一种轴向力测试装置及其测试方法与流程

本发明属于阀门检测技术领域，尤其涉及一种轴向力测试装置及其测试方法

背景技术

工业领域广泛使用的多回转直行程阀门，如闸阀、截止阀、节流阀、柱塞阀、隔膜阀等，要实现启闭，都必须给阀门施加一个向上或向下的轴向力，施加轴向力，可以是液动，也可以是电动或气动。要使阀门关严，密封面上必须产生足够的密封比压，这个比压主要是由轴向力赋予的(有的可能包括介质压力)。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：根据国内行业调查和科技查新表明，对于轴向力的大小，稳定性等的试验和测试，国内尚属空白领域，既没有检测阀门轴向力的手段和设备。更不能反映轴向力与开度(行程)位置的对应关系，因此，给阀门的设计，制造工艺，使用带来了盲目性，并且因缺乏阀门轴向力实际数据，在阀门驱动装置与阀门的选型配套方面也经常出现问题，往往不是选择过剩造成浪费，就是轴向力选择不足，不能正常使用，严重制约了该领域的技术进步和质量提升。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以对阀门在实测过程中得到启闭轴向力与开度(行程)对应的连续值的轴向力测试装置及其测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种轴向力测试装置，具有：

待测阀门；

轴向力输出型驱动装置，所述轴向力输出型驱动装置与所述待测阀门连接；

轴向力传感器，连接所述轴向力输出型驱动装置的输出轴与所述待测阀门的阀杆；

位置传感器，设置在所述轴向力输出型驱动装置内并能测量轴向力输出型驱动装置的输出轴的位移；

控制单元；

轴向力传感器信号电缆，连接所述轴向力传感器和控制单元；

轴向力输出型驱动装置电缆，连接所述轴向力输出型驱动装置和控制单元，所述轴向力输出型驱动装置电缆还与所述位置传感器连接。

所述轴向力输出型驱动装置为液压缸或气缸，所述轴向力输出型驱动装置的输出轴为所述液压缸或气缸的活塞杆；所述位置传感器能测量所述活塞杆的位移。

所述轴向力输出型驱动装置为阀门装置；所述阀门装置包括：

箱体；

中间轴，可转动地安装在所述箱体内；

蜗杆，固定设置在所述中间轴上；

空心轴，可转动地安装在所述箱体内，所述空心轴与所述中间轴垂直；

蜗轮，固定安装在所述输出轴上，所述蜗轮与所述蜗杆配合；

电机，设置在所述箱体上；所述中间轴上设有能够轴向移动的滑移齿轮；所述电机的输出轴上设有电机齿轮；所述电机齿轮与所述滑移齿轮啮合；

螺母，固定设置在所述空心轴内；

输出轴，穿过所述空心轴并能在所述空心轴内移动，所述输出轴外周设有与所述螺母配合的外螺纹。

所述阀门装置还包括：

手轮，可转动地安装在所述箱体上；

齿轮机构，所述齿轮机构能够将动力从所述手轮的转轴传递到所述中间轴上。

所述齿轮机构为锥齿轮组，所述锥齿轮组包括固定设置在所述手轮的转轴上的第一锥齿轮和设置在所述箱体内并与所述第一锥齿轮相适配的第二锥齿轮；所述第二锥齿轮上设有过渡齿轮；在所述滑移齿轮移动过程中，所述能够滑移齿轮能够与所述电机齿轮或过渡齿轮啮合。

所述箱体上设有拨动所述滑移齿轮滑动的拨叉。

所述控制单元内设有存储器、打印机和显示器。

上述的轴向力测试装置的测试方法，测量时，待测阀门须处于压力试验工况，即有负载；

轴向力输出型驱动装置运转，位置传感器感应输出轴的位移，输出脉冲至控制单元计数，该数据即进入控制单元记录处理；

轴向力输出型驱动装置运转，阀杆连接件带动被测阀门阀杆升降，致轴向力传感器的两端出现轴向力，其中的应变片电阻值出现变化，转化为模拟数据经a/d转换成数字信号进入控制单元；

所有数据信号经控制单元处理后，经断电器输出控制轴向力输出型驱动装置的运行；控制单元连接计算机，显示实时数据，通过打印机打印输出显示的数据。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，不仅可以对阀门在实测过程中得到启闭轴向力与开度(行程)对应的连续值，而且能够实时在计算机上显示、储存、输出。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的轴向力测试装置的结构示意图；

