本发明涉及膨胀节技术领域，具体领域为一种膨胀节疲劳试验气液两用智能压力平衡装置。
背景技术：
随着我国经济的不断发展，国家对科技创新的重视程度也不断加深，尤其是在电力、半导体、仪器仪表、航空航天、医疗、机车、石油化工、阀门等领域，国家相继出台了很多政策，促使了国家及地方等一大批重点项目的落地。膨胀节作为压力管道布置中的柔性补偿元件，其不仅仅需要作为补偿温度变化引起的管道热胀冷缩以及设备管口减振隔振的作用的压力管道元件，部分领域更需要作为一种精密元件或电器元件使用，同时也具有调节安装偏差、拆卸设备等功能。现如今膨胀节多使用于工况复杂和恶劣环境条件下，不易维护和更换，这就要求膨胀节的使用年限长，疲劳次数高，这对前期验证膨胀节疲劳寿命的带压疲劳试验装置的精确性和效率提出了更高的要求，而工程实际情况表明绝大部分膨胀节破坏失效都是由疲劳所造成的，主要表现为膨胀节在受载时拉伸或压缩导致不可预见的疲劳破坏，因此为了校核产品可靠性，验证产品疲劳寿命是至关重要的。根据市场调查，开发一种新型、高效、易于维护的可靠智能压力平衡装置是目前急需解决的问题，也开辟了一个新的方向。
常规采用的带压疲劳试验系统结构单一，包括四柱液压机、位移传感器、压缩空气泵等，位移传感器安装于四柱液压机立柱上，首先压缩空气输入膨胀节内，达到试验压力值后关闭气压源，然后手动操作膨胀节拉伸和压缩，通过量具测量膨胀节拉伸和压缩位移量，达到规定试验所需拉伸压缩尺寸后，调节位移传感器至规定位移上下限，开始疲劳试验；或者采用两件相同规格的膨胀节上下串联，在做疲劳试验时，借助辅助工装使其中一件膨胀节受载拉伸，另一件膨胀节受载压缩，气体作为试验介质在两件膨胀节间相互流动，实现两件膨胀节拉伸压缩时内部压力恒定。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种膨胀节疲劳试验气液两用智能压力平衡装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种膨胀节疲劳试验气液两用智能压力平衡装置，包括油箱，所述油箱的上端连接有过滤器，所述油箱通过过滤器与液压泵相连，所述液压泵的一侧电性连接有电动机，所述液压泵的一侧连接有第一电磁溢流阀的一端，所述第一电磁溢流阀的下端与油箱相连，所述第一电磁溢流阀的另一端与第二电磁溢流阀的一端相连，所述第二电磁溢流阀的下端与油箱相连，所述第二电磁溢流阀的另一端通过第一调速阀连接有压力平衡转换器，所述油箱的上端连接有第三电磁溢流阀，所述第三电磁溢流阀通过第二调速阀与压力平衡转换器相连，所述压力平衡转换器的上端装配有压力表，所述压力表的一侧固定装配有安全阀，所述压力平衡转换器的一侧分别连接有膨胀节和第二高压球阀，所述膨胀节的侧端分别固定装配有第三高压球阀和电子数显电表，所述第二高压球阀的下端连接有水箱，所述水箱的上端连接有水压循环系统，所述水压循环系统的上端并联有气压循环系统，所述水压循环系统和气压循环系统均与压力平衡转换器相连。
优选的，所述水压循环系统包括第一高压球阀，所述第一高压球阀的一端与压力平衡转换器相连，所述第一高压球阀的另一端固定连通有自吸泵的一端，所述自吸泵的另一端与水箱相连。
优选的，所述气压循环系统包括第三调速阀，所述第三调速阀的一端与压力平衡转换器相连，所述第三调速阀的另一端与二位二通电磁阀的一端固定相连，所述二位二通电磁阀的另一端与气源三联件固定相连，所述气源三联件通过气罐与气压源相连。
