本实用新型属于测试设备技术领域，具体涉及一种密封件老化试验系统。
背景技术：
密封件是各类机械设备中非常重要和复杂的基础零件，其在机械设备中起着双重隔离作用：一方面防止内部工作介质和润滑液向外部环境泄漏，另一方面防止外部环境中的颗粒物和尘埃等有害物质向机械设备内部渗透和扩散。密封件的性能对设备整体的安全性、工作性能、可靠性以及环境保护功能有非常重要的影响，一旦失效，往往会造成重大的安全或环境事故。
由于高分子材料，例如，橡胶，是密封件最为常用的密封材料，其具有高度伸缩性、良好的弹性和较宽的温度范围。在实际使用过程中，密封件不但承受工作应力的作用，同时还承受周围环境载荷，例如，温度、氧等环境因素的作用。由于受到工作应力和环境应力的共同作用，导致高分子材料的老化，成为密封件失效的主要原因。因此通常会采用老化试验来预测密封件的老化寿命，而进行老化试验则需要准确模拟密封件的实际工况，确保试验结果可信度高，从而保证设备服役安全。
现有公开的专利文献中，尚未见到有关工作应力和环境应力共同施加的老化试验方案。
技术实现要素：
针对现有技术中不足之处，本实用新型提出了一种密封件老化试验系统及方法，其能够对工作应力和环境应力相耦合的环境进行模拟，从而获得准确的老化寿命特征值；能够通过内外压力的差值变化对密封件是否发生老化以及老化程度进行判断，其无需拆解工装，自动化程度较高；并且能够进行多组件试验的并行试验，提高了试验效率。
本实用新型的技术方案如下：
一种密封件老化试验系统，包括老化环境模拟箱、温度传感器、外筒、密封件工装、管路、用于通断以及流量控制的开关部件、动力组件以及工作介质容器，老化环境模拟箱设置有箱盖，用于显示老化环境模拟箱内加热介质的温度数值以及用于外筒内产品工作介质的温度数值的温度传感器与外筒内腔相连，用于显示密封件工装内部空腔的温度数值的温度传感器与密封件工装内部空腔相连通，外筒设置在老化环境模拟箱内部，外筒的上端面设置在老化环境模拟箱的箱盖上，所述外筒上端面处设置有配置用于管路连接的接口，密封件工装中设置有内部具有空腔及导流孔的阀芯，所述空腔能够与管路进行连接；所述动力组件通过管路分别与连接至所述接口的管路进行连通，所述工作介质容器通过管路分别与试验件工装和外筒进行连通。
优选地，所述外筒的上端面设置的接口包括第一接口和第二接口，所述管路包括第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路；所述第一接口通过所述第一管路与第三管路和第四管路相连通；所述第二接口处设置密封件工装的安装底座，用于将所述密封件工装与所述外筒进行固定联接；所述第二管路的一端与所述空腔相连，所述第二管路的另一端与第三管路和第四管路相连。
优选地，用于进行通断以及控制流量的开关部件为阀，所述阀包括第一阀、第二阀、第三阀、第四阀和第五阀，所述第一管路上设置第一阀，所述第二管路上设置第二阀；在所述第一阀与第一接口之间的管路上设置第一压力表，在所述第二阀和第二接口之间的管路上设置第二压力表，所述第一压力表配置用于显示外筒的内部压力，所述第二压力表配置用于显示密封件工装的内腔压力，所述各个阀用于控制管路的通断以及进行流量控制，根据第一压力表和第二压力表的示数的差值，进行密封件失效判断。
优选地，所述阀为截止阀。
优选地，所述密封件工装至少具有内部具有空腔及导流孔的阀芯、阀芯套和固定底座，阀芯外壁上设置有至少一对沟槽，将阀芯套套在阀芯上，通过固定底座将阀芯套进行固定。
优选地，所述动力组件包括气动元件和动力元件，配置用于抽真空的和对气体工作介质进行增压的所述气动元件通过第三管路分别与第一管路和第二管路联接，安装在第三管路上的第三阀用以控制第三管路的通断以及进行流量控制；配置用于对液体工作介质进行增压的所述动力元件通过第四管路分别与第一管路和第二管路联接，安装在第四管路上的第四阀用以控制第四管路的通断以及进行流量控制。
进一步地，所述第五管路一端分别与第一管路和第二管路联接，所述第五管路的另一端与所述工作介质容器相联，所述第五阀安装在所述第五管路上，通过配置用于泄压操作的所述第五阀调节第一管路和第二管路中的介质压力，根据不同动力源情况，相应地完成气体工作介质和液体工作介质的泄压操作。
并列地，所述动力组件为第一气动元件和第二气动元件，所述各气动元件用于对工作介质进行增压，所述各气动元件分别连接相应的用作储压器的工作介质容器，从而防止管路内压力波动；所述第五管路一端分别与第一管路和第二管路联接，所述第五管路的另一端与所述工作介质容器相联，所述第五阀安装在所述第五管路上，通过所述第五阀调节第一管路和第二管路中的介质压力。
