[發明專利]摩擦磨損試驗機的多種氣氛精確比例控制方法及裝置

無效

• 申請號: 200910064465.2
• 申請日: 2009-03-25
• 公開（公告）號: CN101685056A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 邱明;袁文征
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G05D11/02
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司
• 代理人: 郭中民

技術領域

本發明屬于摩擦磨損試驗機技術領域，主要涉及的是一種用于高溫氣氛摩擦磨損試驗機的多種氣氛精確比例控制方法及裝置。

背景技術

多氣氛精確比例控制是環境測試領域的關鍵技術。隨著多氣氛混合試驗環境應用越來越多，對兩種及兩種以上氣氛比例混合精確要求也越來越高。現有的氣體比例混合設備已用于食品氣調保鮮用氣、金屬冶煉保護氣、氣體保護焊用氣、氣焰切割用氣、氣相反應和醫學等領域，為社會創造了巨大經濟效益和社會效益。氣體比例混合的方法主要有兩種：一種是流量法，采用流量閥對氣體作節流比例混合；一種是壓力法，通過控制混合氣體中各種氣體成分的分壓使氣體按比例混合。多數氣氛混配裝置有氣路系統、電器控制系統和機械結構系統組成，設備龐大而昂貴，裝置的精度和效益無法兼顧。另外，其中一些氣氛比例混合裝置在氣氛混配過程中不能實現連續不間斷供氣，其使用范圍受到限制。

目前，試驗用高溫氣氛摩擦磨損試驗機大多是自制設備，沒有適用于高溫摩擦磨損試驗機的通用氣氛混配控制裝置。現有的各種氣氛比例精確混合控制裝置都存在不同程度的局限性，如有的僅適用于常溫狀態，有的不能連續不間斷供氣。由于高溫氣氛摩擦磨損試驗機的環境氣室存在摩擦配副運動的驅動裝置，因此，在技術上實現試驗環境氣室的全密封幾乎是不可能的，要保證試驗環境氣室氣氛精確比例是困難的。高溫氣氛摩擦磨損試驗機的多氣氛精確比例用氣需具備以下條件，首先，滿足摩擦磨損試驗機長時間試驗工作要求的穩定且連續不間斷的氣流；其次，要求保證氣氛按比例精確混合后，通到半封閉試驗環境氣室，試驗環境氣室氣氛精確比例不受影響；再次，實現對試驗環境氣室氣氛溫度的控制。精確的控制氣氛比例、正確的試驗操作方法及溫度控制精度等都會影響高溫摩擦磨損試驗環境與實際工況環境的接近程度，從而影響摩擦副在模擬工況狀態下摩擦磨損規律的準確性，進而導致錯誤的判斷。

發明內容

本發明的任務由此產生，公開一種可滿足高溫氣氛摩擦磨損試驗機使用的多氣氛精確比例控制方法及其裝置。本發明可實現多氣氛比例混合和試驗環境溫度的精?確控制，能滿足連續不間斷摩擦磨損試驗用氣要求，同時裝置結構簡單，操作安全可靠，達到了多氣氛比例及溫度精確控制和成本較低的目的。

為完成上述任務，本發明采取的技術方案是：多種氣源通過減壓閥減壓至指定壓力，由質量流量控制器控制各氣氛流量比例，混合氣氛經氣路送入試驗所需環境溫度氣室，在半封閉環境氣室中通過相對轉動對偶面進行球/盤或銷/盤高溫氣氛環境中的滑動摩擦磨損試驗。

本發明實現上述方法采用的裝置由若干個氣體輸入支路、氣氛混配箱、試驗機主體、控溫機構及冷卻機構組成，氣體輸入支路的若干氣源經輸氣管進入氣氛混配箱中各質量流量控制器，通過不同支路的質量流量控制器控制各支路氣氛流量，從而得到所需比例的混合氣氛，通過混配箱內氣體分析儀可直接得到氣氛配比結果并在混配箱面板上顯示，混合后的氣氛經氣路送入試驗機環境氣室內，環境氣室外圍設置有可以對環境氣室進行加熱的電爐絲爐體，在爐體外圍設置有對其進行冷卻降溫的循環水冷卻機構，試驗機環境氣室底部有帶動下試樣轉動的主軸、上部設置有與支撐杠桿連接的加載桿，在加載桿上設置有砝碼盤和壓簧。

本發明克服了傳統氣氛精確比例控制裝置氣氛控制精度不高和性價比高的缺點，能滿足連續不間斷摩擦磨損試驗用氣要求，可實現多氣氛比例混合和試驗環境溫度的精確控制。該試驗機氣氛混配比例精度可達1％以內，混合氣氛輸入流量為500ml/min，環境溫度控制范圍為室溫(23℃)～700℃，環境溫度控制精度為1％FS。氣氛比例顯示及控制都可在氣氛混配箱面板上的顯示屏及按鈕實現，爐體溫度與試驗環境氣室溫度在溫控儀面板上都有顯示。爐體溫度與環境氣室溫度有少量溫差，經測試，爐體溫度200℃時，環境氣室溫度為185℃，爐內溫度為300℃時，試驗環境氣室溫度為280℃。本發明實現了多氣氛比例混合和對環境氣室溫度的精確控制，并達到了控制精度和效益兼顧的目的。試驗裝置控制精度較高，操作簡便，可實現不同環境氣氛中進行球/盤或銷/盤摩擦副的試驗，試驗結果與實際高溫氣氛環境有良好的相關性，達到了模擬各種試驗環境的要求。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖中：1交流電機；2試驗機主體；3主軸；4冷卻水箱；5氣氛混配箱；6氣源；7輸氣管；8混合氣氛進氣管；9冷卻水管；10冷卻水進口；11.爐體；12氣體接頭；13環境氣室；14密封蓋；15砝碼盤；16.加載桿；17壓簧；18砝碼；19上試樣；20下試樣；21支撐杠桿。

具體實施方式