优选的，所述膨胀节的上端通过传感器与液压油缸相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种膨胀节疲劳试验气液两用智能压力平衡装置，使用于不同试验压力和规格尺寸的金属或非金属膨胀节及其它使用工况中有体积变化的压力容器带压疲劳试验，同时也适用于波纹管液压胀型领域，采用液压油作为主要动力源，压力平衡转换器作为执行器，通过内部试验介质间体积的等量转换可以减少膨胀节内部压力的波动，控制波动率为1％以下，保证试验精度，实现膨胀节内部试验压力恒定，运动平稳，无需串联两件膨胀节，也无需借助其它辅助工装，单件膨胀节就可完成带压疲劳试验，安装电子数显电表可实时监测试验数据，在试验产品出现压力急剧下降或者系统出现故障时会紧急停止试验，保证试验安全可靠，采用双重保险结构，可实现过压过载保护，通过plc系统和四柱液压机可实现一键启停、无人值守操作，自动化程度高，结构简单，操作方便，易维护。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-油箱、2-过滤器、3-电动机、4-液压泵、5-第一电磁溢流阀、6-第二电磁溢流阀、7-第三电磁溢流阀、8-第一调速阀、9-第二调速阀、10-压力平衡转换器、11-安全阀、12-压力表、13-第三调速阀、14-二位二通电磁阀、15-气源三联件、16-气罐、17-气压源、18-第一高压球阀、19-水箱、20-第二高压球阀、21-第三高压球阀、22-电子数显电表、23-自吸泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种膨胀节疲劳试验气液两用智能压力平衡装置，包括油箱1，油箱1的上端连接有过滤器2，油箱1通过过滤器2与液压泵4相连，液压泵4的一侧电性连接有电动机3，液压泵4的一侧连接有第一电磁溢流阀5的一端，第一电磁溢流阀5的下端与油箱1相连，第一电磁溢流阀5的另一端与第二电磁溢流阀6的一端相连，第二电磁溢流阀6的下端与油箱1相连，第二电磁溢流阀6的另一端通过第一调速阀8连接有压力平衡转换器10，油箱1的上端连接有第三电磁溢流阀7，第三电磁溢流阀7通过第二调速阀9与压力平衡转换器10相连，压力平衡转换器10的上端装配有压力表12，压力表12的一侧固定装配有安全阀11，压力平衡转换器10的一侧分别连接有膨胀节和第二高压球阀20，膨胀节的侧端分别固定装配有第三高压球阀21和电子数显电表22，第二高压球阀20的下端连接有水箱19，水箱19的上端连接有水压循环系统，水压循环系统的上端并联有气压循环系统，水压循环系统和气压循环系统均与压力平衡转换器10相连。
本发明专利根据膨胀节试验压力和规格尺寸的不同选择气压循环系统和水压循环系统；本发明专利采用压力平衡转换器10本体，压力平衡转换器10本体由金属高压罐和橡胶囊组成，橡胶囊置于金属高压罐内，金属高压罐的侧壁设有一个和液压泵4等供油系统相通的输油孔、一个和油箱1等泄油系统相通的泄油孔，金属高压罐的顶部与安全阀11相通；本发明专利通过气压循环系统和水压循环系统并联，按照试验压力和规格尺寸的不同输入plc指令控制各管路电磁阀开闭，实现橡胶囊和膨胀节内部试验介质气液两用，实现压力平衡转换器内的试验介质体积变化量与膨胀节拉伸或压缩时体积变化量相同，实现单件膨胀节带压疲劳试验压力恒定；本发明专利采用双重保险结构，采用第二电磁溢流阀6、第三电磁溢流阀7两道泄流控制装置和安全阀11组合实现过压过载保护，防止因为管路流量大或突发异常情况，造成试验产品或压力平衡转换器10本体的损坏；由于气体压缩程度高，作为试验介质风险较大，故为了安全起见，试验压力为0.6mpa及以下时，采用气压循环系统，膨胀节和橡胶囊内输入压缩空气作为试验介质；试验压力为0.6mpa以上时，采用水压循环系统，膨胀节和橡胶囊内输入水作为试验介质；根据膨胀节试验压力和规格尺寸选定试验介质循环系统后，使用第一调速阀8和第二调速阀9控制流入或流出压力平衡转换器10中液压油流量，通过输入plc控制指令，设定各电磁阀压力如下：一、根据试验压力合理设定第一电磁溢流阀5临界泄流压力即管路压力，第一电磁溢流阀5除作为供油管路控制装置外，还作为一级泄流装置，在膨胀节产品做压缩运动时，plc控制第一电磁溢流阀5开始泄流，保护液压泵泄压；二、第二电磁溢流阀6临界泄流压力设定为试验压力的1.2倍，第二电