一种真空灭弧室用金属波纹管疲劳寿命试验装置的制作方法

本发明涉及试验设备技术领域，尤其涉及一种真空灭弧室用金属波纹管疲劳寿命试验装置。

背景技术：

真空断路器由于使用量较大、用途较广、生产厂家较多，使其成为中压领域的主导产品。真空断路器在工作时，包括动触头和静触头，波纹管套设在动触头上，动触头与静触头在分合闸的过程中，带动波纹管实现拉伸-压缩运动。并且波纹管将真空断路器分隔成两个气室，真空灭弧室内部为真空气室，其外部与波纹管内部连通形成用来容纳绝缘气体的高压气室，因此，波纹管作为真空灭弧室的核心元件，一旦漏气，将会影响真空断路器的正常使用，因此波纹管的质量和可靠性会直接影响真空灭弧室的质量和可靠性，对波纹管的疲劳寿命进行检测也变得十分必要。

现有技术中，如授权公告号为CN102156030B的中国发明专利公开了一种波纹管外压疲劳试验设备，其公开了在安装有上、下波纹管的筒体，在筒体与上、下波纹管之间形成环状密闭空间，筒体的侧壁通过管路与作为压力介质源的气动增加装置连通，为环形密闭空间加压，在曲柄滑块机构的驱动下，定位柱上下往复移动，带动波纹管不断拉伸、压缩，从而来测试波纹管处于外压环境的疲劳寿命。但是，在该试验设备中仅包括由环形密闭空间构成的高压气室，也即单个气室，因此不能够真实的模拟真空断路器中同时存在真空气室和高压气室的实际工况，从而对试验结果的准确性造成影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种真空灭弧室用金属波纹管疲劳寿命试验装置，用来解决现有技术中的波纹管疲劳寿命试验装置因不能够真实模拟真空断路器实际工况而导致的试验结果不准确的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种真空灭弧室用金属波纹管疲劳寿命试验装置，包括：

上壳体，与被试波纹管的上端密封连通，形成第一密封气室；下壳体，与上壳体密封配合，且用于容纳被试波纹管，下壳体与被试波纹管外部模拟形成第二密封气室；驱动装置，安装在上壳体上；拉杆，向下伸入下壳体中，使用时伸入被试波纹管内，与驱动装置传动连接，在驱动装置的驱动作用下实现拉杆的上下往复移动；下密封结构，用于密封被试波纹管的下端且与被试波纹管的下端固定连接，安装于拉杆下端，并能够跟随拉杆一起上下往复移动；上接头，设置在上壳体上，用于连接气管向第一密封气室内充气或抽气；下接头，设置在下壳体上，用于连接气管向第二密封气室内充气或抽气；在驱动装置的带动下，拉杆上下往复移动，实现被试波纹管的拉伸、压缩。

有益效果：本发明的试验装置包括密封配合上壳体与下壳体，下壳体中用于安装被试波纹管，并且，被试波纹管下端密封，被试波纹管的上端与上壳体密封连通，用来形成第一密封气室，下壳体与波纹管的外部模拟形成第二密封气室，当第一密封气室与第二密封气室存在压力差时，在驱动装置的带动下，拉杆上下往复移动，从而实现被试波纹管在其内外存在压力差的工况下实现拉伸-压缩，更贴近被试波纹管在真空断路器的工作环境，从而使试验结果更加准确。

进一步的，上壳体为上端开口的筒状结构，上端开口处设有堵盖，底板上设置有接口，接口供拉杆穿过；下壳体为上端开口的筒状结构，下壳体通过其上端开口与上壳体的底板密封对接。

有益效果：上壳体的底板可以作为隔离上壳体和下壳体的结构，无需另外设置隔板，使上壳体与下壳体在密封配合处的结构设置更加简单。

进一步的，底板的下侧面在对应接口位置处密封安装有上密封座，上密封座上设有与接口对应的、上下贯通的贯通孔，贯通孔供拉杆穿过，上壳体通过上密封座与被试波纹管的上端密封连通。

