专利名称：一种用于摩擦磨损试验机的多种气氛精确比例控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于摩擦磨损试验机技术领域，主要涉及的是一种用于摩擦磨损试 验机的多种气氛精确比例控制装置。
背景技术：
多气氛精确比例控制是环境测试领域的关键技术。随着多气氛混合试验环境应 用越来越多，对两种及两种以上气氛比例混合精确要求也越来越高。现有的气体比 例混合设备已用于食品气调保鲜用气、金属冶炼保护气、气体保护焊用气、气焰切 割用气、气相反应和医学等领域，为社会创造了巨大经济效益和社会效益。气体比 例混合的方法主要有两种 一种是流量法，采用流量阀对气体作节流比例混合；一 种是压力法，通过控制混合气体中各种气体成分的分压使气体按比例混合。多数气 氛混配装置有气路系统、电器控帝孫统和机械结构系统组成，设备庞大而昂贵，装 置的精度和效益无法兼顾。另外，其中一些气氛比例混合装置在气氛混酉ai程中不 能实现连续不间断供气，其使用范围受到限制。
目前，试验用高温气氛摩擦磨损试验机大多是自制设备，没有适用于高鹏擦 磨损试验机的通用气氛混配控制装置。现有的各种气氛比例精确混合控制装置都存 在不同程度的局限性，如有的仅适用于常温状态，有的不能连续不间断供气。由于 高温气氛摩擦磨损试验机的环境气室存在摩擦配副运动的驱动装置，因此，在技术 上实现试验环i竟气室的全密封几乎是不可能的，要保证试验环境气室气氛精确比例
是困难的。高温气m^擦磨损i式验机的多气氛精确比例用气需具备以下条fK首先，
满足摩擦磨损试验机长时间试验工作要求的稳定且连续不间断的气流；其次，要求
保证气氛按比例精确混合后，通到半封闭试验环境气室，试验环境气室气氛精确比
例不受影响；再次，实5 试验环境气室气氛驢的控制。精确的控审忾氛比例、
正确的试验操作方法及温度控制精度等都会影响高温摩擦磨损试验环境与实际工
况环境的接近程度，从而影响摩擦副在模拟工况状态下摩擦磨损规律的准确性，进
而导致错误的判断。
发明内容
本实用新型的任务即由此产生，公开一种用于摩擦磨损试验机的多种气氛精确 比例控制装置。可实现多气氛比例混合和试验环境驢的精确控制，能满足连续不
3间断摩擦磨损试验用气要求，同时装置结构简单，操作安全可靠，达到了多气氛比例及温度精确控制和成本较低的目的。
为完成上述任务，本实用新型采取的技术方案是该装置由若干^体输入支路、气氛混配箱、试验机主体、控温机构及冷却机构组成，气体输入支路的若干个
气源分别经输气管iSA气氛混配箱的储气瓶内进行充分混合，气氛混配箱主要由减
压阀、多个质量流量控制器、流量计、气体分析JM储气瓶组成，混合气氛进气管经气体接头送入试验机主体上的环境气室内，环境气室为半封闭结构，由密封盖密闭，在环境气室外设置有可对环境气室内气氛进行加热的炉体，在炉体的外壁上设
置有对其进行冷却降温的冷却机构；在试验机主体上设置有交流电机、主轴、加载杆及支撑杠杆，主轴的上端与设置在环境气室内的下试样放置盘固连、下端经传动机构与交流电机带动的主轴连接；加载杆由砝码盘、压簧、上试样及顶杆组成，加载杆的下端位于环境气室内，砝码盘和压簧设置在加载杆上，加载杆与支靴杆连接。
本实用新型克服了传统气氛精确比例控制装置气氛控制精度不高和性价比高的缺点，能满足连续不间断摩擦磨损 用气要求，可实现多气氛比例混合和试验
环境温度的精确控制。该试验机气氛混配比例精度可达1%以内，混合气氛输入流
量为500ml/min，环境M^控制范围为室温(23 °C) 700°C，环境驗控制精度为1%FS。气氛比例显示及控制都可在气氛混配箱面板上的显示屏及按钮实现，炉体》鹏与试验环境气室鹏在温控仪面板上者陏显示。炉^^与环境气室驢有少量温差，经测试，炉^^显度20(TC时，环境气室驢为185。C,炉内温度为30CrC时，试验环境气室温度为28(TC。实现了多气氛比例混合和对环境气室温度的精确控制，并达到了控制精度和效益兼顾的目的。试验装置控制精度较高，操作简便，可实现不同环境气氛中进行球/盘或销/盘摩擦副的试验，试验结果与实际高温气氛环境有良好的相关性，达到了，莫拟各种试验环境的要求。

