Стенд для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений л. в. карсавина в. и. никитушкина

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (1 1)5 С 01 И 3/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ С ЕЛЬСТВУ 25-2 Нюл.авин, В.И.НикитС.Л,Карсавин и кин,В. То 29 (088 е свидеГ 01 ИЯ НАТУ ДВИЖЫХ А - В,И. ние отн азрушен Ж(57) Изобретлю износа и тельство СССР3/2 Ь, 1971. РНЫХ ИСПЫТАН ИРСОЕД 1 НЕЕИНИКИТУКИНА осится к контр ий уплотненийм г при возвратно-поступательном движении и позволяет расширить технологические возможности путем обеспечениянатурных циклон нагружеция. Стендсодержит полый корпус 1, разделенныйшайбой 28 на две полости: в первойполости установлен поршень 12 сцездами для уплотнений 10, а во второй - заслонка 25, прижатая к торцупоршня 12 пружиной 27. При этом оцазакреплена на заслонке 25 и шайбе28, Торец поршня 12, контактирующий с заслонкой 25, имеет проточку24, а поршень 12 - канал 13, сооб10 щенный с проточкой 24. Второй торецпоршня 12 подпружинен относительнокорпуса 1. Втулка 8, установленнаяна поршне 12, имеет две кольцевыепроточки 6, 7. сообщенные каналамисоответственно с зазорами междувтулкой 8 и первым гнездом и междувтулкой 9, также установленной напоршне 12, и вторым гнездом. Проточки 6 и 7 сообщены через вентилис насосом 47 и с второй полостью корпусд 1 мдгистрдлью 32. Насос 47сообщен первой маг истралью 3 черезрег улируемый дроссель 38 и стабилизатор 46 давления с второй полостьюкорпуса 1. ДиФмднометр 43 сообщенс первой полостью корпуса 1 и черезвентиль с входом маг истрали 32.Рдсходомер 36 сообщен с входом магистрали 32 и с второй полостьюкорпуса 1. 2 з.п. ф-лы, 1 ил .Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для исследования износа и разрушений уплотнений при возвратно-поступательном движении.Целью изобретения является расширение техноло ических возможностей путем о бе спече н ия н атурных циклов 25 ндгружения уплотнений.Нд чертеже изображена схема стенда для нАтурных испытаний уплотне- ний подвижньх соединений.1Стенд содержит полый корпус 1 с 3 О каналом 2 и первой магистралью 3 соответственно давлений входа и выхода. Каналы 4 и 5 высокого давления соединены с кольцевыми проточками 6 и 7 первой втулки 8, Последняя, а также вторая втулка 9, испытуемые уплотнения 10 подвижных соединений, например различные манжеты и кольца из синтетических материалов и металла, разделительные втулки 11 уста новлены соосно с поршнем 12. Последний установлен в корпусе 1 соосно с ним и выполнен со сквозным центральным каналом 13, между втулками 8 и 9 и гнездами для испытуемых уплотнс ний 10 образованы изолированные кольцевые полости 14 и 15 соотгетстьеныс. Продольные каналы 16 и 17, выполненные в.поршне 12, одним концом через радиальные каналы 18 и 19 первой втулки 8 сообщены а протечками 6 и 7, а другим " через отверстия 20 втулок 11 - с изолированными кольцевыми полостями 14 и 15.,Боковой дополнительный канал 21, выполненньп в порш"55 не 12, соединяет изолированную полость 22 между гнездами уплотнений 1 О с каналом 13 и ма истралью 3. Крепежньп элемент 23 соединяет все элементы, собранные на поршне 12, кольцевая проточка 24 выполнена в первом торце поршня 1 Заслонка 25, перекрывающая кдндл 13 и кольцевую проточку 24, размещена во второй полости 26 корпуса 1, а сам поршень 12 - в первой полости. Регулируемая пружина 27 (элементы регулирования не обозначены) концевыми витками жестко закреплена с заслонкой 25 и шайбой 28, герметично установленной в корпусе 1, причем между наружным и внутренним диаметрами пружины 27, заслонкой 25 и корпусом 1 образованы большие кольцевые зазоры а и в, исключающие взаимные сухие трения пружины 27, заслонки 25 и стенок полости 26 корпуса 1. Полость 29 первой втулки 8 сообщена с полостью 26, Силовая пружина 30 размещена в полости 31 корпуса 1, усилием которой поршень 12 пригнан к шайбе 28, Вторая мадис,р аль 32, вход которой соединен с разветвляющимся каналом 33, каждая из ветвей которого через каналы 34 и 35 сообщена с прЬ- точками 6 и 7 втулки 8, выходом соединена