Стенд для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений Л.В.Карсавина - В.И.Никитушкина Советский патент 1991 года по МПК G01M3/00 

ния заслонки 15 и падения давления в этой полости возвращается в исходное положение под действием пружины, совершая циклические перемещения. Одновременно с полостью 17 циклически изменяется давления э полости 36 и, соответственно, изменяется величина перепада давлений на

уплотнениях 11. Величина максимального или минимального перепада давлений измеряется дифманометром 19. Увеличение утечек через уплотнения 11 фиксируют по росту частоты циклов перемещения пакета и измеряется до и после испытания устройством 55. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания на герметичность уплотнений подвижных соединений. Цель изобретения - повышение точности за счет непрерывного контроля уплотнений и приближения условий испытания к эксплуатационным В корпусе 1 установлен подпружиненный пакет, состоящий из поршней 5. 6 и золотника « 2 1 с втулками 9, между которыми размещены испытуемые уплотнения 11 Центральный канал 8 золотника 7 со стороны полости 17 корпуса 1 перекрыт подпружиненной заслонкой 15, а со стороны полости 14 в нем установлено регулируемое сопротивление 18. В поршне 5 выполнены проточки 25, 26 и каналы 27, 28, соединенные через каналы 31 32 с полостями 33, 34 уплотнений 11, а полость 36 уплотнений соединена через каналы 35 золотника с полостью 17 К проточкам 25, 26 подсоединен вход 20 дифманометра 19, второй вход 21 которого соединен с полостью 17 через контур 22, состоящий из двух параллельных ветвей с запорными элементами 23 и отсечными клапанами 24 Каналы 2,3.29,30,38,39 корпуса 1 подсоединены к гидравлической системе, содержащей устройство 55 измерения расхода При подаче давления в полость 17. пакет перемещается вниз, а после открываИ

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания на герметичность уплотнений подвижных соединений в процессе их эксплуатации.

Цель изобретения - повышение точности за счет непрерывного контроля герметичности уплотнений и приближения условий испытаний к эксплуатационным.

На чертеже показана схема стенда для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений.

Стенд содержит герметичный корпус 1 с каналами 2 и 3 входа и выхода, регулируемое сопротивление 4, установленное в канале 2, технологические поршни 5 и 6. установленные в корпусе 1, золотник 7 с центральным каналом 8, втулки 9 с радиальными отверстиями 10, установленные на золотнике 7 и служащие для размещения испытуемых уплотнений 11с образованием единого пакэта с поршнями 5 и 6, удерживаемого крепежным элементом 12, пружину 13, установленную в нижней полости 14 корпуса 1 и взаимодействующую с поршнем

6,заслонку 15 с пружиной 16, установленную в верхней полости 17 корпуса 1 и перекрывающую канал 8 золотника 7, дополнительное регулируемое сопротивление 18,установленное в канале 8 золотника

7,дифманометр 9 с входами 20 и 2 1. замкнутый контур 22. установленный между входом 21 дифманометра 19 и полостью 17 корпуса 1 и состоящий из двух параллельных ветвей, включающих запорные элементы 23 и отсечные клапаны 24, один из которых нормально открыт в направлении дифманометра 19, а другой - в противоположном направлении, и гидравлическую систему с запорными, контрольными и оегулирующими элементами.

8 поршне 5 выполнены проточки 25 и 26 и каналы 27 и 28, соединенные с одной стороны через каналы 29 и 30 корпуса 1 с 1ид- рзвлической системой, а с другой стороны - чеоез каналы 31 и 32 золотника 7 с крайними полостями 33 и 34 высокого давления испытуемых уплотнений 11. В золотнике 7 выполнены дополнительные каналы 35, соединяющие полость 17 корпуса 1 с центральной полостью 36 низкого давления уплотнений 11. Второй вход 20 дифманометра 19 соединен через канал 37. запорные элементы 23 и каналы 38 и 39 в корпусе 1 с проточками 25 и 26 поршня 5,

На корпусе 1 установлен кожух 40, что

обеспечивает создание вокруг корпуса 1 заполненной воздухом кольцевой полости 41, служащей для термостатирования.