有益效果：上密封座与上壳体底板分开设置，为导向套的安装提供条件。

进一步的，上密封座的贯通孔内固定安装有用于对拉杆进行导向的导向套。

有益效果：对拉杆的上下往复移动进行导向，从而避免拉杆在上下移动的过程中发生偏斜，使波纹管产生侧向扭曲，影响测试结果的准确性。

进一步的，导向套的上端设有外凸缘，上密封座上在贯通孔的上端位置设有供外凸缘沉入的沉槽，在外凸缘沉入沉槽内时，导向套的外周面与贯通孔内壁面之间有环形间隙，外凸缘上设有与环形间隙连通的通气孔，使用时，上壳体的内腔通过接口、通气孔以及环形间隙实现与被试波纹管内腔的连通。

有益效果：实现了在保证导向对拉杆具有较好的导向性能的同时还方便的实现上壳体的内腔与被试波纹管的内腔连通。

驱动装置在设置时，驱动装置包括驱动电机和直线往复传动结构，驱动电机固定在上壳体上，直线往复传动结构与驱动电机传动连接，能够带动拉杆实现上下往复移动。

有益效果：通过驱动电机带动直线往复传动结构再带动拉杆实现上下移动，能够使驱动装置的结构设置更加可靠，满足试验装置多次重复动作的需求。

进一步的，直线往复传动结构包括偏心轮、拐臂套和轴承；偏心轮与驱动电机输出轴止转配合，轴承套设在偏心轮的外周，拐臂套套设在轴承外圈且与拉杆铰接。

有益效果：通过偏心轮的设置能够方便的控制拉杆上下往复移动一个周期的时长，从而能够使拉杆的更加真实的模拟真空断路器中的动触头的动作。

下密封结构在设置时，包括密封盖板和动盖板；密封盖板与拉杆的下端固定连接；动盖板用于与被试波纹管下端密封连接，其上具有供拉杆穿过的穿孔，动盖板与密封盖板密封贴合。

有益效果：拉杆的下端与密封盖板固定连接，动盖板用来与被试波纹管密封连接，从而避免拉杆与密封盖板之间的固定连接对被试波纹管与动盖板之间的密封造成影响。

而且，该试验装置还包括观察窗，观察窗设置在下壳体上，用于观察波纹管试验情况。

有益效果：方便观察被试波纹管的试验情况。

该试验装置还包括第一气压表，设置在上壳体上；第二气压表，设置在下壳体上。

有益效果：方便的检测第一密封气室与第二密封气室的压力值。

附图说明

图1为本发明真空灭弧室用金属波纹管疲劳寿命试验装置的结构示意图；

图2为本发明真空灭弧室用金属波纹管疲劳寿命试验装置的剖视图；

图3为图2中的被试波纹管分别与上密封座和动盖板连接的结构示意图；

图4为图2中的导向套的结构示意图；

图5为图4中导向套的俯视图；

图6为图2中拉杆与密封盖板连接的结构示意图；

图7为图2中的偏心轮拐臂套结构示意图。

图中：1-上壳体；2-下壳体；3-驱动装置；4-上接头；5-下接头；6-观察窗；7-第一气压表；8-第二气压表；9-拉杆；10-被试波纹管；11-堵板；12-底板，13-接口；14-上密封座；15-导向套；16-密封盖板；17-动盖板；18-沉槽；19-贯通孔；20-穿孔；21-外翻沿；22-外凸缘；23-导向孔；24-通气孔；25-偏心轮；26-轴承；27-拐臂套；28-止转孔；29-第一铰接孔；30-第二铰接孔，31-直线往复传动结构；32-减速电机输出轴。

具体实施方式

下面结合附图1至图7对本发明的真空灭弧室用金属波纹管疲劳寿命试验装置具体实施方式作进一步说明。

如图1和图2所示，真空灭弧室用金属波纹管疲劳寿命试验装置包括密封配合的上壳体1和下壳体2，被试波纹管10安装在下壳体2中且其下端通过下密封结构实现密封，被试波纹管10的上端与上壳体1密封连通，使上壳体1以及波纹管内部形成模拟真空断路器的高压气室，本实施例中，第一密封气室构成高压气室，下壳体2与被试波纹管10外部形成模拟真空断路器的低压气室，本实施例中，第二密封气室构成低压气室。为了向第一密封气室内充气或抽气，上壳体1上设置有上接头4，为了向第二密封气室内充气或抽气，下壳体2上设置有下接头5。该试验装置还包括驱动装置3和与驱动装置3传动连接拉杆9，拉杆9的下端与被试波纹管10下端的下密封结构固定连接，这样，在驱动装置3的驱动下，拉杆9实现上下往复移动，被试波纹管10随着拉杆9的上下往复移动循环的进行拉伸-压缩动作。被试波纹管10在其内部与外部存在压差的工况下实现拉伸-压缩试验，更贴近波纹管在真空断路器的工作环境，从而使试验结果更加准确。

