RU2243520C1 - Bed for testing seals - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology.

SUBSTANCE: bed has case, seal to be tested that is mounted on axis between sleeves inside case and to coaxial with case. Sleeves are mounted on axes for free motion. First sleeve forms working chamber together with inner surface of case. Axis is provided with channel for supplying working fluid under pressure into the chamber. Second sleeve interacts with power unit having nut and disk springs mounted on axis. Movement measurement system has shift indicator fixed to one plate and bolt mounted on other plate by means of check-nut. Bolt interacts with shift indicator. Disk springs are disposed between plates. Movement strain gauges are mounted on case in place where tested seal is located. Strain gauges are connected with equipment for measuring of radial movement.

EFFECT: widened operational capabilities of bed.

1 dwg

Description

Техническое решение относится к испытательным стендам, а именно к стендам для испытания уплотнений, и может быть использовано во всех отраслях промышленности, где требуется знать, каким образом изменяются радиальные усилия в эластичном материале в зависимости от его осевого сжатия и зависимость величины уплотняемого давления от величины осевого сжатия.The technical solution relates to test benches, namely, to stands for testing seals, and can be used in all industries where you need to know how the radial forces in an elastic material change depending on its axial compression and the dependence of the magnitude of the compacted pressure on the axial compression.

Известен стенд для механических испытаний эластичных материалов (по авт. св. СССР №811097, G 01 M 19/00, опубл. в БИ №9 за 1981г.), состоящий из основания, размещенного на нем привода с регулятором угловых перемещений, панелей с отверстиями, образующими координатную сетку, и фиксатора положения панелей, выполненного в виде двух параллельных стенок, одна из которых имеет лимб с узлами фиксации. Панели размещены между стенками фиксатора на соединяющих их шарнирных осях, при этом одна из них закреплена неподвижно, часть панелей кинематически связана с приводом, а остальная часть зафиксирована относительно первой. Панель, закрепленная неподвижно, выполнена из двух частей, между которыми установочно-подвижно и также на шарнирной оси закреплена другая панель, а регулятор угловых перемещений выполнен в виде лимба с двумя концевыми переключателями и взаимодействующего с ним водила, ось которого соединена с приводом, а вилка контактирует с панелью.A known bench for mechanical testing of elastic materials (according to ed. St. USSR No. 811097, G 01 M 19/00, published in BI No. 9 for 1981), consisting of a base, a drive placed on it with an angular displacement regulator, panels with holes forming a coordinate grid, and a panel position fixer made in the form of two parallel walls, one of which has a limb with fixation nodes. The panels are placed between the walls of the latch on the hinge axes connecting them, while one of them is fixed, part of the panels is kinematically connected with the drive, and the rest is fixed relative to the first. The panel, fixed motionless, is made of two parts, between which the panel is mounted movably and also on the hinge axis, and the angular displacement regulator is made in the form of a dial with two limit switches and a carrier that interacts with it, the axis of which is connected to the drive, and the plug contacts the panel.

Недостатком известного стенда является то, что он пригоден только для механических испытаний эластичных материалов и его невозможно использовать для определения величины уплотняемого давления, а также для определения радиальных усилий, передаваемых от испытуемого уплотнения на стенки корпуса стенда.A disadvantage of the known stand is that it is suitable only for mechanical testing of elastic materials and cannot be used to determine the magnitude of the pressure being sealed, as well as to determine the radial forces transmitted from the test seal to the walls of the stand body.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является установка для испытания уплотнений (по авт. св. СССР №351110, G 01 m 3/00, F 16 j 15/50, опубл. в БИ №27 за 1972 г.), состоящая из корпуса, уплотняемой детали, имеющей с двух торцов отверстия с внутренней резьбой, в которых расположены ведущий вал и винтовой валик, сообщающие уплотняемой детали движение, и испытуемых уплотнений.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed solution is the installation for testing seals (according to ed. St. USSR No. 351110, G 01 m 3/00, F 16 j 15/50, published in BI No. 27 for 1972 ), consisting of a housing, a sealed part, having holes with internal threads from two ends, in which a drive shaft and a screw roller are located, which inform the sealed part of the movement, and the tested seals.

Недостатком известной установки является то, что она пригодна только для определения величины уплотняемого давления.A disadvantage of the known installation is that it is suitable only for determining the magnitude of the sealing pressure.

