一種多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，包括試驗安裝座、加載裝置、壓力調(diào)節(jié)裝置、加熱裝置、位移測量裝置和電氣及測控裝置；加載裝置提供試驗載荷，壓力調(diào)節(jié)裝置對試驗安裝座中內(nèi)、外腔的壓力差進行調(diào)節(jié)，加熱裝置按要求給試驗件提供高溫環(huán)境，位移測量裝置測量試驗件軸向位移，電氣及測控裝置實現(xiàn)電氣控制、測量及保護作用。本發(fā)明所述多功能全工況金屬密封圈試驗裝置能實現(xiàn)航空發(fā)動機金屬彈性密封圈工況模擬條件下進行密封、持久及疲勞等多種試驗，具有功能齊全、結(jié)構(gòu)緊湊、工況模擬全面、試驗精度高、維護方便、操作簡單等特點，對金屬彈性密封圈在航空發(fā)動機上使用的可能性、可靠性、耐久性做出正確的判斷提供技術(shù)支持。
【專利說明】一種多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬彈性密封圈實驗裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬彈性密封圈是目前工業(yè)上較為廣泛應(yīng)用的一種靜密封裝置，航空發(fā)動機中通常有數(shù)十種金屬彈性密封圈用于隔離高溫氣體。航空發(fā)動機上的金屬彈性密封環(huán)具有環(huán)境溫度高、內(nèi)外壓差大、無泄漏等特點，同時，由于發(fā)動機在工作中不可避免地會產(chǎn)生振動，這樣會使金屬彈性密封圈的密封性能和使用壽命會受到很大的影響，而金屬彈性密封圈密封效果的好壞及壽命對航空發(fā)動機安全至關(guān)重要。因此，要求金屬彈性密封圈不僅要起到密封的作用，還需要具有良好的吸振能力、振動追隨性、較好的耐磨損能力及較長使用壽命。為了使金屬彈性密封圈能夠在高溫、高壓、振動及強腐蝕介質(zhì)等惡劣的環(huán)境條件下長時間有效工作，金屬彈性密封圈必須進行全工況條件下的密封、持久及疲勞等試驗。只有這樣才能對金屬彈性密封圈在航空發(fā)動機上使用的可能性、可靠性、耐久性做出正確的判斷。
[0003]航空發(fā)動機金屬彈性密封圈的試驗驗證主要包括三個方面內(nèi)容，分別是:高溫下密封試驗、高溫狀態(tài)下持久試驗及高溫狀態(tài)下的疲勞試驗。由于國內(nèi)目前沒有專門用于金屬彈性密封圈試驗的試驗裝置，航空發(fā)動機金屬密封圈的疲勞試驗無法進行，密封、持久試驗的試驗步驟經(jīng)過簡化，具體裝置和方法如下。
[0004]現(xiàn)有密封試驗工裝見圖1所示。I為試驗件,2為壓板,3為底板,4為限位塊,5為管接嘴，6為進氣口，7為螺釘，8為螺母；試驗件I裝在壓板2與底板3之間，試驗件I壓縮量由限位塊4的高度確定。壓縮空氣由管接嘴5進入試驗件I內(nèi)腔，測量試驗件I泄漏量。
[0005]現(xiàn)有持久試驗工裝見圖2所示，I為試驗件,2為壓板,3為底板,4為限位塊,7為螺釘，8為螺母；試驗件I裝在壓板2與底板3之間，試驗件I壓縮量由限位塊4的高度確定。將試驗工裝放入熱處理爐中加熱至規(guī)定溫度，保溫若干時間，取出試驗件I檢測試驗件永久變形量。
[0006]由于金屬彈性密封圈的材料特性與溫度有關(guān)，而目前金屬彈性密封圈密封試驗沒有模擬金屬密封圈的環(huán)境溫度，按照現(xiàn)有裝置測出的金屬彈性密封圈的泄漏量與高溫工況下金屬彈性密封圈存在著較大的差異。
[0007]持久試驗裝置雖然在高溫條件下進行，但由于試驗裝置及試驗件在高溫條件下存在著變形，無法精確模擬金屬彈性密封圈在高溫條件下的壓縮量，試驗結(jié)果不能真實反應(yīng)金屬彈性密封圈的實際情況。
[0008]故按照現(xiàn)有技術(shù)進行金屬密封圈的密封、持久試驗無法對金屬彈性密封圈在航空發(fā)動機上使用的可能性、可靠性、耐久性做出正確的判斷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法對金屬彈性密封圈在航空發(fā)動機上使用的可能性、可靠性、耐久性做出正確的判斷的缺點。
[0010]本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
提供一種多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，包括: 1.試驗安裝座，具有容納金屬彈性密封圈試驗件的腔；
?.加載裝置，提供試驗載荷，包括動力及傳動系統(tǒng)、力傳感器、上壓桿和下壓桿；所述動力及傳動系統(tǒng)將試驗載荷傳送給上壓桿和下壓桿，所述上壓桿和下壓桿從相對兩個方向分別與試驗安裝座相連接并將試驗載荷作用于試驗安裝座中的金屬彈性密封圈試驗件；所述力傳感器一端與上壓桿相連接測定試驗載荷，另一端與測控裝置相連接；