一种密封件老化试验方法，具体步骤包括：
步骤一、将需要进行试验的至少一对密封件安装在阀芯外壁的至少一对沟槽内；预先设定初始压力值、工作温度值以及工作压力值；所述初始压力值小于工作压力值；
步骤二、若工作介质为液体，关闭第四阀和第五阀，打开第一阀、第二阀和第三阀，开启气动元件，对外筒内部和密封件工装阀芯内腔进行抽真空处理，完成后关闭第三阀且关闭气动元件；
步骤三、预先设置工作介质的常温下未进行加热之前的初始压力值；打开第四阀，启动动力元件对外筒内部和密封件工装阀芯内腔注入工作介质后，关闭第四阀，同时关闭动力元件；
步骤四、通过老化温度模拟箱进行升温操作，启动老化环境模拟箱，外筒通过导热型不锈钢与老化环境模拟箱接触，外筒温度和箱内温度相同，通过调节老化温度模拟箱内温度，保持加温操作直至密封件工装内腔的温度数值达到设置的工作温度值；
步骤五、通过第一压力表和第二压力表判断密封件工装内腔的工作介质的压力和外筒内且位于密封件工装外的工作介质的压力是否超过预先设定的工作压力值；
步骤六、当介质压力超过设定的工作压力值时，打开第五阀进行调压直至工作介质压力恢复至设定的工作压力值，关闭第一阀和第二阀以及第五阀；
步骤七、当介质压力小于设定的工作压力值时，启动动力元件，打开第一阀、第二阀和第四阀，充入工作介质直至压力达到设定的工作压力值，然后关闭动力元件、第一阀、第二阀和第四阀；
步骤八、开始记录老化试验时间，当试验时间达到预设的时长或密封件工装内腔压力低于设定的工作压力值，判定至少有一对密封件发生老化失效。
优选地，所述初始压力值为工作压力值的10％-20％。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型所提供的密封件老化试验系统，对比现有的技术，有如下的技术优势：
(1)本实用新型中的密封件老化试验系统实现了工作应力和温度应力双因子试验条件的协同施加，且能够再现密封件老化所导致的压力时变状态，从而实现对实际工况中密封件承受的工作载荷，例如，压力和温度载荷相互耦合的工况条件进行模拟。
(2)本实用新型中的密封件老化试验系统和试验方法能够通过内外压力的差值变化对密封件是否发生老化以及老化程度进行判断，其无需拆解工装，自动化程度较高。
(3)本实用新型通过增加或减少阀芯外壁沟槽的组数，实现了多组件试验的并行试验，提高了试验效率。
附图说明
图1是根据本实用新型的密封件老化试验系统的结构示意图。
图2是根据本实用新型的密封件老化试验系统中密封件工装的结构示意图。
图3是根据本实用新型的密封件老化试验系统的密封件老化试验方法的流程图。
图4是根据本实用新型的密封件老化试验系统及方法中各种工作条件下管路通断的逻辑图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细描述。
根据本实用新型的密封件老化试验系统，其包括老化环境模拟箱、温度传感器、外筒、密封件工装、截止阀、动力组件以及工作介质容器。
老化环境模拟箱内部设置有加热介质。
优选地，老化环境模拟箱为油浴加热箱，即加热介质为加热油，老化环境模拟箱设置有箱盖，箱盖配置首先用于固定外筒，其次用于防止在加热过程中加热介质飞溅导致人员烫伤。
温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器用于显示老化环境模拟箱内加热介质的温度数值，第二温度传感器用于显示外筒内产品工作介质，例如，液压油的温度数值。
外筒采用导热性良好的不锈钢制成，外筒温度不可调，其基本上与老化温度模拟箱内加热介质的温度相同，因此第一温度传感器和第二温度传感器的示数基本相同。
第三温度传感器与密封件工装的内腔相连，第三温度传感器的示数为密封件工装内的温度数值。
第一温度传感器与老化模拟箱相连，第二温度传感器与外筒相连。
优选地，各温度传感器分别设置在老化环境模拟箱外部，例如，设置在老化环境模拟箱的箱盖上或老化环境模拟箱的箱体外部的侧壁处。
外筒设置在老化环境模拟箱内部且浸泡在加热介质中，对外筒3进行密封，防止加热过程中工作介质进入外筒内部。
