

因此，针对以上问题研制出一种能够模拟在机械密封中实际环境，并对波纹管进行测量试验的装置是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，包括试验台本体，设置于试验台本体上且可替换的夹紧对心装置与加热密封装置；试验台本体包括上下平行设置的上底板与下底板、由上至下依次贯穿上底板及下底板并固定的支撑柱、加载装置；下底板的中部开有底板安装槽；加载装置包括伸缩机构与压板；伸缩机构竖直向下安装于上底板的中部；压板可拆卸式地水平安装于伸缩机构的底部；

夹紧对心装置包括丝杆、螺母座、V型块以及工作台；丝杆为正反螺旋直线导轨丝杆，水平设置于底板安装槽内；螺母座的数量为两个，分别配合安装于丝杆的两端，通过丝杆的旋转实现相对运动；V型块的数量为两个，分别连接于两个螺母座的上方；工作台架设于底板安装槽的上部，且位于两个V型块之间；

加热密封装置包括分体式外舱机构以及恒温机构；分体式外舱机构包括外舱本体、钢性板以及保温棉；外舱本体为柱状舱体结构；钢性板配合放置于外舱本体的顶部开口处；保温棉固定于钢性板的底侧；恒温机构包括依次相串联的加热装置、交流接触器、温度控制仪以及温度传感器；加热装置以及温度传感器分别设置于外舱本体的内部两侧；交流接触器以及温度控制仪均设置于外舱本体的外部。

本发明提供了一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，包括用于支撑安放待试验波纹管以及试验装置的试验台本体，夹紧对心装置以及加热密封装置。其中的试验台本体包括上下平行设置的上底板以及下底板，上底板与下底板通过支撑柱进行固定安装，加载装置包括伸缩机构以及压板，压板通过伸缩机构竖直向下安装在上底板中部，通过伸缩机构带动压板上下移动，并且压板可拆卸式地安装在伸缩机构的底部，便于替换。

本发明中的夹紧对心装置包括丝杆、螺母座、V型块以及工作台；丝杆选择为正反螺旋直线导轨丝杆，螺母座的数量为两个，分别配合安装于丝杆的两端，通过丝杆的旋转实现相对靠近及原理，以根据待试验波纹管的直径进行调节；V型块的数量为两个，分别连接于两个螺母座的上方，用于随螺母座的移动对待试验波纹管进行夹紧；工作台架设于底板安装槽的上部，且位于两个V型块之间，用于安放波纹管。

本发明中的加热密封装置包括分体式外舱机构以及恒温机构，其中分体式外舱机构包括呈柱状舱体结构的外舱本体，覆盖在外舱本体顶部开口处的钢性板以及固定在钢性板底侧的保温棉，以保证本装置整体的密封性，起到初步的保温以及防止介质泄露的作用。恒温机构包括依次相串联的加热装置、交流接触器、温度控制仪以及温度传感器，用于保证***温度的稳定。

进一步地，钢性板同样可拆卸式地水平安装于伸缩机构的底部。

加热密封装置的钢性板同样可拆卸式地水平安装于伸缩机构的底部，以便在压板拆卸后，将钢性板安装在伸缩机构底部，并随之上下移动，便于替换。

进一步地，伸缩机构包括电动缸以及伺服电机；电动缸竖直向下安装于上底板的中部；伺服电机与电动缸配合相安装；工作台的表面还依次向上设置压力传感器以及放置板；下底板的底部还设有位移传感器；压力传感器以及位移传感器同样与伺服电机配合相连接。

进一步地，电动缸为DDA80电动缸。

本发明中的伸缩机构包括电动缸以及伺服电机，其中电动缸选择为DDA80电动缸，通过可控的伺服电机带动其上下移动伸缩；工作台表面还设有压力传感器以及放置板，压力传感器同样与伺服电机配合相连接，压板随电动缸下压时，将待试验波纹管压紧于放置板上，并通过压力传感器实时监测压力大小，并通过伺服电机反馈至电动缸，控制其继续下压或者暂停下压。

进一步地，V型块的顶部两端还设有可上下活动的伸缩夹紧块；伸缩夹紧块通过锁钉进行固定；锁钉设置于V型块的侧面。

V型块顶部两端设置可上下活动的伸缩夹紧块，以适应高度不同的波纹管，并且伸缩夹紧块通过锁钉进行锁紧固定。

进一步地，外舱本体包括两个相对称的外舱单体以及密封条；两个外舱单体拼接成柱状舱体结构；密封条为硅胶密封条，贴合于两个外舱单体的连接处。

本发明中的外舱本体包括两个相对称设计的外舱单体以及密封条，两个外舱单体拼接成柱状舱体结构，配合贴合于两者连接处的密封条，共同组成外舱本体，拆卸便捷，同时密封条选择使用硅胶密封条，不仅能够有效防止内部的介质泄露，还可承受230℃的高度，保证实验的顺利进行。