Технической задачей предлагаемого решения является расширение возможностей стенда за счет получения зависимости фактического поджатия испытуемого уплотнения от величины давления рабочей жидкости в рабочей камере при фиксированном предварительном поджатии испытуемого уплотнения, определения величины уплотняемого давления в зависимости от фактического поджатия и радиального усилия, передаваемого от испытуемого уплотнения на стенки корпуса стенда.The technical objective of the proposed solution is to expand the capabilities of the bench by obtaining the dependence of the actual compression of the test seal on the pressure of the working fluid in the working chamber with a fixed preliminary compression of the test seal, determining the value of the pressure being compressed depending on the actual compression and radial force transmitted from the test seal to the walls body of the stand.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для испытания уплотнений, состоящем из корпуса, оси и испытуемого уплотнения, установленного на оси внутри корпуса соосно с ним, согласно техническому решению испытуемое уплотнение размещено на оси между втулками, которые установлены на оси свободно. Первая втулка образует с внутренней поверхностью корпуса рабочую камеру. Ось имеет канал для подвода в рабочую камеру под давлением рабочей жидкости. Вторая втулка установлена с возможностью взаимодействия с силовым устройством, включающим гайку и тарельчатые пружины, размещенные на оси между пластинами системы измерения перемещений, которая также содержит индикатор перемещений, закрепленный на одной из пластин, и болт, установленный на другой пластине с контргайкой и взаимодействующий с индикатором перемещений. На корпусе стенда в месте взаимодействия корпуса стенда с испытуемым уплотнением установлены тензодатчики перемещений, соединенные с аппаратурой для измерения радиальных перемещений.This goal is achieved by the fact that in the test bench for seals, consisting of a housing, an axis and a test seal, mounted on an axis inside the housing coaxially with it, according to a technical solution, the test seal is placed on the axis between the bushings, which are mounted on the axis freely. The first sleeve forms a working chamber with the inner surface of the housing. The axis has a channel for supplying the working chamber under the pressure of the working fluid. The second sleeve is installed with the possibility of interaction with a power device, including a nut and cup springs, located on the axis between the plates of the displacement measurement system, which also contains a displacement indicator mounted on one of the plates, and a bolt mounted on another plate with a lock nut and interacting with the indicator displacements. On the stand body at the place of interaction between the stand body and the test seal, displacement strain gauges are mounted connected to the equipment for measuring radial displacements.

Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором показан общий вид стенда для испытания уплотнений, а также описанием его работы.The essence of the technical solution is illustrated by the drawing, which shows a General view of the stand for testing seals, as well as a description of its operation.

Стенд для испытания уплотнений (далее - стенд) состоит из корпуса 1 с основанием 2. В корпусе 1 при помощи уплотнительного кольца 3 герметично установлена ось 4, на которой расположены втулки 5, между которыми размещено испытуемое, например, полиуретановое уплотнение 6. Пространство, ограниченное первой втулкой 5 и внутренней поверхностью корпуса 1, является рабочей камерой 7 стенда. Втулки 5 посажены на ось 4 свободно и не мешают поступлению рабочей жидкости через канал 8, находящийся в оси, в рабочую камеру 7 и равномерному ее распределению. Силовое устройство (поз. не обозначено) состоит из тарельчатых пружин 9, протарированных и установленных на оси 4, и гайки 10.The test bench for seals (hereinafter referred to as the bench) consists of a housing 1 with a base 2. In the housing 1, an axis 4 is sealed with a sealing ring 3, on which there are bushes 5, between which the test is placed, for example, a polyurethane seal 6. Space limited the first sleeve 5 and the inner surface of the housing 1 is a working chamber 7 of the stand. The bushings 5 are mounted on the axis 4 freely and do not interfere with the flow of the working fluid through the channel 8 located in the axis into the working chamber 7 and its uniform distribution. The power device (pos. Not indicated) consists of Belleville springs 9, welded and mounted on an axis 4, and a nut 10.

Система измерения перемещений содержит две пластины 11, закрепленные на оси 4 с обеих сторон от тарельчатых пружин 9, на одной из которых установлен индикатор 12 перемещений, а на второй пластине 11 - болт 13 с контргайкой 14, взаимодействующий с индикатором 12 перемещений. На корпусе 1, в месте взаимодействия корпуса/стенда и испытуемого уплотнения установлены тензодатчики 15 перемещений, которые соединены с аппаратурой 16 для измерения радиальных перемещений посредством электрических проводов 17.The displacement measurement system comprises two plates 11 fixed on an axis 4 on both sides of the disk springs 9, on one of which a movement indicator 12 is mounted, and on the second plate 11, a bolt 13 with a lock nut 14, which interacts with the movement indicator 12. On the housing 1, in the place of interaction between the housing / stand and the test seal, displacement strain gauges 15 are installed, which are connected to the apparatus 16 for measuring radial displacements by means of electric wires 17.

Рабочую жидкость подают в стенд от насоса 18 под высоким давлением через рукав 19 и канал 8 в оси 4 для подвода рабочей жидкости. Величину давления рабочей жидкости в рабочей камере 7 стенда контролируют с помощью манометра 20.The working fluid is supplied to the stand from the pump 18 under high pressure through the sleeve 19 and the channel 8 in the axis 4 for supplying the working fluid. The magnitude of the pressure of the working fluid in the working chamber 7 of the stand is controlled using a manometer 20.

