一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器，包括活塞缸、活塞缸盖、活塞柱、密封圈、O型圈、螺栓和螺母；活塞缸的腔体与活塞缸盖的活塞孔内径相同；活塞缸盖通过多个螺栓和螺母固定连接在活塞缸的顶部，且活塞孔与腔体对应；活塞柱设置于活塞孔和腔体内；活塞孔内壁嵌设有两道密封圈；活塞缸和活塞缸盖的连接面之间嵌设有O型圈。本发明专利技术采用密封组合形式，机械加工由原先需要配对研磨到仅仅需要精车即可满足要求，大大减少了机械加工要求，降低了生产成本，且拆卸简单、易于维护。

An Ultra-high Pressure Testing Instrument for Nanofluids Testing

The invention discloses an ultra-high pressure testing instrument for nanofluid test, which includes piston cylinder, piston cylinder head, piston column, sealing ring, O-ring, bolt and nut; piston cylinder cavity has the same diameter as piston bore of piston cylinder head; piston cylinder head is fixed on the top of piston cylinder through multiple bolts and nuts, and piston bore corresponds to piston bore; There are two sealing rings embedded in the inner wall of the piston hole, and O-rings embedded between the connecting surface of the piston cylinder and the piston cylinder head. The invention adopts a sealed combination form, and the mechanical processing can meet the requirements from matching grinding to finishing, greatly reducing the requirements of mechanical processing, reducing the production cost, simple disassembly and easy maintenance.

【技术实现步骤摘要】
一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器
本专利技术超高压试验
，更具体的说是涉及一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器。
技术介绍
随着航空技术的发展，飞机成为重要的出行、运输方式之一，飞行安全始终是航空领域的一个焦点问题，飞行器坠撞事故已经成为一个严峻的社会问题，涉及到生命财产安全和社会稳定等多个方面。因此，研究飞行器的安全防护显得尤为重要。研发新型的具有高能量耗散密度的材料是提升适坠安全性的一种有效途径，此外在车辆防撞、土木结构抗震等领域也同样具有广泛的应用，因此近年来成为了防护工程领域的热点问题。目前大多数材料和结构都存在能量耗散密度较低，不可重复使用等问题。因此，有必要进一步研发新型的能量耗散系统。随着纳米科学研究的深入，相关学者发现纳米多孔材料可以用于开发新型的能量耗散部件。基于纳米多孔材料，上世纪90年代开始有学者对液体在外压下进入纳米孔道的现象进行研究，在此基础上相关学者提出将纳米多孔材料与液体混合，配制成纳米流体，并着力研究其作为能量耗散部件的潜力。纳米流体的基本工作原理为通过液体在外界载荷作用下进入纳米孔道的过程实现机械能向固液界面能的转换,。由于其纳米尺寸效应，该系统微观的能量转换机理及耗散密度与基于宏观固液作用的系统具有显著差异。得益于纳米多孔材料超高的比表面积,其与液体的相互作用能够实现较高的能量耗散密度。因此在缓冲器领域具有出色的应用前景。但是纳米流体的渗入渗出压强分布较为广泛，5Mpa-100Mpa均有，所以为了充分研究纳米流体的特性，需要一种方便实用的高压试验器材对纳米流体进行测试。然而这类超高压试验仪器是由往复运动的油缸、活塞机构组成，为了提高仪器的测试精度，必须尽量减少运动副之间的泄漏和相对运动时的摩擦损失。以往解决的办法是采用制作精度较高的、最终还需要对活塞和油缸进行成对配研的间隙密封结构。这种结构加工成本很高且无法进行维护。虽然从理论上来说这种结构的寿命几乎是无限的，然而在实际制造时，由于一般工厂的工艺手段有限，即使最终进行配研等精加工工艺，花费了大量工时，仍不能达到预期要求的精度，这样会造成使用中仪器磨损，不能长时间使用，且无法维护的特点大大提高了实验成本。同时，不良的加工精度影响测试精度的进一步提升。因此，如何提供一种适合大量可重复多次操作、用于超高压纳米流体试验的测试设备，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器，在保证耐压能力、方便拆装的同时，还具有价格低、易加工、维护方便等优点，适合广泛使用于纳米流体超高压试验中。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：用于纳米流体试验的超高压测试仪器，包括活塞缸、活塞缸盖、活塞柱、密封圈、O型圈、螺栓和螺母；所述活塞缸的腔体与所述活塞缸盖的活塞孔内径相同；所述活塞缸盖通过多个所述螺栓和所述螺母固定连接在所述活塞缸的顶部，且所述活塞孔与所述腔体对应；所述活塞柱设置于所述活塞孔和所述腔体内；所述活塞孔内壁嵌设有两道所述密封圈；所述活塞缸和所述活塞缸盖的连接面之间嵌设有所述O型圈。通过上述技术方案，本专利技术采用密封组合形式，机械加工由原先需要配对研磨到仅仅需要精车即可满足要求，大大减少了机械加工要求，降低了生产成本，且拆卸简单、易于维护。优选的，在上述一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器中，所述活塞缸和所述活塞缸盖连接处的外壁均形成有法兰盘，多个所述螺栓穿过所述法兰盘与所述螺母配合固定连接所述活塞缸和所述活塞缸盖。螺栓和螺母的设置使更换实验液体时，不需要像传统设备那样拔出整个活塞柱，仅仅需要松开活塞缸与活塞缸盖之间的六颗螺栓即可打开整个活塞缸盖，这样即减少了在实验过程中的准备时间，又减少人为损坏实验设备的可能性。而且通过打开六个螺栓即可完全分解活塞缸、活塞缸盖和活塞柱，可较为方便的更换三组密封圈，从而完成维护维修作业。优选的，在上述一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器中，所述腔体和所述活塞孔的内径均为20mm，且公差在0至0.05之间；所述活塞柱的外直径为20mm，且公差在-0.02至-0.07之间；所述活塞柱与所述腔体和所述活塞孔间隙配合，且最大间隙小于0.12mm。且光洁度Ra＝0.8，有利于提高活塞柱的运行顺畅度。优选的，在上述一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器中，两道所述密封圈分别为DZ密封圈和W27-E2密封圈。能够有效满足密封和使用效果，使设备在长期使用，发生磨损后，可以通过更换密封圈来恢复设备耐压能力。优选的，在上述一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器中，所述DZ密封圈为聚四氟乙烯或丁晴橡胶材质，尺寸为20mm×26.80mm×5mm；所述W27-E2密封圈为PU材质，尺寸为20mm×26mm×7.4mm。能够有效满足密封和使用效果。优选的，在上述一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器中，所述O型圈的型号为RT35密封圈，所述RT35密封圈为PU材质，尺寸为21mm×30mm×2.25mm。能够有效满足密封和使用效果。优选的，在上述一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器中，所述腔体深度为46mm，总容积为14.4mL，所述腔体底部使用倒圆角加工，所述倒圆角半径为3mm。从而避免在该位置形成气泡。优选的，在上述一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器中，所述活塞柱底端倒直角加工，所述倒直角尺寸为1.5mm×70°。从而避免在该位置形成气泡。优选的，在上述一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器中，所述螺栓和所述螺母均采用M8A2-70级别以上型号。符合120Mpa时超高压计算要求。优选的，在上述一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器中，所述活塞缸、所述活塞缸盖和所述活塞柱均使用调质达到800Mpa屈服极限的30CrMnSi材料制成。可保证在120Mpa超高压作用下，材料不发生塑性形变。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了，具有以下有益效果：1、该高压试验装置的设计着眼于纳米流体试验的需要，在继承原试验器材耐压能力高、摩擦阻力小、实验精度高等设计优点的同时采用密封组合形式，机械加工由原先需要配对研磨到仅仅需要精车即可，大大减少了机械加工要求，降低了生产成本。2、所设计的高压试验装置可以通过更换密封圈实现对实验器材的维护，改变了原有类型实验无法维护修理的弊端，大大降低了试验的总体成本。3、所设计的试验装置在更换实验液体时，不需要像传统设备那样拔出整个活塞柱，仅仅需要松开活塞缸盖与活塞缸之间的六颗螺栓即可打开整个活塞缸盖，这样即减少了在实验的准备时间，又减少人为损坏实验设备的可能性。4、该设备维护维修时仅仅通过打开六个螺栓即可完全分解活塞缸、活塞缸盖和活塞柱，可较为方便的更换三组密封圈，从而完成维护维修作业。5、该高压试验装置易于加工，易于装配，易于维护，有巨大应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的纳米多孔材料液体系统能量吸收原理图；图2附图为本专利技术提供的纳米流体试验超高压测试仪器的剖视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器，其特征在于，包括活塞缸(1)、活塞缸盖(2)、活塞柱(3)、密封圈(4)、O型圈(5)、螺栓(6)和螺母(7)；所述活塞缸(1)的腔体(11)与所述活塞缸盖(2)的活塞孔(21)内径相同；所述活塞缸盖(2)通过多个所述螺栓(6)和所述螺母(7)固定连接在所述活塞缸(1)的顶部，且所述活塞孔(21)与所述腔体(11)对应；所述活塞柱(3)设置于所述活塞孔(21)和所述腔体(11)内；所述活塞孔(21)内壁嵌设有两道所述密封圈(4)；所述活塞缸(1)和所述活塞缸盖(2)的连接面之间嵌设有所述O型圈(5)。