图2为图1的轴向力测试装置的结构示意图；

图3为图1的轴向力测试装置的轴向力输出型驱动装置的结构示意图；

图4为图3的b-b剖视图；

图5为图4的a-a剖视图；

上述图中的标记均为：1、位置传感器，2、轴向力输出型驱动装置，3、轴向力传感器，4、阀杆连接件，5、被测阀门阀杆，6、被测阀门，7、控制单元，8、存储器，9、被测阀门连接法兰，10、箱体，11、电机，12、中间轴，13、蜗杆，14、空心轴，15、手轮，16、拨叉，17、蜗轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

参见图1-5，一种轴向力测试装置，具有：

待测阀门；

轴向力输出型驱动装置，轴向力输出型驱动装置与待测阀门连接；

轴向力传感器，连接轴向力输出型驱动装置的输出轴与待测阀门的阀杆；

位置传感器，设置在轴向力输出型驱动装置内并能测量轴向力输出型驱动装置的输出轴的位移；

控制单元；

轴向力传感器信号电缆，连接轴向力传感器和控制单元；

轴向力输出型驱动装置电缆，连接轴向力输出型驱动装置和控制单元，轴向力输出型驱动装置电缆还与位置传感器连接。

轴向力输出型驱动装置为液压缸或气缸，轴向力输出型驱动装置的输出轴为液压缸或气缸的活塞杆；位置传感器能测量活塞杆的位移。

轴向力输出型驱动装置为阀门装置；阀门装置包括：

箱体；

中间轴，可转动地安装在箱体内；

蜗杆，固定设置在中间轴上；

空心轴，可转动地安装在箱体内，空心轴与中间轴垂直；

蜗轮，固定安装在输出轴上，蜗轮与蜗杆配合；

电机，设置在箱体上；中间轴上设有能够轴向移动的滑移齿轮；电机的输出轴上设有电机齿轮；电机齿轮与滑移齿轮啮合；

螺母，固定设置在空心轴内；

输出轴，穿过空心轴并能在空心轴内移动，输出轴外周设有与螺母配合的外螺纹。

阀门装置还包括：

手轮，可转动地安装在箱体上；

齿轮机构，齿轮机构能够将动力从手轮的转轴传递到中间轴上。

齿轮机构为锥齿轮组，锥齿轮组包括固定设置在手轮的转轴上的第一锥齿轮和设置在箱体内并与第一锥齿轮相适配的第二锥齿轮；第二锥齿轮上设有过渡齿轮；在滑移齿轮移动过程中，能够滑移齿轮能够与电机齿轮或过渡齿轮啮合。

箱体上设有拨动滑移齿轮滑动的拨叉。

控制单元内设有存储器、打印机和显示器。

轴向力传感器安装在驱动装置和被测阀门之间，采集因阀门启闭推拉轴向力而产生的形变量，经a/d处理为数字信号后传输至控制单元。

位置传感器设在轴向力输出驱动装置内，该驱动装置运转带动位置传感器，产生脉冲信号后传输至控制单元。

轴向力输出驱动装置的升降(阀门的启闭)，其开关信号传输至控制单元。

计算机控制轴向力输出驱动装置的运行并连接控制单元、显示器显示实时数据，在采用上述方案后，由于利用数据采集技术对阀门启闭所产生的轴向力，阀门启闭的开度(行程)实时采样并记录。可以由计算机进行处理、输出阀门启闭过程中的轴向力和开度对应的曲线，并记录、打印和输出。

可对阀门的启闭过程中发生的轴向力变化进行全面定量可视化的了解，对阀门设计、制造和使用中产生的问题进行分析。

供阀门驱动装置与阀门的正确选配提供依据，与影响阀门轴向力大的因素进行分析研究，以达到阀门驱动装置与阀门的匹配最适合、最可靠，最经济。提高阀门产品质量与使用寿命提供解决思路。

实施例二

一种上述的轴向力测试装置的测试方法，位置传感器设在轴向力输出型驱动装置内。测量时，待测阀门须处于压力试验工况，即有负载；

轴向力输出型驱动装置运转，位置传感器感应输出轴的位移，输出脉冲至控制单元计数，该数据即进入控制单元记录处理；

轴向力输出型驱动装置运转，阀杆连接件带动被测阀门阀杆升降，致轴向力传感器的两端出现轴向力，其中的应变片电阻值出现变化，转化为模拟数据经a/d转换成数字信号进入控制单元；

所有数据信号经控制单元处理后，经断电器输出控制轴向力输出型驱动装置的运行；控制单元连接计算机，显示实时数据，通过打印机打印输出显示的数据。

采用上述的方案后，不仅可以对阀门在实测过程中得到启闭轴向力与开度(行程)对应的连续值，而且能够实时在计算机上显示、储存、输出。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。