所述上壓桿和下壓桿連通冷卻裝置；
iii.壓力調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)試驗安裝座中內(nèi)腔和外腔的氣體壓力差，一端連接壓縮氣體源，另一端連通試驗安裝座的腔；所述內(nèi)腔為彈性密封圈試驗件的內(nèi)部空間，所述外腔為彈性密封圈試驗件的外部空間；如果內(nèi)腔為高壓腔，則氣體從內(nèi)腔泄漏到外腔；如果外腔為高壓腔，氣體從外腔泄漏到內(nèi)腔；
iv.加熱裝置，為金屬彈性密封圈試驗件按試驗要求提供高溫環(huán)境，包括加熱源、傳感器和連接導(dǎo)線；所述加熱源安裝于所述試驗安裝座中，所述傳感器通過連接導(dǎo)線分別連接試驗安裝座內(nèi)加熱源和測控裝置；
V.位移測量裝置，測量試驗件軸向位移，包括引伸桿和數(shù)值式位移測量儀；所述引伸桿設(shè)置于試驗安裝座，并將位移信息傳送至數(shù)值式位移測量儀；v1.電氣及測控裝置，提供電氣控制、測量及保護作用。
[0011]優(yōu)選所述動力源為伺服電機，加載裝置采用伺服電機作為動力源，伺服電機的扭矩經(jīng)傳動系統(tǒng)后轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔糜诮饘購椥悦芊馊υ囼灱妮d荷，試驗載荷的大小通過力傳感器測得。金屬彈性密封圈試驗件安裝在試驗安裝座內(nèi)。
[0012]優(yōu)選地，所述加載裝置還包括機架，所述試驗安裝座置于機架中，所述機架固定連接上壓桿和下壓桿。
[0013]優(yōu)選地，所述加載裝置還包括防護罩，所述試驗安裝座罩籠于所述防護罩中。
[0014]優(yōu)選地，所述壓力調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器。
[0015]優(yōu)選地，所述電氣及測控裝置包括電氣元件、數(shù)采系統(tǒng)、控制及測試傳感器和有關(guān)控制軟件(不含計算機)，主要起電氣控制、測量及保護作用。數(shù)采系統(tǒng)主要用于采集試驗載荷、位移及氣體泄漏量、溫度、壓力等測量項目。電氣及測控裝置具有對有關(guān)試驗信號進行實時采集、信號處理、顯示、記錄、提醒、報警、存貯等功能。
[0016]優(yōu)選地，所述電氣及測控裝置還包括質(zhì)量流量計，測量內(nèi)腔質(zhì)量流量，可方便地進行泄漏量的測量。
[0017]優(yōu)選地，所述上壓桿和下壓桿連通冷卻裝置是在上壓桿和下壓桿中設(shè)置冷卻水通道。進一步地，該冷卻水通道分別沿上壓桿和下壓桿軸向分布，冷卻水在通道不間斷地對上下壓桿進行冷卻帶走熱量，阻止熱量傳至力傳感器處。
[0018]優(yōu)選地，所述引伸桿采用高溫合金鋼材料。優(yōu)選GH4169。
[0019]優(yōu)選地，所述位移測量儀設(shè)有輸出裝置，所述輸出裝置遠程連接計算機。
[0020]進一步地，所述加載裝置可以在現(xiàn)有的電子蠕變持久試驗機基礎(chǔ)上改進加載裝置并優(yōu)化設(shè)計壓力調(diào)節(jié)裝置、加熱裝置、位移測量裝置和電氣及測控裝置獲得。
[0021 ] 進一步地，所述加熱源采用多段控制。
[0022]進一步地，所述位移測量儀具有輸出功能，其測量值能在計算機上遠程顯示。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊且能模擬航空發(fā)動機金屬彈性密封圈多工況條件、并在該條件下進行密封、持久及疲勞等多種試驗的一種試驗裝置，與現(xiàn)有的試驗裝置相比，本發(fā)明一個裝置就可實現(xiàn)航空發(fā)動機金屬彈性密封圈的試驗中的高溫下密封試驗、高溫狀態(tài)下持久試驗及高溫狀態(tài)下的疲勞試驗等，具有功能多、結(jié)構(gòu)緊湊、工況模擬全面、試驗精度高、維護方便、操作簡單等特點。
[0024]除上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其他的目的、特征和優(yōu)點。下面參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1現(xiàn)有技術(shù)密封試驗工裝示意圖。
[0026]圖2現(xiàn)有技術(shù)持久試驗工裝示意圖。
[0027]圖3是多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置原理圖。