Стенд работает следующим образом. Испытуемое полеуретановое уплотнение (далее - уплотнение) 6 устанавливают в стенде в соответствии со схемой, изображенной на чертеже. Тензодатчики 15 перемещений крепят на корпус 1 по месту установки уплотнения 6. Перед установкой уплотнения 6 аппаратуру 16 для измерения радиальных перемещений тарируют. Индикатор 12 перемещений выставляют в начальное положение и устанавливают на одной из пластин 11. На второй пластине 11 без зазора с индикатором 12 перемещений устанавливают болт 13, который фиксируют в этом положении контргайкой 14. Затягивая гайку 10, создают усилие, которое передают через тарированные тарельчатые пружины 9 и втулки 5 на испытуемое уплотнение 6, создавая таким образом предварительное поджатие. Уплотнение 6 сжимается, увеличивается в диаметре и герметизирует рабочую камеру 7 стенда. Величину предварительного поджатия контролируют при помощи индикатора 12 перемещений. От насоса 18 под высоким давлением через рукав 19 и канал 8 для подвода рабочей жидкости в рабочую камеру 7 стенда подают рабочую жидкость. Повышая давление рабочей жидкости в рабочей камере 7, при фиксированной величине предварительного поджатия определяют с помощью индикатора 12 перемещений величину фактического поджатия, а с помощью манометра 20 - величину уплотняемого давления в момент разгерметизации рабочей камеры 7 стенда. Одновременно при помощи закрепленных на корпусе 1 тензодатчиков 15 перемещений аппаратурой 16 для измерения радиальных перемещений фиксируют величину радиальной деформации корпуса 1, что позволяет, в свою очередь, определить радиальное усилие, которое передается от уплотнения 6 на стенки корпуса 1, по известным зависимостям между перемещениями и усилиями. Момент разгерметизации стенда фиксируют по падению давления в рабочей камере 7 с помощью манометра 20.The stand works as follows. The tested polyurethane seal (hereinafter referred to as the seal) 6 is installed in the stand in accordance with the diagram depicted in the drawing. The displacement strain gauges 15 are mounted on the housing 1 at the place of installation of the seal 6. Before installing the seal 6, the apparatus 16 for measuring radial movements is calibrated. The movement indicator 12 is set to the initial position and mounted on one of the plates 11. On the second plate 11, without a gap with the movement indicator 12, a bolt 13 is installed, which is locked in this position by the lock nut 14. By tightening the nut 10, a force is generated that is transmitted through the calibrated disk springs 9 and sleeves 5 onto the test seal 6, thereby creating a preload. The seal 6 is compressed, increases in diameter and seals the working chamber 7 of the stand. The amount of preload is controlled using the indicator 12 movements. From the pump 18 under high pressure through the sleeve 19 and the channel 8 for supplying the working fluid in the working chamber 7 of the stand serves the working fluid. Increasing the pressure of the working fluid in the working chamber 7, at a fixed value of the preliminary preload, the actual preload is determined using the displacement indicator 12, and with the help of a manometer 20, the magnitude of the compressed pressure at the moment of depressurization of the working chamber 7 of the stand is determined. At the same time, with the help of the displacement sensors 15 mounted on the housing 1, the radial deformation measuring device 16 is used to measure the radial deformation of the housing 1, which allows, in turn, to determine the radial force transmitted from the seal 6 to the walls of the housing 1, according to the known relationships between the displacements and efforts. The moment of depressurization of the stand is fixed by the pressure drop in the working chamber 7 using a pressure gauge 20.

Claims (1)

Стенд для испытания уплотнений, состоящий из корпуса, оси и испытуемого уплотнения, установленного на оси внутри корпуса соосно с ним, отличающийся тем, что испытуемое уплотнение размещено на оси между втулками, которые установлены на оси свободно, при этом первая втулка образует с внутренней поверхностью корпуса рабочую камеру, ось имеет канал для подвода в рабочую камеру рабочей жидкости под давлением, а вторая втулка установлена с возможностью взаимодействия с силовым устройством, включающим гайку и тарельчатые пружины, размещенные на оси между пластинами системы измерения перемещений, содержащей также индикатор перемещений, закрепленный на одной из пластин, и болт, установленный на другой пластине с контргайкой и взаимодействующий с индикатором перемещений, причем на корпусе стенда в месте взаимодействия корпуса стенда и испытуемого уплотнения установлены тензодатчики перемещений, соединенные с аппаратурой для измерения радиальных перемещений.A test bench for seals, consisting of a housing, an axis and a test seal mounted on an axis inside the housing coaxially with it, characterized in that the test seal is placed on the axis between the bushings, which are mounted on the axis freely, while the first sleeve forms with the inner surface of the housing the working chamber, the axis has a channel for supplying working fluid under pressure to the working chamber, and the second sleeve is installed with the possibility of interaction with a power device, including a nut and disk springs, placed on and the axis between the plates of the displacement measuring system, which also contains a displacement indicator mounted on one of the plates, and a bolt mounted on the other plate with a lock nut and interacting with the displacement indicator, and displacement strain gauges are installed on the stand’s body at the place of interaction between the stand’s body and the test seal, connected to equipment for measuring radial displacements.