с полостью 26Выход расходомера 36 соединен с входом второй ма истрали 32. а вход - с каналом 37 высокого давления стенда. Регулируемый дроссель 38 установлен в канале 2 давления входа. Запорые элементы 39 устдноплень в кдналак 4,5, 34 и 35 и на магистрали 32, Приборы 40 предназначены для измерения давления (например, манометры), прибор 41 - для регистрации и записи числа импульсов давлений (циклов1 возвратно-поступательных перемещений испытуемых уплотнений 10) в полости 26, датчик 42 - для измерения темпер д25 30 15 туры (и записи) испытдний и включен непосредственно в зону испытуемых уплотнений 10. Дифмднометр 43 соеди нен через импульсные линии 44 и 45соответственно с первой магистралью 3 и входом второй ма истрали 32. Стабилизатор 4 Ь давления установлен вканале 2. Насос 47 соединен с резервуаром 48 рабочей жидкости. Регулято" ры 49 и 50 соответственно плюсовойи минусовой температур испытаний, , редукционные клапаны 51 и 52 .соответственно давлений выхода высокогои входа установлены на мл истрали 3.Предохранительный клапан 53 установ - лен параллельно дифмднометру 43 и ма участках 54 и 55 магистрали 3. Фильтры 56 установлены на первой магистрали 3, Кожух 57, в котором размещен корпус 1 с образованием замкнутого кругового зазора 58, заполнен возду - хом, исключающим влияние температуры окружающей среды на процесс испытаний. При этом между высоким, входным, выходным и низким давлениями существует зависимость, при которой РвнсРвхР пахРяизкф Р я - давление в трубопроводах,сообщенных с атмосферой.Стенд содержит также эапорныеэлементы.39, установленные на участках 59 - 6 1 магистрали 3, и объединяющий канал и канал 62, образующиепараллельную ветвь магистрали 3.Стенд работает следующим образом,Поршень 12 с собранными втулками 8 и 9, испытуемыми уплотнениями10 и втулками 11 закрепляется элементом 23, вставляется со стороныпервой магистрали 3 в корпус 1 и пружиной 30 пригоняется к шайбе 28. При этом центральный канал 13 и проточка 24 поршня 12 перекрываются торцом заслонки 25, взвешенной относительно поршня 12 посредством пружины 27 с регулируемым натягом (необозначено). При нулевом давлениив канале 2 и полости 26 поршень 12занимает укаэанное положение (насос47 выключен). При включении насоса47 на участке 54 устанавливаетсявысокое давление, величина которогозадается редукционным клапаном 52. При этом открываются запорные элементы 39 в каналах 4 и 5 и давление:1через проточки 6 и 7 и каналы 18 и19 втулки 8 нагружает продольные каналы 16 и 17 поршня 12, через от 801966 верстия 20 втулки 11 нагружаютсянезависимо замкнутые полости 14 и 15Далее давление входа (редуцированное) по каналу 2 нагружает пслость 2 Ь,корпуса 1. При этом магистраль 32перекрыта запорным элементом 39,а запорные элементы 39 каналов34 и 35 также закры.ы. Давление в полостях 26 и 29 начинает расти,тдк как заслонка 25 перекрывает центральный канал 13 поршня 12 и он,сжимая силовую пружину 30, начинаетперемещаться вниз. Скорость перемещения поршня 12 вниз регулируетсярасходом рабочей жидкости в полость26 через регулируемый дроссель 38канала 2, Пружина 27 начинает работать на сжатие (ее концевые витки закреплены с заслонкой 25 и шайбой 28)При этом заслонка 25 прижата торцом к торцу псршня 12 с усилием, равным действию перепада давления Р = Р вх - Рвах на площадь сечения проточки 24, При определенномходе поршня 12 вниз, что определяется регулировднием жесткости пружины(не показано), пружина 27 развиваетусилие, достаточное, чтобы преодолетьсилу приждтия заслонки 25 к поршню 12 и отрывает ее от него. Приэтом пружина 27 возвращает заслонку25 в положение, близкое к исходному,но несколько ниже, чем при нулевомдавлении в системе. Давление в полостях 26 и 29 резкс снижается,так кдк через канал 13 идет расходиз полостей 26 и 29 в полость 31 давления выхода. Перепад давления на 4 О поршне 12 выравнивается, и он усилием пружйны 30 возвращается вверх,где поршень 12 мягко встречается сзаслонкой 25, и его канал 13 вновьперекрывается. При этом втулка 8 не 45 доходит до жесткого упора в шайбу 28, тдк кдк давление в полостях26 и 29 вновь возрастает, поршень 12остандвливдетс, и цикл повторяетсяавтоматически с частотой, пропорциондльной расходу через дроссель 38в полости 26 и 29. Рабочая жидкостьчерез мд истрдль 3 давления выхода,величина которого определяется редукционным клапаном 51, возвращаетсячерез открытый здпорный элемент 39участка 55 в резервуд 1 48, и из неговновь нагнетается ндсосом 47 в участок 54 вьсокого давления, и т.