为了便于观察试验装置中的被试波纹管的试验情况，在下壳体2上设置有用于观察被试波纹管10的观察窗6，试验过程中使用高速摄像机通过观察窗6对被试波纹管10的运动状态、稳定性等进行观察，并记录被试波纹管10的运动次数。为了得知高压气室的压力值，在上壳体1上设置有第一气压表7，为了得知低压气室的压力表，在下壳体2上设置有第二气压表8。

本实施例中，如图1和图2所示，上壳体1为上端开口的筒状结构，堵板11固定在上壳体1的开口上，并通过密封结构实现上壳体1在开口处的密封，上壳体1的底板12的外侧边缘处设置有法兰结构。下壳体2也为上端开口的筒状结构，下壳体2的上端设置有外翻沿21，外翻沿21上设置有与上壳体1的法兰结构相对应的通孔，通过螺栓实现上壳体1与下壳体2的固定连接。上壳体1的底板12的下侧面开设密封环槽，在密封环槽中设置密封圈，当上壳体1与下壳体2固定连接好以后，密封圈在密封环槽以及下壳体2的外翻沿21的挤压作用下实现上壳体1与下壳体2之间的密封。

驱动装置3设置在上壳体1的侧壁上，上壳体1的底板12上设置有供拉杆9穿过且实现被试波纹管10与上壳体1连通的接口13，拉杆9与驱动装置3传动连接，并从穿过接口13伸入到下壳体2中。被试波纹管10上端通过上密封座14与上壳体1的底板12密封连接以形成上密封结构，被试波纹管10下端通过下密封结构与拉杆9下端固定连接。

具体的，如图3所示，被试波纹管10上端与上密封座14的下端面通过真空钎焊进行焊接，上密封座14上设置有与上壳体1的底板12上的接口13连通的贯通孔19，贯通孔19的上孔口位置处开设有沉槽18，沉槽18与贯通孔19连通形成台阶结构，上密封座14的上侧面开设有螺纹孔，通过螺钉实现与上壳体1底板12的固定连接，上壳体1底板12的下侧面上还设置有密封环槽，密封环槽中设置有环形密封圈，当上密封座14实现与上壳体1的固定连接后，环形密封圈能够保证上密封座14与上壳体1底板12之间的密封。

上密封座14的贯通孔19中套设有导向套15，如图4所示，导向套15包括供拉杆9穿过的导向孔23，还包括上端设置的外凸缘22，导向套15穿过上密封座14的贯通孔19，导向套15的外周面与贯通孔19内壁面之间有环形间隙。通过外凸缘22实现与上密封座14上的台阶结构的台阶面挡止配合，且导向套15的外凸缘22的侧壁与上壳体1的沉槽18的槽壁紧配合，通过导向套15对拉杆9进行导向，保证被试波纹管10在上下往复移动过程中的稳定性。

如图5所示，导向套15的外凸缘22上开设有通气孔24，通气孔24设置在外凸缘22的径向中部，这样，当外凸缘22的边缘与台阶结构实现挡止配合时，上壳体1的内腔通过接口13、通气孔24以及环形间隙实现与被试波纹管10内腔的连通，保证被试波纹管10在运动过程中的气体交换。

如图2和图3和图6所示，下密封结构包括密封盖板16与动盖板17，被试波纹管10的下端与动盖板17的上端通过真空钎焊进行焊接，动盖板17上设置有供拉杆9穿过的穿孔20，拉杆9的下端与密封盖板16焊接固定，焊接有密封盖板16的拉杆9从动盖板17上穿孔20穿过，动盖板17的周向上开设有连接孔，密封盖板16上设置有密封环槽，在密封环槽中放置环形密封圈，动盖板17与密封盖板16固定连接，且能够保证动盖板17与密封盖板16之间的密封性。