【技术特征摘要】
1.一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器，其特征在于，包括活塞缸(1)、活塞缸盖(2)、活塞柱(3)、密封圈(4)、O型圈(5)、螺栓(6)和螺母(7)；所述活塞缸(1)的腔体(11)与所述活塞缸盖(2)的活塞孔(21)内径相同；所述活塞缸盖(2)通过多个所述螺栓(6)和所述螺母(7)固定连接在所述活塞缸(1)的顶部，且所述活塞孔(21)与所述腔体(11)对应；所述活塞柱(3)设置于所述活塞孔(21)和所述腔体(11)内；所述活塞孔(21)内壁嵌设有两道所述密封圈(4)；所述活塞缸(1)和所述活塞缸盖(2)的连接面之间嵌设有所述O型圈(5)。2.根据权利要求1所述的一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器，其特征在于，所述活塞缸(1)和所述活塞缸盖(2)连接处的外壁均形成有法兰盘(8)，多个所述螺栓(6)穿过所述法兰盘(8)与所述螺母(7)配合固定连接所述活塞缸(1)和所述活塞缸盖(2)。3.根据权利要求1所述的一种用于纳米流体试验的超高压测试仪器，其特征在于，所述腔体(11)和所述活塞孔(21)的内径均为20mm，且公差在0至0.05之间；所述活塞柱(3)的外直径为20mm，且公差在-0.02至-0.07之间；所述活塞柱(3)与所述腔体(11)和所述活塞孔(21)间隙配合，且最大间隙小于0.12mm。4.根据权利要求1所述的一种用于纳米流体试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐元铭，刘若冰，童岩，熊子见，王曦，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11