д.При этом рабочая жидкость с давлением50 выхода через боковой дополнительный канал 21, соединенный с каналом 13 поршня 12, наг ружает независимую полость 22 испытуемых уплотнений 10. Перепад рабочих давлений на испытуемых уплотнениях 10 рег улируется на диФманометре 43 при открытых запорных элементах 39 в импупьсной линии 44 и каналах 34 и 35, при закрытом запорном элементе 39 канала 37 и магистрали 32. При этом предохранительный элемент 53 дифманометр а 43 срабатывает при возможных односторон-. них перегрузках и выравнивает давление в линиях 44 и 45, предохраняя дифманометр 43 от разрушений. Таким образом, осуществляется. испытание уплотнений 10 при постоянных пере падах давлений Р = Р - Р ,. При этом температура рабочей среды испытаний (плюсовая или минусовая) обеспечивается соответствующими регулятс рами 49 ипи 50. Так, например, при плюсовых температурах регулятор 50 системой25 запорных элементов 39 участка 54 отключается и необходимый расход высокого давления идет через регулятор 49 плюсовой температуры. При этом запорный элемент 39 участка 55 зак рыт, а участок 59 открьгг и расход поступает непосредственно в участок 55 насос а 47, а из него через открытый запорный элемент 39 участка 60 - в участок 61 и из него через открытый запорный элемент 39 участка 61 поступает в участок 54 высоксго давления, и т.д. При этом запорный элемент 39 канала 37 закрыт. При минусовых испытаниях регулятор 4940 выключается (не показано), запорные . элементы 39 каналов 37 и участков 61,60 и 55 закрыты.При имитации пульсирующих перепадов давлений на испытуемых уплотнениях 10 45 закрываются эапсчные элементы 39 каналов 4 и 5 корпуса 1 и открывается запорный эпемент 39 магистрали 32. Пульсирующее давление полости 26 через канал 33 и открытые запорные элементы 39 каналов 34 и 35 нагружает проточки 6 и 7, каналы 18,19,16 и 17и полости 14 и 15 испытуемых уплотнений 10, При этом эапорный элемент 39 на выходе расходомера 36 закрыт,55 Величина давпения в магистралях 3 и 32 (полостях 14 и 15 испытуемыхуплотнений 10) регистрируется приборами 40 давпений. Ре истрация температуры осуществляется через датчик 42 температуры, Частота циклов и их число регистрируются и записываются на приборе 41, датчик которого включен ь полост 26 (через магистраль 32). Работоспособность уплотнений оценивается по величине утечек иэ полости 14 (или 15) в полость 22 давления выхода после заданной наработки циклов при натурных условиях работы уплотнений 10. Определение величины утечек и их регистр .ция осуществляются при закрытом запорном элементе 39 магистрали 32 и закрытых запорных элементах 38 каналов 4 и 5. При этом открываются один из запорных эле - ментов 39 канала 34 или 35 и запорный элемент 39 на выходе расходомера 36, вход которого нагружается через к",нал 37 (запорный элемент 39 открыт) высоким давлением, величина которого контролируется на приборе 40 давления, включенном в канал выхода расходомера 36, сообщенный с разветвляющимся каналом 33, т.е. полостью 14 (15) испытуемых уплотнений 10 Таким образом, осуществляется как выборочная проверка конкретноо исгытуемого уплотнения 10 (при одном открытом запорном элементе .39 канала 34 или 35), так и суммарная (при обоих открытых клапанах 34 и 35). Причем величина расхода, пройденного через расходомер 36, соответствует величине утечек через испытуемые уплотнения 10 из полостей 14 и 15 в полость 22, что и характеризует их цикличную работоспособность. При этом начальная величина врзможных утечек по испытуемым углотнения 10 регистрируется указанным методом перед началом цикличной наработки как Я . Величина утечек после цикличной наработки регистрируется как 0 .