一种橡胶圈密封性能表征装置

一种橡胶圈密封性能表征装置

张晓峰 徐倩倩 黄勇 郭小玲

成都航利航空科技有限责任公司，四川省，成都市，彭州市， 611937

1引言

橡胶密封圈是一类广泛应用于各种机械设备上[1]，在规定的温度、压力、压缩率以及不同的气、液环境，于静止或运动状态下起密封作用的零件[2]。在规定的压力、温度及不同的液体和气体介质中，密封圈起到了固定和活动密封的作用，密封效果表征通过一系列方法进行[3]。其中，GB/T 1690-2010《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》规定了一种通过测试橡胶在试验液体中浸泡前、后性能的变化，来评价液体对橡胶的作用，进而表征橡胶密封性能。因此，设计一种结构简单、操作方便准确，能考核验证较多参数的橡胶圈密封性能表征装置显得尤为重要。

2一种橡胶圈密封性能表征装置

2.1装置结构

如图1~3所示，一种橡胶圈密封性能表征装置，包括底座7和连接其上的支杆9，底座7起整套装置连接支撑的作用，是由304不锈钢制成的方形板座，其上方制有用于安装透明罩1的透明罩安装槽701和用于安装支杆9的支杆安装孔702。

透明罩安装槽701是截面呈长方形的环形凹槽，凹槽宽度略大于透明罩1壁厚。支杆安装孔702位于底座7的中上部，支杆9插入支杆安装孔702后焊接固定。支杆9尾部制有外螺纹，支杆安装孔702制有与其配套的内螺纹，二者通过螺纹连接固定。支杆9是一根安装在底座7上的圆柱形杆，由304不锈钢制成，其一端焊接固定在支杆安装孔702上。

支杆9的中上部设有规格结构相同的上下两块卡板10，卡板10的一侧制有与支杆9配套使用的通孔。两块卡板10之间的距离设置为略大于油罐11的厚度。油罐11是有较大内腔空间的罐体，由金属板材焊接加工而成。一侧设有用于检测油压的压力表12和用于调节油压的增压泵13，压力表12和增压泵13配合使用。

随着检测的进行，油液不可避免的从待测密封圈4处渗漏，造成油罐11内油压降低，压力表12压力读数小于设定压力，通过调节增压泵13即可保持罐内油压稳定。油罐11的另一侧制有一小孔，此小孔用于将油罐11内的油液输送至待测橡胶圈4处。在小孔一侧的油罐11外壁上制有互成120°角的三个规格结构相同的螺杆5，螺杆5位于油罐11小孔一侧外壁的较外部，与油罐11焊接固定。

检测卡板3上制有与螺杆5配套使用的通孔，通孔内孔径略大于螺杆5外径，与螺杆5配套使用。螺帽6是结构规格相同的三个螺帽，通过调节螺帽6位置可控制待测橡胶圈4的压缩量。螺杆5的自由端制有与螺帽6配套使用的外螺纹，螺帽6与螺杆5配套使用。

在卡板3和油罐11的外部，设有用于加热的螺旋管2。螺旋管2是整体呈螺旋状的无缝金属管，管内装有电阻丝，空隙部分填满有良好导热性和绝缘性的氧化镁粉后缩管而成。检测时，油罐11、检测卡板3和待测橡胶圈4置于螺旋管2内部形成的空间中。油罐11的小孔一侧设有热电偶14，热电偶14用于测量橡胶圈测试时油液的温度，头部从小孔中穿出，略伸出油罐11小孔一侧外壁，用于测量和控制橡胶圈检测时的实际温度。螺旋管2的下部设有量筒8用于收集检测过程中漏出的油液，量筒8是计量合格的玻璃器皿。检测准备时，上述结构安装完成后，其外部设有透明罩1，透明罩1是有一定厚度的有机玻璃，且安装固定于透明罩安装槽701中。

图1 本装置结构示意图

图2 本装置结构正视图

图中：1-透明罩，2-螺旋管，3-检测卡板，4-待测橡胶圈，5-螺杆，6-螺母，7-底座，8-量筒，9-支杆，10-卡板，11-油罐，12-压力表，13-增压泵，14-热电

2.2操作方法

S1、将油罐11的开口端向上，在其内腔注满待检测使用的油液；

S2、将待测橡胶圈4放置于油罐11开口端表面，且待测橡胶圈4中心与油罐11小孔中心基本重合；

S3、通过三个螺杆5将检测卡板3安装于待测橡胶圈4上部，并由螺母6带紧；

S4、使用游标卡尺测量检测卡板3与油罐11管壁之间的距离，调整螺母6松紧程度，控制待测橡胶圈4的压缩量；

S5、将完成S1~S4步骤的油罐11开孔向左横放，卡紧固定安装于两卡板10之间；

S6、通过螺旋管2设定测试温度；

S7、通过增压泵13设定测试压力；

S8、将透明罩1罩于测试装置外部，开始检测；

S9、通过在规定时间读取量筒8内收集的油液来表征橡胶圈的密封性能。

2.3装置优点

装置结构简单。本文提供的橡胶圈密封性能表征装置，包括底座7和连接其上的支杆9，支杆9上固定有上下两卡板10，油罐11卡紧固定于两卡板10之间。油罐11一端中部开有一小孔，端部制有互成120°角的三螺杆5，螺杆5上连接有检测卡板3，检测卡板3制有与螺杆5配套的三个通孔。检测卡板3和油罐11的开孔一侧之间位置装配待测橡胶圈4，并由螺母6固定。在检测卡板3和油罐11的外部，设有用于加热的螺旋管2，加热温度通过热电偶14测量和控制。螺旋管2的下部设有量筒8用于收集检测过程中漏出的油液，上述装置外设有透明罩1。装置结构简单，连接部件少，可在标准实验室或生产现场操作使用。

橡胶圈密封性能考核验证参数较多。本装置可以通过调节螺母6、螺旋管2、增压泵13和注入不同油液分别考核验证橡胶圈压缩量、温度、压力和密封油液对橡胶圈密封性能的影响，客观的表征了橡胶圈实际使用过程中的密封性能，为橡胶圈批次性质量考核、失效件漏油量分析提供了一种可量化的密封性表征装置。

3结论

针对现有测量技术的弊端[4]，通过发明结构简单、操作方便的测量装置，实现对橡胶圈密封性能参数准确、快捷的考核验证，在航空修理检测中具有重要意义。对于如何更精确的测量橡胶密封圈的截径，还需要进一步的探讨和研究。

[1]卢新波等，O形圈材料选择与密封结构设计[J]，液压启动与密封，2012年第2期

[2]胡殿印等，橡胶O形圈密封结构的有限元分析[J]，北京航空航天大学学报，2005年第2期

[3]王思静等，橡胶老化机理与研究方法进展[J]，合成材料老化与应用，2009年第38卷第2期

[4]张文静，金属橡胶密封件泄漏率分析及试验研究[D]，哈尔滨工业大学，2014年7月

作者简介：张晓峰，男，汉族，籍贯：四川成都，非金属技术员/工程师，大学本科，研究方向：材料检测