Гидравлическая система включает насое 4k, резервуар 43 рабочей жидкости, регуляторы 44 и 45 минусовой и плюсовой температуры рабочей жидкости, ресивер 46, фильтры 47, приборы 48 измерения давления, редукционные клапаны 49, установленные Р каналах 50 и 51 высокого и низкого

давления, предохранительные клапаны 52,

запорные элементы 23 и каналы 53 и 54

связи магистралей высокого давления.

Стенд содержит также устройство 55 измерения расхода, установленное на канале 56 высокого давления гидравлической системы и соединенное через запорный элемент 23 с каналом 37. датчик 57 температуры, установленный непосредственно на корпусе 1 в зоне испытуемых уплотнений 11, и датчик 58 частоты перемещения испытуемых уплотнений 11, связанный с преобразователем 59 частоты и счетчиком 60 циклов, который сблокирован с системой (не показана) аварийного выключения насоса 42.

Гидравлическая система обеспечивает следующее соотношение давлений в стенде.

РМ РВХ РШХ Рсл,

где РН давление насоса 42 (высокое давление):

PUX давление в помости 17 (перед пакетом),

Рвых - давлен и-; в полости 14 (за пакетом):

Рсл - давление слива в резервуар 43.

Стенд работает следующим образом.

Пакет, состоящий из золотника 7, поршней 5 и 6, испытуемых уплотнений 11 и разделяющих втулок 9 вставляется со стороны канала 3 в корпус 1 и пружиной 13 поджимается к корпусу 1. Крепежный элемент 12 стягивает пакет и удерживает на золотнике 7 все элементы, При давлении РВх в канале 2 и полости 17, равном нулю, пакет занима- ет положение, указанное на чертеже, при этом заслонка 15 перекрывает канал 8 золотника 7. При включении насоса 42 высокое давление Рн по каналу 50 нагружает каналы 29 и 30 корпуса 1 и проточки 25 и 26 поршня 5, а затем через каналы 27 и 28 поршня 5 и каналы 31 и 32 золотника 7 нагружает полости 33 и 34 испытуемых уплотнений 11. При этом запорные элементы 23 каналов 38 и 39 корпуса 1 закрыты.

Затем давление Рн через редукционный клапан 49 и ресивер 46, который гасит колебания давления системы, нагружает редуцированным давлением РВх канал 2 и полость 17.-При этом расход рабочей жид- кости регулируется сопротивлением 4 канала 2. Давление в полости 17 повышается, так как заслонка 15 перекрывает канал 8 золотника 7. На пакете растет перепад давления и он, сжимая пружину 13, начинает переме- щаться вниз со скоростью, пропорциональной расходу, через сопротивление 4 в полость 17. Пружина 16 сжимается и после того, как пакет сделает определенный ход вниз, отрывает заслонку 15 от золотника 7 и возвращает ее в положение, близкое к исходному, При этом пружина 16 преодолевает силу, с которой заслонка 15 была прижата к золотнику 7 перепадом давления. Давление в полости 17 понижается, так как через канал 8 золотника идет расход жидкости в полость 14, и пружина 13 возвращает пакет вверх до встречи торца золотника 7 с заслонкой 15.

После этого цикл повторяется с часто- той. пропорциональной расходу через сопротивление 4 канала 2. При этом полость 36 пакета через каналы 35 золотника 7 и отверстия 10 втулок 9 нагружается попеременно давлениями входа и выхода, что со- ответствует натурным условиям работы уплотнений 11 в эксплуатации. При этом скорость обратного хода пакета задается регулируемым сопротивлением 18, установленным в канале 8 золотника 7. Величина хода пакета вниз, соответствующая натурным условиям работы уплотнений 11. регулируется натягом и жесткостью пружины 16, перепад давления на испытуемых уплотнениях 11 определяется величиной давления

Рн в канале 50 (регулируется редукционным клапаном 49) и давлением в полости 17, которое при закрытом канале 8 золотника 7 близко к давлению РВХ канала 2, а при открытом канале 8 равно давлению в полости 14 и канале 3, определяемому оедукиионным клапаном 49 канала 51. Перепад давления на уплотнениях 11 равен Д Р - Рн - Рвх, где РВХ изменяется от РВх до Рвых в зависимости от положения заслонки 15.