Истинная величина увеличения утечек дО определяется как разностьэтих величин, т.е. аЧ = О, г 0После этого поршень 12 демонтируется из корпуса 1, разбирается и испытуемые уплотнения 10 направляются на лабораторный анализ.Указанная конструкция стенда для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений позволяет расширить его функциональные воэможности и приблизить испытания к натурным условиям эксплуатации, что повышаетО 15 20 дительность стенда. качество испытаний и эксплуатационную надежность уплотнений.Технико-эк:номическая эффективность заключается в том, что испытывается одновременно несколько образцов уплотнений подвижных соединений в идентичных с н атурными условиях,что сокращает птерн времени и повышает качество испытаний и произвоФор мул а из обр ет ения 1, Стенд для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений, содержащий корпус, установленный в нем соосно с корпусом поршень с гнездами для уплотнений, систему подачи контрольнои среды в полость между гнездами, систему регистрации утечки контрольной среды и средство перемещения поршня, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения натурных циклов нагружения уплотнений, поршень выполнен с осевым сквозным. каналом и с кольцевой проточкой на первом торце, сообш иной с каналом., второй торец поршня подпружинен относительно корпуса, средство перемещения поршня выполнено в виде источника давления, линии слива, заслонки, пружины и шайбы с центральным отверстием, которая герметично установлена в корпусе соосно с поршнем и делит корпус на две полости, в первой и:. которых расположен поршень, заслонка выполнена в виде полого стакана, расположенного во второй плости корпуса с возможностью прохода через отверстие шайбы, а глухой торец стакана перекрывает проточку первого торца поршня, пружина жестко закреплена одним концом на шайбе, а другим - на открытом торце заслонки, соотношение жесткости пружины и площади дна проточки выбрано из условия отрыва заслонки от первого торца .горшня в конце его рабочего хода, источник давления соединен перирй магистралью с регулируемым дроаселем с второй полостью корпуса, а 25 30 35 40 45 50 линия слива соединена с первой полостью корпуса.2, Стенд по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что система подачи контрольной среды выполнена в виде двух втулок, каждая иэ которых неподвижно установлена на поршне между его соответствующим торцом и гнездом с образованием зазора относительно последного и образует герметичную полость в зоне контакта с внутренней пверхностью корпус а, одна из втулок имеет два сквозных радиальных канала и две кольцевые проточки на ее боковой поверхности, сообщенные с радиальными каналами, поршень имеет два продольных канала, сообщающих соответственно радиальные каналы втулки с зазорами между соответственно первой и второй втулками инездами, и дополнительньп канал, . сообщающий сквозной канал поршня с его наружной поверхностью в зоне междунездами, корпус имеет четьре канала, попарно сообщающих кольцевые проточки с наружной поверхностью корпуса на всем протяжении рабочего хода поршня, первые каналы корпуса соединены через запорные органы с первой магистралью, система регистрации утечки выполнена в вйде расходомера и дифманометра, а стенд снабжен второй магистралью и стабилизатором давления, вторые каналы корпуса соединены через запорные органы с входом второй магистрали, выход последней соединен через запорный орг н с второй полостью корпуса, первая полость дифманометра соединена через запорный орган с входом второй магистрали, а вторая полость - с первой полостью камеры, вход расходомера соединен с источником высокого давления, а выход - с входом второй магистрали, а стабилизатор давления установлен на первой магистрали между рег улируемым дрссселем и эапорными ор анами первых каналов,3, Стенд пр п,2, р т л и ч а ю - щ и й с я тем, что рн снабжен предохранительным клапаном, установленным параплельно с дифманометром.