【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明提供一種多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，包括: i.試驗安裝座8，具有容納金屬彈性密封圈試驗件9的腔；
?.加載裝置，提供試驗載荷，包括動力及傳動系統(tǒng)5、力傳感器4、上壓桿6和下壓桿11 ;所述動力及傳動系統(tǒng)5將試驗載荷傳送給上壓桿6和下壓桿11，所述上壓桿6和下壓桿11從相對兩個方向分別與試驗安裝座8相連接并將試驗載荷作用于試驗安裝座8中的金屬彈性密封圈試驗件9 ;所述力傳感器4 一端與上壓桿6相連接測定試驗載荷，另一端與測控裝置14相連接；
所述上壓桿6和下壓桿11連通冷卻裝置；
iii.壓力調(diào)節(jié)裝置2，調(diào)節(jié)試驗安裝座8中內(nèi)腔和外腔的氣體壓力差，一端連接壓縮氣體源1，另一端連通試驗安裝座8的腔；
iv.加熱裝置10，為金屬彈性密封圈試驗件9按試驗要求提供高溫環(huán)境，包括加熱源、傳感器和連接導(dǎo)線；所述加熱源安裝于所述試驗安裝座8中，所述傳感器通過連接導(dǎo)線分別連接試驗安裝座8內(nèi)加熱源和測控裝置14。本裝置加熱裝置可以提供最高為800°C溫度要求的高溫環(huán)境。
[0030]V.位移測量裝置13，測量試驗件9軸向位移，包括引伸桿和數(shù)值式位移測量儀；所述引伸桿設(shè)置于試驗安裝座8，并將位移信息傳送至數(shù)值式位移測量儀；
v1.電氣及測控裝置14，提供電氣控制、測量及保護作用。[0031 ] 本實施例中，所述加載裝置還包括機架3，所述試驗安裝座8置于機架3中，所述機架3固定連接上壓桿6和下壓桿11。
[0032]進一步地，所述加載裝置還包括防護罩7，所述試驗安裝座8罩籠于所述防護罩7中。
[0033]進一步地，所述壓力調(diào)節(jié)裝置2包括調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器。
[0034]進一步地，所述電氣及測控裝置14包括電氣元件、數(shù)采系統(tǒng)、控制及測試傳感器和有關(guān)控制軟件(不含計算機)，主要起電氣控制、測量及保護作用。數(shù)采系統(tǒng)主要用于采集試驗載荷、位移及氣體泄漏量、溫度、壓力等測量項目。電氣及測控裝置具有對有關(guān)試驗信號進行實時采集、信號處理、顯示、記錄、提醒、報警、存貯等功能?？梢詤⒄宅F(xiàn)有常規(guī)技術(shù)，在本發(fā)明裝置基礎(chǔ)上按需求靈活配置。
[0035]進一步地，所述電氣及測控裝置還包括質(zhì)量流量計，測量內(nèi)腔質(zhì)量流量，可方便地進行泄漏量的測量。
[0036]為使本裝置結(jié)構(gòu)更為緊湊，所述上壓桿和下壓桿連通冷卻裝置是在上壓桿6和下壓桿11中設(shè)置冷卻水通道。進一步地，該冷卻水通道分別沿上壓桿6和下壓桿11軸向分布，冷卻水在通道不間斷地對上下壓桿進行冷卻帶走熱量，阻止熱量傳至力傳感器處。
[0037]優(yōu)選地，所述引伸桿采用高溫合金鋼材料。
[0038]優(yōu)選地，所述位移測量儀13設(shè)有輸出裝置，所述輸出裝置遠程連接計算機
進一步地，所述加載裝置可以在現(xiàn)有的電子蠕變持久試驗機基礎(chǔ)上，按照本發(fā)明提供的改進方案對加載裝置和壓力調(diào)節(jié)裝置、加熱裝置、位移測量裝置和電氣及測控裝置進行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計即可實現(xiàn)，簡單易行，成本較低。
[0039]進一步地，所述加熱源采用多段控制以控制加熱溫度。
[0040]進一步地，所述引伸桿由高溫合金鋼制造。
[0041]進一步地，所述位移測量儀具有輸出功能，其測量值能在計算機上遠程顯示。
[0042]使用本發(fā)明裝置時，操作方法如下:
(O金屬彈性密封圈密封試驗
氮氣瓶I的壓縮氮氣經(jīng)過減壓、干燥后進入壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2，氮氣經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)2調(diào)節(jié)后進入試驗安裝座8的腔中，使金屬彈性密封圈試驗件9內(nèi)外兩端產(chǎn)生壓差。加熱裝置10對試驗安裝座8進行加熱，用來模擬金屬彈性密封圈試驗件9的工作溫度。加載裝置通過上壓桿6、下壓桿11對金屬彈性密封圈試驗件9施加壓力使金屬彈性密封圈試驗件9產(chǎn)生變形。密封試驗時利用質(zhì)量流量計12測量內(nèi)腔質(zhì)量流量，可進行泄漏量的測量。
