[發明專利]一種真空硅膠密封活塞裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202010180380.7
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111257104B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 宋迎東;張世榕;高希光;杜金康
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;F16J15/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張明浩

本發明主要包括：硅膠活塞、驅動桿、驅動桿底座、驅動桿底座壓板、箱壁、箱壁壓板。其中驅動桿是一個中間有一圓盤底座的圓柱桿，驅動桿下端依次穿過驅動桿底座壓板、硅膠活塞、箱壁壓板，最終透過箱壁上的孔進入真空腔體中，驅動桿設計為圓柱狀，方便裝夾，且一旦裝夾上，即可保證其對中，硅膠活塞設計為圓錐狀，在驅動桿移動時，活塞將會出現嵌套褶狀的變形，可以在活塞移動時將軸向應力向外分散，且硅膠作為密封活塞的材料，成本低，加工簡單，安裝方便，易維護與更換，本發明在軸向所占空間很小，不受試驗機上下夾具間距的影響，可廣泛應用于各種試驗機。

技術領域

本發明公開了一種真空硅膠密封活塞及其使用方法，屬于陶瓷基復合材料（CMCs）小復合材料真空環境下的測試領域。

背景技術

陶瓷基復合材料是一種具有高比強度、高比剛度、耐高溫、低密度等特點的材料，在航空發動機上有著廣泛的應用前景。通常，為了研究CMCs的細觀力學性能，我們需要對較小的樣品進行試驗，例如由一束纖維制成的CMCs小復合材料。另外，為研究其在工程應用上的性能指標，通常需在高溫、真空環境下進行試驗。因此，對測試裝置的測量準確性和結構的可靠性有著嚴格的要求。

目前，在CMCs小復合材料的拉伸、壓縮和疲勞試驗中，若想使試樣加載所處環境為真空狀態，則需在試件周圍布置真空環境箱。此時，則需要在試驗機夾具和試件之間提供一種既能夠傳遞驅動力而又不喪失氣密密封的裝置，即要能保證夾具可穿過真空環境箱下進行正常位移，又要能保證箱體內足夠的真空密封性能。

另外，由于CMCs小復合材料此類試樣可承受力較小，通常不超過500N，位移強度則不超過1mm，因此，對此類試樣的測試必須要求嚴格的測量精度。

目前，在這種情況下，大都采用波紋管，將波紋管罩在夾具桿上，實現真空環境箱與外側之間密封。如《一種高溫真空可充氣環境下蠕變疲勞實驗裝置》（中國專利CN105334112B）提到了將上環蓋、波紋管、真空容器以及下環蓋共同圍合形成一格內腔，構成密封包覆式實驗環境；《一種高溫真空摩擦磨損試驗機》（中國專利CN206515178U）中同樣選擇利用金屬波紋管對試驗力加載桿和真空腔體之間進行密封。

但是，真空波紋管在能滿足試驗溫度和尺寸設計要求的條件下，彈性性能不是很好，能滿足一定程度上夾具導桿上下伸縮的要求，但拉伸真空波紋管需要一定的力，會對試驗測試載荷的測定和試驗機的加載造成一定影響，尤其是對小樣品試件進行測定試驗時。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于驅動力桿與真空箱連接處的密封，加工簡單，所占空間小，對驅動力傳導幾乎無影響的真空硅膠活塞裝置。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

一種真空硅膠密封活塞裝置，包括驅動桿，驅動桿上端夾持固定在試驗機夾頭上，所述的驅動桿下端透過箱壁上的孔插入真空腔體中，其特征在于，驅動桿上套設固定有驅動桿底座，驅動桿底座位于真空腔體外側，且驅動桿底座與驅動桿密封配合，所述的驅動桿底座下端設置有驅動桿底座凹槽，所述的箱壁上表面繞箱壁上的孔設置有箱壁凹槽，真空硅膠密封活塞裝置還包括硅膠活塞，硅膠活塞的上端形成有硅膠活塞上端面，下端形成有硅膠活塞下端面，所述的硅膠活塞能套在驅動桿上，且硅膠活塞上端面放入驅動桿底座凹槽中，硅膠活塞下端面放入箱壁凹槽中，一驅動桿底座壓板能壓在硅膠活塞上端面上將硅膠活塞上端面密封壓緊在驅動桿底座凹槽中，一箱壁壓板能壓在硅膠活塞下端面上將硅膠活塞下端面密封壓緊在箱壁凹槽中。

進一步的，所述的驅動桿底座壓板面向驅動桿底座的一面設置有與驅動桿底座凹槽相適配的驅動桿底座壓板凸臺，所述的驅動桿底座延圓周方向設置有八個螺紋通孔，所述的驅動桿底座壓板上設置有相同數量的螺紋通孔與之相配合，所述的驅動桿底座壓板能套在驅動桿上，驅動桿底座壓板凸臺伸入驅動桿底座凹槽中，壓緊硅膠活塞上端面，以螺釘同時穿過驅動桿底座和驅動桿底座壓板上的螺紋通孔將驅動桿底座和驅動桿底座壓板相互固定。