进一步地，外舱本体的表面沿其周向套设有一圈隔热板；隔热板为陶瓷纤维隔热板。

本发明中外舱本体的表面沿周向套设有一圈隔热板，且使用陶瓷纤维隔热板，其防火，隔热性能优秀，连续使用可以承受1000℃的高温。

进一步地，钢性板的底部还向下设有升降压头。

进一步地，加热装置为石英加热管；交流接触器为CJX2－1201交流接触器；温度控制仪为XMTD－9411温度控制仪；温度传感器为PT100 温度传感器。

本发明中的加热密封装置用于对介质加热，由于实验时间长，实验温度高，要求在高温下具有良好的化学稳定性，使用寿命长，因此选用石英加热管；交流接触控制器选用型号为 CJX2－1201 的交流接触器，控制加热管电路的通断；温度控制仪选用型号为 XMTD－9411的温度控制仪，精度为满量程的± 1% ，用于显示温度传感器的温度，对***的温度进行调控；

温度传感器，选用 PT100 温度传感器，其测温范围在－100～+ 200℃，导电率大、热容量小、响应速度快，其电阻与温度几乎呈线性关系，精度高且稳定。

进一步地，支撑柱的底部还安装有可刹车万向轮；下底板的底部向下设有支撑架。

本发明中支撑柱底部还安装有可刹车万向轮，使整体能够方便地进行移动，且具有良好的稳定性，同时下底部底部向下还设有支撑架，以提高试验台整体的稳定性。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明模拟波纹管在机械密封中运行时，既考虑到了微小的振动，同时也模拟了高温高压的工作环境，保障测量结果更加准确；

2、夹紧对心装置能够针对不同尺寸的波纹管进行直径以及高度调节，保证进行损伤积累试验时波纹管的稳定性；

3、加热密封装置设计有分体式外舱机构，外舱本体拆卸便捷，便于内部介质的更换以及整体的拆卸，搭配恒温机构，能够最大限度地模仿机械密封波纹管实际工作环境。

附图说明

图1、本发明的结构示意图；

图2、本发明中夹紧对心装置的结构示意图；

图3、本发明中加热密封装置的结构示意图。

附图标记列表：上底板1、下底板2、支撑柱3、伸缩机构4、丝杆5、螺母座6、V型块7、工作台8、外舱本体9、钢性板10、保温棉11、加热装置12、温度传感器13、电动缸41、伺服电机42、压力传感器14、放置板15、把手16、伸缩夹紧块17、锁钉18、密封条19、隔热板20、可刹车万向轮21、支撑架22、压板23、位移传感器24、升降压头25。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示为本发明的结构示意图，本发明为一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，包括试验台本体，设置于试验台本体上且可替换的夹紧对心装置与加热密封装置。

试验台本体包括上下平行设置的上底板1与下底板2、由上至下依次贯穿上底板1及下底板2并固定的支撑柱3、加载装置；下底板2的中部开有底板安装槽；支撑柱3的底部还安装有可刹车万向轮21；下底板2的底部向下设有支撑架22；加载装置包括伸缩机构4与压板23；伸缩机构4竖直向下安装于上底板1的中部；压板23可拆卸式地水平安装于伸缩机构4的底部。伸缩机构4包括电动缸41以及伺服电机42；电动缸41竖直向下安装于上底板1的中部；伺服电机42与电动缸41配合相安装；下底板2的底部还设有位移传感器24，位移传感器24与伺服电机42配合相连接。

以上电动缸41为DDA80电动缸，伺服电机42采用松下伺服电机MSMF152L1G6M+MDDLN55SG/3米线。

如图2所示，夹紧对心装置包括丝杆5、螺母座6、V型块7以及工作台8；丝杆5为正反螺旋直线导轨丝杆，水平设置于底板安装槽内，端部还配合安装有把手16；螺母座6的数量为两个，分别配合安装于丝杆5的两端，通过丝杆5的旋转实现相对运动；V型块7的数量为两个，分别连接于两个螺母座6的上方，V型块7的顶部两端还设有可上下活动的伸缩夹紧块17；伸缩夹紧块17通过锁钉18进行固定；锁钉18设置于V型块7的侧面；工作台8架设于底板安装槽的上部，且位于两个V型块7之间；工作台8的表面还依次向上设置压力传感器14以及放置板15，压力传感器14同样与伺服电机42配合相连接。