[0043](2)金屬彈性密封圈持久試驗
金屬彈性密封圈試驗件9安裝在試驗安裝座8中，試驗安裝座8與上壓桿6、下壓桿11和加載裝置相連接。加載裝置通過上壓桿6、下壓桿11對試驗件9施加壓力使金屬彈性密封圈試驗件9產(chǎn)生變形。試驗安裝座8外安裝有加熱裝置10。加熱裝置10能對試驗安裝座8進行加熱，用來模擬金屬彈性密封圈試驗件9的工作溫度。試驗中溫度、金屬彈性密封圈試驗件9變形量保持不變。
[0044](3)金屬彈性密封圈疲勞試驗
金屬彈性密封圈試驗件9安裝在試驗安裝座10中，試驗安裝座8與上壓桿6、下壓桿11和加載裝置相連接。加載裝置按試驗載荷譜通過上壓桿6、下壓桿11對金屬彈性密封圈試驗件9施加壓力使金屬彈性密封圈試驗件9產(chǎn)生變形。試驗安裝座8外安裝有加熱裝置10。加熱裝置10能對試驗安裝座8進行加熱，用來模擬金屬彈性密封圈試驗件9的工作溫度。
[0045]本發(fā)明的多功能全工況金屬密封圈試驗裝置與密封、持久試驗裝置相比，具有功能齊全、結(jié)構(gòu)緊湊、工況模擬全面、試驗精度高、維護方便、操作簡單等特點。
[0046]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，包括: i.試驗安裝座，具有容納金屬彈性密封圈試驗件的腔； ?.加載裝置，提供試驗載荷，包括動力及傳動系統(tǒng)、力傳感器、上壓桿和下壓桿；所述動力及傳動系統(tǒng)將試驗載荷傳送給上壓桿和下壓桿，所述上壓桿和下壓桿從相對兩個方向分別與試驗安裝座相連接并將試驗載荷作用于試驗安裝座中的金屬彈性密封圈試驗件；所述力傳感器一端與上壓桿相連接測定試驗載荷，另一端與測控裝置相連接； 所述上壓桿和下壓桿連通冷卻裝置； iii.壓力調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)試驗安裝座中金屬彈性密封圈試驗件內(nèi)腔和外腔的氣體壓力差，一端連接壓縮氣體源，另一端連通試驗安裝座的腔；所述內(nèi)腔為彈性密封圈試驗件的內(nèi)部空間，所述外腔為彈性密封圈試驗件的外部空間； iv.加熱裝置，為金屬彈性密封圈試驗件按試驗要求提供高溫環(huán)境，包括加熱源、傳感器和連接導(dǎo)線；所述加熱源安裝于所述試驗安裝座中，所述傳感器通過連接導(dǎo)線分別連接試驗安裝座內(nèi)加熱源和測控裝置； V.位移測量裝置，測量試驗件軸向位移，包括引伸桿和數(shù)值式位移測量儀；所述引伸桿設(shè)置于試驗安裝座，并將位移信息傳送至數(shù)值式位移測量儀； v1.電氣及測控裝置，提供電氣控制、測量及保護作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，所述加載裝置還包括機架，所述試驗安裝座置于機架中，所述機架固定連接上壓桿和下壓桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，所述加載裝置還包括防護罩，所述試驗安裝座罩籠于所述防護罩中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，所述壓力調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，所述電氣及測控裝置包括電氣元件、數(shù)采系統(tǒng)、控制及測試用傳感器和控制軟件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，所述電氣及測控裝置還包括質(zhì)量流量計。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，所述上壓桿和下壓桿連通冷卻裝置是在上壓桿和下壓桿中設(shè)置冷卻水通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，所述動力源為伺服電機。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，所述引伸桿采用高溫合金鋼材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能全工況金屬彈性密封圈試驗裝置，其特征在于，所述位移測量儀設(shè)有輸出裝置，所述輸出裝置遠程連接計算機。
【文檔編號】G01M13/00GK104359635SQ201410679299
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】力寧, 彭最花, 李齊飛, 賀玲, 周坤, 王曉燕, 翁澤文 申請人:中國航空動力機械研究所