Измерение перепада давлений на испытуемых уплотнениях 11 производится следующим образом.

При минимальном перепаде давлений открываются запорные элементы 23 каналов 38 и 39 и через канал 37 и вход 20 нагружается полость высокого давления дифманометра 19. Затем открывается запорный элемент 23 нижней ветви контура 22 (верхний перекрыт). Отсечной клапан 24 (нижний) сообщает вход 21 дифманометра 19 с полным давлением РВх полости 17 (перед отрывом заслонки 15 от золотника). Как только давление РВх начинает падать (после отрыва заслонки 15), отсечной клапан 24 мгновенно перекрывается и отсекает максимальное значение давления РВх, удерживая его во время испытаний на входе 21. После закрытия заслонкой 15 канала 8 золотника 7 давление Рвх увеличивается до своего максимального значения, отсечной клапан 24 вновь открывается и соообщает полость 17 с входом 21. Таким образом, на дифмано- метре 19 регистрируется только минимальый перепад давления Д РМИн Рн - Рвх на испытуемых уплотнениях 11.

При измерении максимального перепа-, да давления на испытуемых уплотнениях 11 запорный элемент 23 (нижний) перекрывается, а верхний открывается. При этом верхний отсечной клапан 24 контура 22 открыт только при минимальных давлениях в полости 17, т.е. давлениях Рвых, когда открыта заслонка 15. Следовательно, вход 21 дифманометра 19 сообщается только с давлением Рвых, при котором перепад давления на испытуемых уплотнениях 11 максимальный, т.е. ДРмакс Рн - Рвых. При повышении давления в полости 17 (заслонка 15 закрывает канал 8 золотника) отсечной клапан 24 (верхний) мгновенно отсекает его от входа 21, удерживая в нем только минимальные значения давления (РВых) в полости 17, на дифманометре 19 регистрируется максимальный перепад на испытуемых уплотнениях 11.

Такое выполнение позволяет регистрировать на дифманометре 19 только неизменные значения Д Рмам или Д Рмин независимо от

их колебаний при возвратно-поступательном ходе пакета, что увеличивает точность испытаний, а также позволяет измерять перепады давлений на испытуемых уплотнениях как в статике, так и в динамике без использования дорогостоящей аппаратуры, например осциллографов и т.п., что повышает оперативность исследований и удешевляетпроцессиспытаний. Регулирование скорости обратного хода пакета (вверх) осуществляется регулировочным сопротивлением 18 канала 8 золотника 7, что позволяет расширить функциональные возможности регулирования условий натурных исследований стенда.

Измерение износа или разрушения регистрируется следующим образом. Начальная частота циклов (число ходов пакета из верхнего положения вниз и обратно) регистрируется на преобразователе 59 через датчики 58 Это соответствует началу испытаний на износ. При этом температурные условия испытаний обеспечиваются одним из регуляторов 44 (минусовый) или 45 (плюсовый) температуры и системой соответствующих запорных элементов 23 каналов стенда.