如图3所示，加热密封装置包括分体式外舱机构以及恒温机构；分体式外舱机构包括外舱本体9、钢性板10以及保温棉11；外舱本体9为柱状舱体结构，包括两个相对称的外舱单体以及密封条19；两个外舱单体拼接成柱状舱体结构；外舱本体9的表面沿其周向套设有一圈隔热板20；隔热板20为陶瓷纤维隔热板；密封条19为硅胶密封条，贴合于两个外舱单体的连接处；钢性板10同样可拆卸式地水平安装于伸缩机构4的底部，配合放置于外舱本体9的顶部开口处，并且钢性板10的底部还向下设有升降压头25；保温棉11固定于钢性板10的底侧；恒温机构包括依次相串联的加热装置12、交流接触器、温度控制仪以及温度传感器13；加热装置12以及温度传感器13分别设置于外舱本体9的内部两侧；交流接触器以及温度控制仪均设置于外舱本体9的外部。

以上加热装置12为石英加热管；交流接触器为CJX2－1201交流接触器；温度控制仪为XMTD－9411温度控制仪；温度传感器13为PT100 温度传感器。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：包括试验台本体，设置于试验台本体上且可替换的夹紧对心装置与加热密封装置；所述试验台本体包括上下平行设置的上底板（1）与下底板（2）、由上至下依次贯穿上底板（1）及下底板（2）并固定的支撑柱（3）、加载装置；所述下底板（2）的中部开有底板安装槽；所述加载装置包括伸缩机构（4）与压板（23）；所述伸缩机构（4）竖直向下安装于上底板（1）的中部；所述压板（23）可拆卸式地水平安装于伸缩机构（4）的底部；

所述夹紧对心装置包括丝杆（5）、螺母座（6）、V型块（7）以及工作台（8）；所述丝杆（5）为正反螺旋直线导轨丝杆，水平设置于底板安装槽内；所述螺母座（6）的数量为两个，分别配合安装于丝杆（5）的两端，通过丝杆（5）的旋转实现相对运动；所述V型块（7）的数量为两个，分别连接于两个螺母座（6）的上方；所述工作台（8）架设于底板安装槽的上部，且位于两个V型块（7）之间；

所述加热密封装置包括分体式外舱机构以及恒温机构；所述分体式外舱机构包括外舱本体（9）、钢性板（10）以及保温棉（11）；所述外舱本体（9）为柱状舱体结构；所述钢性板（10）配合放置于外舱本体（9）的顶部开口处；所述保温棉（11）固定于钢性板（10）的底侧；所述恒温机构包括依次相串联的加热装置（12）、交流接触器、温度控制仪以及温度传感器（13）；所述加热装置（12）以及温度传感器（13）分别设置于外舱本体（9）的内部两侧；所述交流接触器以及温度控制仪均设置于外舱本体（9）的外部。

2.根据权利要求1所述的一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：所述钢性板（10）同样可拆卸式地水平安装于伸缩机构（4）的底部。

3.根据权利要求2所述的一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：所述伸缩机构（4）包括电动缸（41）以及伺服电机（42）；所述电动缸（41）竖直向下安装于上底板（1）的中部；所述伺服电机（42）与电动缸（41）配合相安装；所述工作台（8）的表面还依次向上设置压力传感器（14）以及放置板（15）；所述下底板（2）的底部还设有位移传感器（24）；所述压力传感器（14）以及位移传感器（24）同样与伺服电机（42）配合相连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：所述电动缸（41）为DDA80电动缸。

5.根据权利要求1所述的一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：所述丝杆（5）的端部还配合安装有把手（16）。

6.根据权利要求1所述的一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：所述V型块（7）的顶部两端还设有可上下活动的伸缩夹紧块（17）；所述伸缩夹紧块（17）通过锁钉（18）进行固定；所述锁钉（18）设置于V型块（7）的侧面。

7.根据权利要求1所述的一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：所述外舱本体（9）包括两个相对称的外舱单体以及密封条（19）；两个外舱单体拼接成柱状舱体结构；所述外舱本体（9）的表面沿其周向套设有一圈隔热板（20）；所述隔热板（20）为陶瓷纤维隔热板；所述密封条（19）为硅胶密封条，贴合于两个外舱单体的连接处。

8.根据权利要求1所述的一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：所述钢性板（10）的底部还向下设有升降压头（25）。

9.根据权利要求1所述的一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：所述加热装置（12）为石英加热管；所述交流接触器为CJX2－1201交流接触器；所述温度控制仪为XMTD－9411温度控制仪；所述温度传感器（13）为PT100 温度传感器。

10.根据权利要求1所述的一种用于机械密封金属波纹管可靠性测量的试验台，其特征在于：所述支撑柱（3）的底部还安装有可刹车万向轮（21）；所述下底板（2）的底部向下设有支撑架（22）。