磁溢流阀6除作为供油管路控制装置外，还作为二级泄流装置，控制输入金属高压罐内液压油流量；当膨胀节在做压缩运动时，若膨胀节内部试验介质流入橡胶囊流速过快，致使压力平衡转换器10本体内部压力升高，达到第二电磁溢流阀6泄流压力后，开始泄压；三、第三电磁溢流阀7临界泄流压力设定为试验压力，主要作为泄油管路控制装置，卸载流量；本发明使用于不同试验压力和规格尺寸的金属或非金属膨胀节及其它使用工况中有体积变化的压力容器带压疲劳试验，同时也适用于波纹管液压胀型领域；采用气液两用试验介质可实现试验压力从低压到高压全覆盖，提高试验的安全性和全面性；压力平衡转换器内部试验介质间体积的等量转换可以减少膨胀节内部压力的波动，控制波动率为1％以下，从而实现膨胀节内部试验压力恒定，实现膨胀节往复运动平稳；安装电子数显电表可实时监测试验数据，通过plc传输指令，可自动完成试验，自动控制系统启停；单件膨胀节就可实现自身压力平衡，无需使用其他辅助工装，适用性较强；采用双重保险结构，实现过压过载保护。
具体而言，水压循环系统包括第一高压球阀18，第一高压球阀18的一端与压力平衡转换器10相连，第一高压球阀18的另一端固定连通有自吸泵23的一端，自吸泵23的另一端与水箱19相连。
采用水压循环系统时，首先通过计算，使水箱19中盛水量略多于膨胀节内容积，然后开启第一电磁溢流阀5和第二电磁溢流阀6，液压油通过液压泵4输入金属高压罐内，通过第一调速阀8控制液压油流量，当压力表12读数达到试验压力值时，证明橡胶囊被压扁，橡胶囊内部空气被除净，然后开启自吸泵23、第一高压球阀18和第三高压球阀21，水箱19中的水输入至膨胀节内，当第三高压球阀21端口有水流出时，证明膨胀节内部已填满水，关闭第三高压球阀21，此时再往水箱19中注入橡胶囊内容积三分之一的水，水箱19中的水会输入橡胶囊中，致使压力平衡转换器10内部压力升高，达到第三电磁溢流阀7临界泄流压力，第三电磁溢流阀7开始泄压，直至水箱19中无水，停止自吸泵23，开始疲劳试验，当膨胀节拉伸时，液压油输入金属高压罐中，将橡胶囊中的水挤压至膨胀节内，挤入量与膨胀节拉伸时体积变化量相同；当膨胀节压缩时，膨胀节内部的水会挤压至橡胶囊中，液压油通过第二调速阀9流回油箱1，循环往复，维持压力平衡转换器10内部循环介质体积不变，保证做拉伸压缩运动的膨胀节内部压力始终恒定。
具体而言，气压循环系统包括第三调速阀13，第三调速阀13的一端与压力平衡转换器10相连，第三调速阀13的另一端与二位二通电磁阀14的一端固定相连，二位二通电磁阀14的另一端与气源三联件15固定相连，气源三联件15通过气罐16与气压源17相连。
采用气压循环系统时，开启第一电磁溢流阀5和第二电磁溢流阀6，通过计算控制第一调速阀8，使流入金属高压罐内的液压油体积恰好为其内容积的一半，然后开启二位二通电磁阀14，压缩空气经过气源三联件15的净化、过滤和稳压后输入橡胶囊中，当压力表读数达到设计压力时，关闭二位二通电磁阀14，开始疲劳试验，当膨胀节拉伸时，液压油通过第一调速阀8输入金属高压罐内，将橡胶囊中的压缩空气挤压至膨胀节内，挤入量与膨胀节拉伸时体积变化量相同；当膨胀节压缩时，膨胀节内部的压缩空气会挤压至橡胶囊中，液压油通过第二调速阀9流回油箱，循环往复，维持压力平衡转换器10内部循环介质体积不变，保证做拉伸压缩运动的膨胀节内部压力始终恒定。
具体而言，膨胀节的上端通过传感器与液压油缸相连。