После обеспечения заданных условий испытании (частоты циклов, давления, температуры) подключается счетчик 60 циклов. Регистрация заданной температуры осуществляется через датчик 57 температуры с самописцем Одновременно регистрируются утечки через испытуемые уплотнения 11 перед началом испытаний При этом перекрываются запорные элементы 23 каналов 29 и 30 корпуса 1, открываются запорные элементы 23 канала 56 и давление Рн нагружает канал входа устройства 55 измерения расхода Открывается запорный элемент 23 в канале выхода устройства 55, включенного в канал 37. Затем попеременно открываются запорные элементы 23, например, канала 39 и проверяются утечки (герметичность) по верхнему (в пакете) уплотнению 11, проверка нижнего осуществляется при открытом запорном элементе 23 в канале 38 и закрытом в канале 39. Данные фиксируются в виде

QSn Qln-i Q2n,

где СЦп суммаоные утечки (расход) перед испытаниями,

Chn утечки (расход) в канал 39 - по верхнему уплотнению 11 перед испытаниями:

Q2n утечки (расход), в качал 38 - по нижнему уплотнению 11 перед испытаниями.

Затем каналы 38,39 и 56 паерекрывают- ся запорными элементами 23, а запорные элементы 23 каналов 29 и 30 открываются

Включается счетчик 60 циклов, и начинаются испытания В случае износа или разрушения испытуемых уплотнений 11 расход из полостей 33, 34 в полость 36 резко возрастет Это приводит к тому, что через каналы 35 золотника 7 идет увеличенный расход в полость 17, что ускоряет повышение давления в полости 17 и, соответственно, увеличивает частоту циклов пакета. При

соответствующем пределе приращения частоты циклов пакета преобразователь 59 выдает команду на остановку стенда (насоса 42), и испытания прекращаются. При этом показания счетчика 60 определяют число

циклов, при котором перетоки по испытуемым уплотнениям превысили критические значения. После этого точное значение утечек измеряют через подключение устройства 55 по ранее описанной схеме и

определяют:

Qjn - суммарные утечки (расход) после испытаний;

Qin утечки (расход) в канал 39 после испытаний;

Q2n - утечки (расхода) в канал 38 после

испытаний.

Величина приращения ДО утечек после испытаний:

ДО Ogn-Q n.

Если увеличение утечек произошло по одному уплотнению, то определяют аналогично величину утечек по конкретному уплотнению.

При этом частота циклов N может быть

проградуирована по расходу Q. Тогда

(N2)-f(Ni),

где N2 - частота циклов в единицу времени после испытаний:

NI - частота циклов в единицу времени

до испытаний.

NI и N2 регистрирует преобразователь 59.

После завершения процесса испытаний на стенде пакет демонтируется из корпуса 1, разбирается и испытуемые уплотнения 11

направляются на лабораторный анализ (осмотр, микрометраж, анализ материала и

ТД)

Указанная конструкция стенда позволяет увеличить точность измерений путем обеспечения непрерывного контроля износа или разрушений испытуемых уплотнений, а также расширить функциональные возможности регулирования различных условий испытаний путем приближения их к натурным в широком диапазоне.

Формула изобретения Стенд для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений, содержащий гидравлическую систему высокого и низкого

давлений с запорными, контрольными и регулирующими элементами, герметичный корпус с каналами входа и выхода, подсоединенными к гидравлической системе, размещенные в корпусе технологические поршни, один из которых подпружинен относительно корпуса, а вто втором выполнены каналы и проточки, связанные с каналами высокого давления гидросистемы, золотник с каналами для подачи давления в крайние полости испытуемых уплотнений, втулки с радиальными отверстиями, установленные на золотнике для размещения испытуемых уплотнений, подпружиненную заслонку, установленную на центральном канале золотника со стороны канала входа корпуса, и регулируемое гидравлическое сопротивление, установленное на канале входа корпуса, отличающийся тем что, с целю повышения точности, он снабжен дополнительным регулируемым сопротивлением, установленным в центральном канале золотника,

дифманометром, первый вход которого связан с входной полостью корпуса, а второй - с каналами золотника через проточки и каналы поршня, и установленным на перзом входе дифманометра замкнутым контуром с

двумя параллельными ветвями, в которых установлены попарно запорные элементы и отсечные клапаны, один из которых нормально открыт в направлении дифманометра, а второй - в противоположном

направлении, при этом в золотнике выполнены дополнительные каналы для соединения входной полости корпуса с центральной полостью испытуемых уплотнений.