优选地，外筒的上端面设置在老化环境模拟箱的箱盖上，外筒上端面处设置有配置用于管路连接的接口，密封件工装中设置有内部具有空腔及导流孔的阀芯，空腔能够与管路进行连接；动力组件通过管路分别与连接至接口的管路进行连通，工作介质容器通过管路分别与密封件工装和外筒进行连通。
优选地，外筒的上端面设置的接口包括第一接口和第二接口，管路包括第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路；第一接口通过第一管路与第三管路和第四管路相连通；第二接口处设置密封件工装的安装底座，用于将密封件工装与外筒进行固定联接；第二管路的一端与空腔相连，第二管路的另一端与第三管路和第四管路相连。
优选地，截止阀包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀和第五截止阀，第一管路上设置第一截止阀，第二管路上设置第二截止阀；在第一截止阀与第一接口之间的管路上设置第一压力表，在第二截止阀和第二接口之间的管路上设置第二压力表，第一压力表配置用于显示外筒的内部压力，第二压力表配置用于显示密封件工装的内腔压力，各个截止阀用于控制管路的通断。
第五截止阀位于第五管路上，其配置用于当工作压力值超过设定值时，管路进行泄压操作。
优选地，第五截止阀是泄压阀或泄压阀。
优选地，密封件工装至少具有内部具有空腔及导流孔的阀芯、阀芯套和固定底座。
优选地，气动元件包括气动元件和动力元件，气动元件通过第三管路分别与第一管路和第二管路联接，安装在第三管路上的第三截止阀用以控制第三管路的通断以及相应管路内的流量控制；动力元件通过第四管路分别与第一管路和第二管路联接，安装在第四管路上的第四截止阀用以控制第四管路的通断以及相应管路内的流量控制。
优选地，第五管路一端分别与第一管路和第二管路联接，第五管路的另一端与工作介质容器相联，第五截止阀安装在第五管路上，通过用于泄压的第截止阀调节第一管路和第二管路中的介质压力。
如图1至图4所示的密封件老化试验系统，其包括老化环境模拟箱1、温度传感器2、外筒3、密封件工装4、第一管路5、第二管路6、第一截止阀7、第二截止阀8、第一压力表9、第二压力表10、第三管路11、第四管路12、第三截止阀13、第四截止阀14、气动元件15、动力元件16、第五管路17、泄压阀18以及工作介质容器19。
温度传感器2安装在老化环境模拟箱1上，温度传感器与密封件工装内腔连接，用于反馈显示密封件工装内腔内的温度数值。
外筒3安装在老化环境模拟箱1内且浸泡在老化环境模拟箱中的加热介质中以便通过加热介质对其进行加热从而模拟温度载荷，外筒3的端面设置有两组接口，第一接口通过第一管路5与第三管路11和第四管路12相联；第二接口为密封件工装4的安装底座，其能够将密封件工装4与外筒3进行联接固定。
优选地，密封件工装4至少具有内部具有空腔及导流孔的阀芯200、阀芯套和固定底座300，阀芯外壁上设置有至少一个用于容纳密封件100沟槽，将阀芯套400套在阀芯上，通过固定底座将阀芯套进行固定，如图2所示。
第二管路6一端与密封件工装4的空腔相联，另一端分别与第三管路11和第四管路12相联。
第一截止阀7安装在第一管路5上，第二截止阀8安装在第二管路6上，第一截止阀7和第二截止阀8用于控制各管路的通断。
第一管路5上设置有第一压力表9，第一压力表9位于第一接口和第一截止阀7之间，其用于显示外筒3的内部压力；第二管路6上装有第二压力表10，第二压力表10位于第二接口和第二截止阀8之间，其用于显示密封件工装4的内腔压力。当第一截止阀7和第二截止阀8关闭后，第一压力表和第二压力表显示了密封件工装内外的工作压力。
优选地，动力组件包括气动元件15和动力元件16，气动元件15通过第三管路11分别与第一管路5和第二管路6联接，安装在第三管路11上的第三截止阀13用以控制第三管路11的通断以及相应管路的流量控制；动力元件16通过第四管路12分别与第一管路5和第二管路6联接，安装在第四管路12上的第四截止阀14用以控制第四管路12的通断以及相应管路的流量控制。第五管路17一端分别与第一管路5和第二管路6联接，第五管路17的另一端与工作介质容器19相联，泄压阀18安装在第五管路17上，通过泄压阀18调节第一管路5和第二管路6中的介质压力。进一步地，气动元件15为真空泵，动力元件16为油泵。首先在外筒内充入液压工作油之前，采用真空泵将外筒内的空气抽出，之后向外筒内加入液压工作油，通过老化环境模拟箱对外筒3进行加热，以便避免直接对外筒内的液压油被加热时，残留在外筒内的空气受热膨胀，导致试验时工作压力不稳定，其具体工作逻辑图见图4。