图1为本实用新型的结构示意图。
图中l交流电机；2试验机主体；3主轴；4冷却水箱；5气氛混配箱；6气源；7输气管；8混合气氛进气管；9冷却水管；IO冷却水进口； 11.炉体；12气体接头；13环境气室；14密封盖；15砝码盘；16.加载杆；17压簧；18砝码；19上试样；20下试样；21支撑杠杆。
具体实施方式
下面用实施例的方式对本实用新型的技术方案做进一步阐述本实施例所述的可满足高温气氛摩擦磨损试验机使用的多气氛精确比例控制
4方法为试验前从试验机主体的环境气室取出加载杆，封闭试验环境气室，此时环 境气室为全封闭状态，可对环境气室抽真空。利用设置在试验环境气室外围的电炉 丝对环境气室进行升温，同时开启循环水冷却系统，该冷却7JC循环系统由输水管小 马达带动。待环境温度与设定纟显度达到平衡后，通入已按比例精确混合的稳定流量 的气氛，待环境气室气压与外界大气压平衡时，方i(A加载杆，此时环境气室处于半 封闭状态，但由于气氛的单向流动效应，试验气室内混合气氛精确比例保持不变。 环境气室在不间断通入混合气氛过程中气室驢也有少量下降，不过由于输入试验
用气氛流量较小，环境气室仍^i到一个热交换平衡，加上此时电炉一直处于工作
状态，试验环境气室内温度会保持稳定。至此，实现了试验机环境气室的气氛比例 和气氛温度的有效控制。最后，开启电机，由电机带动下试样转动，通^1±下试样 对偶面的相对转动进行滑动摩擦磨损试验，此时，试验机即处于摩擦工作状态。
具体如图1所示该装置由若干^体输入支路、气氛混配箱、试验机主体、 控温机构及冷却机构组成，气体输入支路的若干4^源6分别经输气管7进入气氛 混配箱5。气源6成份可以是氧气、氮气、二氧化碳、氢气、二氧化硫、氦气、氩 气等无剧毒且混合后高温不发生爆炸的气体。用于盛放气源6的容器为气体钢瓶或者气体增压容器。气氛混配箱5主要由多个减压阀、质量流量控制器、流量计、气
体分析仪及储气瓶组成，各高压气源通过减压阀减压至指定压力并由质量流量控制 器控制各气氛流量比例，并由气体分析仪分析气体成分并在混配箱面板显示气氛配
比，混合气氛进入储气瓶内进行充分混合。混合气氛进气管8经气体接头12送入 试验机主体2上的环境气室13内，环境气室13为半封闭结构，可由密封盖14密 闭，密封盖上留有孔，以便放置加载杆16，需要时也可以将孔封闭密封环境气室 13。在环境气室13外设置有可对环境气室13内气氛进行加热的炉体11，炉体11 用温控仪控温，温控仪可适时显示炉体11和环境气室13的纟显度，控温i^用的是 环绕在环境气室13外围的电炉丝的常规控制方式。由于该试验机属于高温气 擦磨损试验机，为避免炉体高^^环境气室外壁其它装置及电子元件的损坏，在炉 体11的外壁上设置有对其进行冷却降温的冷却机构。该冷却机构为循环7K冷却， 即在炉体ll上设置水套，冷却水管9的一端经冷却水进口 10与设置7jC套超虽，冷 却水由连接在水管上的微型马达带动m卩水循环，冷却水管9另一端与7衬卩水箱4 M。试验机主体2为框架结构，其上设置有交流电机l、主轴3、加载杆16及固 联在试验机主体2上的支撑杠杆21。主轴3的上端固联下i辦20的放置盘，此盘 位于环境气室13内，下端经传动机构与交流电机1带动的主轴3连接。加载杆16 由砝码盘18、压簧17、上试样19及顶杆组成，加载杆16的下端位于环境气室13 内，砝码盘15和压簧17设置在加载杆16上，加载杆连接的上试样19可以是球试 样或者销试样。除了通过调整主轴3的繊来调整上下试样滑动速度的目的，还可
5通过调整安装在支纟ftl杆21的加载杆16的中心与下试样20中心的回转半径，达 到调整上下试样相对滑动速度的目的。加载杆16与支撑杠杆21连接，支ML杆21 可在试验机主体导轨上滑动。