本实施例中，如图2和图7所示，驱动装置3包括驱动电机和直线往复传动结构31，驱动电机为电机与减速机集成设置的减速电机，减速电机的频率可调。直线往复传动结构31为拐臂套-偏心轮结构，具体包括偏心轮25、轴承26和拐臂套27，偏心轮25上设置有止转孔28，减速电机输出轴32具有与偏心轮25的止转孔28适配的结构，当减速电机输出轴32穿过止转孔28时，能够实现偏心轮25与减速电机输出轴32的止转配合。偏心轮25的圆周套设有轴承26，轴承26的外圈套设有拐臂套27，拐臂套27的下部开设有第一铰接孔29，拉杆9的上端开设有第二铰接孔30，铰接轴穿过第一铰接孔29与第二铰接孔30实现拐臂套27与拉杆9的铰接相连，为了便于拐臂套27与拉杆9的铰接，拉杆9的上端开设有供拐臂套27下端插入的开口槽结构。

本发明的真空灭弧室用金属波纹管疲劳寿命试验装置能够真实的模拟真空断路器的高压气室和低压气室，并通过压力表检测气室的压力状态；该试验装置还配有减速电机，通过调节减速电机的频率，模拟实际工况下波纹管的运动状态；该试验装置还包括拐臂套-偏心轮结构，用偏心轮25的偏心距离来模拟波纹管的拉伸、压缩距离。从而使该试验装置能够模拟波纹管在实际工况下的运动状态，能真实的反应波纹管在真实断路器中的工作状态，保证了试验结果的准确性。

本实施例中，上壳体为上端开口的筒状结构，堵板固定在上壳体的开口上，并通过密封结构实现上壳体在开口处的密封，上壳体的底板上设置有供拉杆穿过且实现被试波纹管与上壳体连通的接口，下壳体也为上端开口的筒状结构，其他实施例中，上壳体为下端开口的筒状结构，下壳体为上端开口的筒状结构，上壳体与下壳体之间设置有隔板，隔板分别与上壳体和下壳体固定连接，隔板上开设有供拉杆穿过且实现被试波纹管与上壳体连通的接口。

本实施例中，包括上密封座，上密封座密封固定在上壳体底板的下侧面上，用于实现被试波纹管与高压气室的密封，上密封座同时设置有连通第一密封气室与被试波纹管内腔的通孔，其他实施例中，可以不设置上密封座，直接将被试波纹管的上端焊接固定在上壳体的底板下侧面上。

本实施例中，上密封座的贯通孔中套设有导向套，其他实施例中，也可以不设置导向套，而将上壳体底板上的接口设置成正六边形，使正六边形的六条边分别对拉杆进行导向，正六边形的六个角与拉杆之间的空间用来供高压气体通过。

本实施例中，导向套的通气孔设置在导向套的外凸缘上，使用时，上壳体的内腔通过接口、通气孔以及环形间隙实现与被试波纹管内腔的连通。其他实施例中，通气孔为设置在导向套的导向孔的孔壁上，且沿导向套延伸方向延伸，使用时，上壳体的内腔通过接口、通气孔实现与被试波纹管内腔的连通。

本实施例中，驱动装置包括减速电机和直线往复传动结构，其他实施例中可以通过伸缩缸实现拉杆的上下往复移动，此时，伸缩缸设置在上壳体的堵板上。

本实施例中，直线往复传动结构包括偏心轮、拐臂套和轴承，其他实施例中，直线往复传动结构还可以为：曲柄为具有径向导槽的偏心盘，该导槽中装有可滑移锁定的连杆铰接块，该连杆铰接块通过连杆与约束在垂直导槽中的导杆下端铰接，偏心盘的主轴与减速电机的输出轴连接，也即公开号为CN102156030B中的曲柄滑块机构。

本实施例中，下密封结构包括密封盖板和动盖板，密封盖板与拉杆的下端固定连接，动盖板用于与被试波纹管的下端密封连接，动盖板上具有供拉杆穿过的穿孔，其他实施例中，可以不设置动盖板，拉杆的下端与密封盖板固定连接，且被试波纹管的下端也与密封盖板密封连接。

本实施例中，下壳体上设置有观察窗，其他实施例中，下壳体上也可以不设置观察窗，而将下壳体设置成透明壳体，来观察波纹管的试验情况。

本实施例中，上壳体上设置有第一气压表，下壳体上设置有第二气压表，其他实施例中，当下壳体采用抽真空的方式设置压力时，下壳体上可以不设置有第二气压表。