一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装及方法与流程

本发明属于橡胶检测，具体涉及一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装及方法。

背景技术：

1、橡胶由于其优异的高弹性广泛应用于密封领域，密封制品通过橡胶材料因压缩而产生的柔性密封起到防止介质泄露的目的。橡胶在压缩状态下通常会发生一定的物理和化学变化，当压缩力消失后，产生的变化阻止橡胶恢复到其原来的状态，于是就产生了压缩永久变形。压缩永久变形是衡量橡胶材料密封性最直观的重要参数之一。

2、橡胶压缩永久变形试验针对硫化胶标准试样件，通常为圆柱状胶豆，试验时将试样置于压缩装置中，压缩一定变形后测量其高度，在压缩一定时间后解除压缩，待试样在自由状态下恢复规定时间后，再次测量试样高度，通过高度变化计算出硫化橡胶试样的永久压缩变形量，从而对硫化橡胶的性能进行评估。

3、在目前的实际评价试验中，一方面存在试样安装高度测量不准确的问题，试验通常将三个试样同时放入两个圆盘形压板中间，通过压板中心的螺栓紧固至目标高度，但在实际试验过程中，由于多个试样摆放位置不同心以及压缩工装存在的尺寸偏差，不同试样的压缩高度并不相同，因此对试验结果造成了影响。另一方面，越来越多的试验结果表明，除了压缩载荷应力，橡胶材料服役的介质环境也对试样的性能有非常大的影响。在常温常压的压缩状态下，造成橡胶产生永久变形的主要是物理原因。但橡胶密封件在使用过程中通常伴有各种环境条件，包括高温、油、水、气体等，在这样的条件下，除了物理原因外，还有化学变化的原因，包括溶胀、橡胶分子交联以及橡胶分子链断裂等。因此为了给橡胶实际应用提供更准确的数据支持，必须考虑介质环境对试验的影响。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装及方法，以解决现有技术无法在不同的介质环境对橡胶的压缩永久变形进行准确测量的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、本发明提供一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，包括：

4、试样仓和织物圈；试样仓包括试样仓上仓和试样仓下仓；试样仓上仓与试样仓下仓能够通过螺纹连接成一个整体，织物圈设置在试样仓上仓的内部，紧贴试样仓上仓的内壁；试样仓上仓的侧面设有两个或三个上仓介质孔；试样仓下仓的侧面设有两个或三个下仓介质孔。

5、进一步的，所述试样仓上仓由一个圆柱体和一个环形圆柱体固定而成，上仓介质孔设置在环形圆柱体的侧面。

6、进一步的，所述试样仓下仓为圆柱体，圆柱体上部开有与所述环形圆柱体相配合的凹槽。

7、进一步的，所述试样仓上仓的环形圆柱体外壁设有上仓外螺纹，试样仓下仓的凹槽侧壁设有下仓内螺纹，当试样仓上仓与试样仓下仓旋紧时，上仓外螺纹和下仓内螺纹螺纹配合，上仓外螺纹的牙数比下仓内螺纹的牙数多1-3牙。

8、进一步的，所述上仓介质孔的数量与下仓介质孔的数量相同；所述试样仓上仓与试样仓下仓旋紧时，上仓介质孔与对应的下仓介质孔贯通。

9、进一步的，所述织物圈由无机纤维或有机纤维制成。

10、进一步的，所述织物圈的外径与试样仓上仓内径相同。

11、进一步的，所述试样仓高度为标准试样高度的75％，试样仓的内径＝1.1倍-1.3倍标准试样直径+织物圈厚度。

12、进一步的，所述试样仓的截面加工成圆形或六方形。

13、一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验方法，根据上述任一项所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，包括以下步骤：

14、步骤1：测量压缩永久变形标准试样的高度h0；

15、步骤2：将标准试样放入确定高度hs的压缩永久变形试样仓内，保证标准试样上下表面水平，织物圈在试样仓内且紧贴试样仓内壁；

16、步骤3：将试样仓上仓旋至最紧；

17、步骤4：将标准试样的试样仓放入介质中，加入试验流体，加温加压；

18、步骤5：加温加压1d-7d后降温减压，将试样仓从介质中取出，冷却至室温后打开试样仓，在室温条件下恢复1h后测量试验后试样高度h1；

19、步骤6，计算标准试样的压缩永久变形c：

20、

21、式中各高度单位均为mm。

22、本发明至少具有以下有益效果：

23、1、本发明通过将试样放置在试样仓内，拧紧试样仓上仓和试样仓下仓，保证橡胶试样压缩尺寸的准确性和测试结果的精度；并提供了模拟橡胶试样真实服役的介质环境条件得到更符合实际使用工况的试验结果；设置织物圈，在不影响介质与试样接触的同时，保证试样不会膨胀至介质孔内，降低了样品仓内壁开孔对试样的影响。

24、2、本发明在模拟介质条件中对试样进行了环向约束，防止在气相环境中试样因气体溶胀产生的体积膨胀对试验结果的影响。

技术特征：

1.一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，其特征在于，所述试样仓上仓(1)由一个圆柱体和一个环形圆柱体固定而成，上仓介质孔(3)设置在环形圆柱体的侧面。

3.根据权利要求2所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，其特征在于，所述试样仓下仓(6)为圆柱体，圆柱体上部开有与所述环形圆柱体相配合的凹槽。

4.根据权利要求2所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，其特征在于，所述试样仓上仓(1)的环形圆柱体外壁设有上仓外螺纹(2)，试样仓下仓(6)的凹槽侧壁设有下仓内螺纹(7)，当试样仓上仓(1)与试样仓下仓(6)旋紧时，上仓外螺纹(2)和下仓内螺纹(7)螺纹配合，上仓外螺纹(2)的牙数比下仓内螺纹(7)的牙数多1-3牙。

5.根据权利要求1所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，其特征在于，所述上仓介质孔(3)的数量与下仓介质孔(8)的数量相同；所述试样仓上仓(1)与试样仓下仓(6)旋紧时，上仓介质孔(3)与对应的下仓介质孔(8)贯通。

6.根据权利要求1所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，其特征在于，所述织物圈(4)由无机纤维或有机纤维制成。

7.根据权利要求1所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，其特征在于，所述织物圈(4)的外径与试样仓上仓(1)内径相同。

8.根据权利要求1所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，其特征在于，所述试样仓高度为标准试样高度的75％，试样仓的内径＝1.1倍-1.3倍标准试样直径+织物圈(4)厚度。

9.根据权利要求3所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，其特征在于，所述试样仓的截面加工成圆形或六方形。

10.一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验方法，其特征在于，根据权利要求1-9任一项所述的一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于橡胶检测技术领域，具体公开一种橡胶服役状态下压缩永久变形的试验工装及方法，试样仓和织物圈；试样仓包括试样仓上仓和试样仓下仓；试样仓上仓与试样仓下仓能够通过螺纹连接成一个整体，织物圈设置在试样仓上仓的内部，紧贴试样仓上仓的内壁；试样仓上仓侧面设有两个或三个上仓介质孔；试样仓下仓侧面设有两个或三个下仓介质孔。本发明通过将试样放置在试样仓内，拧紧试样仓上仓和试样仓下仓，保证橡胶试样压缩尺寸的准确性和测试结果的精度；并提供模拟橡胶试样真实服役的介质环境条件得到更符合实际使用工况的试验结果；设置织物圈，在不影响介质与试样接触的同时，保证试样不会膨胀至介质孔内，降低样品仓内壁开孔对试样的影响。

技术研发人员：张冬娜,丁楠,张兆,朱文峰,魏斌,李厚补
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17