试验前先将试验加载杆16取出，打开密封盖14，此时环境气室13处于敞开 状态，安装下试样20，将其放置在环境气室13内，盖好密封盖14。将试验环境气 室13密封并抽真空，同时打开气氛混配箱5的总电源和流量计显示仪开关。清洗 管路8和环境气室13，然后，关闭管路8，再次对环境气室13抽真空，反复几次， 使整个气路系统得到充分的清洗。此时，启动控温仪，炉体11将环境气室13内的 温度加热到所需纟，值。再将气氛混配器5开关调整到阀控状态，通过调节阀调节 每种气氛流量计到所需流量。然后通入已经按比例混合的气体，待环境气室内气压 超过大气压之后，打开密封盖14，放入并固定上试样19及与其连接的加载杆16， 然后向砝码盘15加载砝码18，用压簧17压好。放置加载杆16及摩擦磨损试验过 程中，环境气室13处于半封闭状态，会溢出少量气体，但由于气流具有不间断单 向流动效应，即气体一直只能从进气管进入环境气室13，从环境气室13上端流出， 因此，能保证输入到半封闭环境气室13内气氛比例不变，达到了控制试验所需气 氛比例精确的环境要求。待环境气室13纟驢与炉鹏度达到热交换平衡时，环境 气室13内混合气氛的Mit会保持稳定。至此，满足了高 鹏擦磨损试验环境控制 要求。然后，开启电机l,带动下试样20旋转，上下试样对偶面进行滑动摩擦磨损 试验。此时，高温气氛摩擦磨损试验机处于工作状态，待试验完成后，依次关闭全 部阀门和电源等一些后续工作。
权利要求1、一种用于摩擦磨损试验机的多种气氛精确比例控制装置，其特征是该装置由若干个气体输入支路、气氛混配箱、试验机主体、控温机构及冷却机构组成，气体输入支路的若干个气源(6)分别经输气管(7)进入气氛混配箱(5)的储气瓶内进行充分混合，气氛混配箱(5)主要由减压阀、多个质量流量控制器、流量计、气体分析仪及储气瓶组成，混合气氛进气管(8)经气体接头(12)送入试验机主体(2)上的环境气室(13)内，环境气室为半封闭结构，由密封盖(14)密闭，在环境气室(13)外设置有可对环境气室内气氛进行加热的炉体(11)，在炉体的外壁上设置有对其进行冷却降温的冷却机构；在试验机主体(2)上设置有交流电机(1)、主轴(3)、加载杆(16)及支撑杠杆(21)，主轴(3)的上端与设置在环境气室(13)内的下试样(20)放置盘固连、下端经传动机构与交流电机(1)带动的主轴(3)连接；加载杆(16)由砝码盘(18)、压簧(17)、上试样(19)及顶杆组成，加载杆的下端位于环境气室(13)内，砝码盘和压簧设置在加载杆上，加载杆(16)与支撑杠杆(21)连接。
2、 根据权利要求1所述的一种用于摩擦磨损试验机的多种气氛精确比例控制装置，其特征是所述的用于盛放气源(6)的容器为气体钢瓶或者气体增压容器。
3、 根据权利要求1所述的一种用于摩擦磨损试验机的多种气氛精确比例控制装置，其特征是所述的炉体(11)的外围设置有电炉丝，由温控仪控温。
4、 根据权利要求1所述的一种用于摩擦磨损试验机的多种气氛精确比例控制装置，其特征是所述的在炉体(11)夕卜壁上设置的冷却机构为循环水冷却，即在炉做11)上设置7K套，冷却水管(9)的一端经冷却水进口(10)与设置水套连通，冷却水由连接在水管上的微型马达带动冷却水循环，冷却水徵9)另一端与冷却水箱(4涟通。
专利摘要本实用新型公开的一种用于摩擦磨损试验机的多种气氛精确比例控制装置的若干个气源分别经输气管进入气氛混配箱的储气瓶内进行充分混合，混合气氛进气管送入试验机主体上的半封闭环境气室内，在环境气室外设置有炉体，在炉体的外壁上设置有对冷却机构；在试验机主体上设置有交流电机、主轴、加载杆及支撑杠杆，主轴的上端与设置在环境气室内的下试样放置盘固连、下端经传动机构与交流电机带动的主轴连接；加载杆的下端位于环境气室内，砝码盘和压簧设置在加载杆上，加载杆与支撑杠杆连接。本实用新型实现了多气氛比例和环境温度的精确控制，能满足连续不间断摩擦磨损试验用气要求，同时装置结构简单，操作安全可靠，达到了多气氛比例精确控制和成本较低的目的。
文档编号G01N3/56GK201397278SQ20092008917
公开日2010年2月3日 申请日期2009年3月25日 优先权日2009年3月25日
发明者张永振, 袁文征, 明 邱, 铁喜顺 申请人:河南科技大学