工作原理：本发明专利根据膨胀节试验压力和规格尺寸的不同选择气压循环系统和水压循环系统；本发明专利采用压力平衡转换器10本体，压力平衡转换器10本体由金属高压罐和橡胶囊组成，橡胶囊置于金属高压罐内，金属高压罐的侧壁设有一个和液压泵4等供油系统相通的输油孔、一个和油箱1等泄油系统相通的泄油孔，金属高压罐的顶部与安全阀11相通；本发明专利通过气压循环系统和水压循环系统并联，按照试验压力和规格尺寸的不同输入plc指令控制各管路电磁阀开闭，实现橡胶囊和膨胀节内部试验介质气液两用，实现压力平衡转换器内的试验介质体积变化量与膨胀节拉伸或压缩时体积变化量相同，实现单件膨胀节带压疲劳试验压力恒定；本发明专利采用双重保险结构，采用第二电磁溢流阀6、第三电磁溢流阀7两道泄流控制装置和安全阀11组合实现过压过载保护，防止因为管路流量大或突发异常情况，造成试验产品或压力平衡转换器10本体的损坏；由于气体压缩程度高，作为试验介质风险较大，故为了安全起见，试验压力为0.6mpa及以下时，采用气压循环系统，膨胀节和橡胶囊内输入压缩空气作为试验介质；试验压力为0.6mpa以上时，采用水压循环系统，膨胀节和橡胶囊内输入水作为试验介质；根据膨胀节试验压力和规格尺寸选定试验介质循环系统后，使用第一调速阀8和第二调速阀9控制流入或流出压力平衡转换器中液压油流量，通过输入plc控制指令，设定各电磁阀压力如下：一、根据试验压力合理设定第一电磁溢流阀5临界泄流压力即管路压力，第一电磁溢流阀5除作为供油管路控制装置外，还作为一级泄流装置，在膨胀节产品做压缩运动时，plc控制第一电磁溢流阀5开始泄流，保护液压泵泄压；二、第二电磁溢流阀6临界泄流压力设定为试验压力的1.2倍，第二电磁溢流阀6除作为供油管路控制装置外，还作为二级泄流装置，控制输入金属高压罐内液压油流量；当膨胀节在做压缩运动时，若膨胀节内部试验介质流入橡胶囊流速过快，致使压力平衡转换器10本体内部压力升高，达到第二电磁溢流阀6泄流压力后，开始泄压；三、第三电磁溢流阀7临界泄流压力设定为试验压力，主要作为泄油管路控制装置，卸载流量。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种膨胀节疲劳试验气液两用智能压力平衡装置，包括油箱(1)，其特征在于：所述油箱(1)的上端连接有过滤器(2)，所述油箱(1)通过过滤器(2)与液压泵(4)相连，所述液压泵(4)的一侧电性连接有电动机(3)，所述液压泵(4)的一侧连接有第一电磁溢流阀(5)的一端，所述第一电磁溢流阀(5)的下端与油箱(1)相连，所述第一电磁溢流阀(5)的另一端与第二电磁溢流阀(6)的一端相连，所述第二电磁溢流阀(6)的下端与油箱(1)相连，所述第二电磁溢流阀(6)的另一端通过第一调速阀(8)连接有压力平衡转换器(10)，所述油箱(1)的上端连接有第三电磁溢流阀(7)，所述第三电磁溢流阀(7)通过第二调速阀(9)与压力平衡转换器(10)相连，所述压力平衡转换器(10)的上端装配有压力表(12)，所述压力表(12)的一侧固定装配有安全阀(11)，所述压力平衡转换器(10)的一侧分别连接有膨胀节和第二高压球阀(20)，所述膨胀节的侧端分别固定装配有第三高压球阀(21)和电子数显电表(22)，所述第二高压球阀(20)的下端连接有水箱(19)，所述水箱(19)的上端连接有水压循环系统，所述水压循环系统的上端并联有气压循环系统，所述水压循环系统和气压循环系统均与压力平衡转换器(10)相连。
2.根据权利要求1所述的一种膨胀节疲劳试验气液两用智能压力平衡装置，其特征在于：所述水压循环系统包括第一高压球阀(18)，所述第一高压球阀(18)的一端与压力平衡转换器(10)相连，所述第一高压球阀(18)的另一端固定连通有自吸泵(23)的一端，所述自吸泵(23)的另一端与水箱(19)相连。
3.根据权利要求1所述的一种膨胀节疲劳试验气液两用智能压力平衡装置，其特征在于：所述气压循环系统包括第三调速阀(13)，所述第三调速阀(13)的一端与压力平衡转换器(10)相连，所述第三调速阀(13)的另一端与二位二通电磁阀(14)的一端固定相连，所述二位二通电磁阀(14)的另一端与气源三联件(15)固定相连，所述气源三联件(15)通过气罐(16)与气压源(17)相连。
4.根据权利要求1所述的一种膨胀节疲劳试验气液两用智能压力平衡装置，其特征在于：所述膨胀节的上端通过传感器与液压油缸相连。
技术总结