并列地，动力组件为第一气动元件和第二气动元件，优选地，第一气动元件和第二气动元件，均为气泵。
进一步地，采用第一气动元件和第二气动元件提供气体工作介质时，考虑到气压较小，能够直接用各气动元件从自然环境中抽取气体进行加压，因此，采用第一气动元件和第二气动元件时，不必增加储存气体介质的压力容器。
根据本实用新型实施中的密封件老化试验方法的具体步骤如图3所示，将需要进行试验的密封件安装在阀芯外壁的沟槽内，将阀芯套套在阀芯上，通过固定底座将阀芯套进行固定；将装配后的密封件工装4与外筒3进行联接固定；将外筒3安装在老化环境模拟箱1内；将第一管路5、第二管路6、第一截止阀7、第二截止阀8、第一压力表9、第二压力表10、第三管路11、第四管路12、第三截止阀13、第四截止阀14、气动元件15、动力元件16、第五管路17、泄压阀18按照图1中所示的结构进行联接；将第一管路5与外筒3的第一接口联接；将第二管路6与密封件工装4的阀芯内腔联接；预先设置工作介质的初始压力值；
关闭第四截止阀14和泄压阀18，打开第一截止阀7、第二截止阀8和第三截止阀13，开启气动元件15对外筒3内部和密封件工装4阀芯内腔进行压力调节，例如，抽真空处理，然后后关闭第三截止阀13且关闭气动元件15；通过第一压力表9和第二压力表10判断是否达到设定的初始压力值。
打开第四截止阀14，启动动力元件16对外筒3内部和密封件工装4阀芯内腔注入工作介质，关闭第四截止阀，并关闭动力元件，之后启动老化环境模拟箱1，调节箱内温度及外筒内温度，直至与密封件工装内腔相连接的温度传感器的示值达到设定温度值；
通过第一压力表9和第二压力表10示出密封件工装相应的压力值。当介质压力超过设定工作压力值时，打开泄压阀18进行调压直至工作介质压力恢复至设定值后，关闭第二截止阀7和第二截止阀8，并关闭动力元件16；
优选地，由图4中的各元件工作逻辑图可知，开启泄压阀18泄压至工作介质容器19时，与其相关的管路开启，其余元件均关闭。根据对应管路上的压力表判断是否泄压到设定的工作压力值后，然后再关闭泄压阀18。
开始记录老化试验时间，当试验时间达到设定时长或阀芯套内腔压力低于设定阈值，判断密封件老化失效；优选地，当阀芯套内腔压力低于设定阈值时，表明至少有一组件发生老化失效。
优选地，初始压力值为所设定的工作压力值的10％-20％。
优选地，工作压力值为一个区间值，其包括在各种工况下的工作压力值，其中包括工作压力值的上限阈值。
一种密封件老化试验系统，包括老化环境模拟箱1和安装在老化环境模拟箱1上的温度传感器2、置于老化环境模拟箱1内的外筒3、安装在外筒3内的密封件工装4、第一管路5以及安装在其上第一截止阀7和第一压力表9、第二管路6以及安装在其上第二截止阀8和第二压力表10、真空泵15以及与其相联的第三管路11、安装在第三管路11上的第三截止阀13、手动增压泵16以及与其相联的第四管路12、安装在第四管路12上的第四截止阀14、与第一管路5和第二管路6相联的第五管路17、安装在在第五管路17上的泄压阀18、工作介质容器19，例如工作油箱。
以下针对所选定的O型橡胶密封圈的老化试验为例，详细说明密封件老化试验系统和试验方法。
试件为所选定的O型橡胶密封圈，试件数量为2组，工作介质为试件信息及试验信息，具体如表1所示。
表1O型橡胶密封圈试件及试验信息
老化试验终止判据：试验时长150h或内压低于16MPa。
老化试验前准备：
将两组O型橡胶密封圈安装在阀芯外壁的沟槽内，将阀芯套套在阀芯上，通过固定底座将阀芯套进行固定，如图2所示。
将装配后的密封件工装4与外筒3进行联接固定。
将外筒3安装在老化环境模拟箱1内。
将第一管路5、第二管路6、第一截止阀7、第二截止阀8、第一压力表9、第二压力表10、第三管路11、第四管路12、第三截止阀13、第四截止阀14、真空泵15、动力元件16、第五管路17、泄压阀18依据图1所示进行联接。优选地，动力元件为手动增压泵。
将第一管路5与外筒3的接口联接；将第二管路6与密封件工装4的阀芯内腔联接。
老化试验实施：
关闭第四截止阀14和泄压阀18，打开第一截止阀7、第二截止阀8和第三截止阀13。
开启真空泵15对外筒3内部和密封件工装4阀芯内腔进行抽真空，当第一压力表9和第二压力表10的示值低于第一预设值，例如，1kPa时，关闭第三截止阀13，且关闭真空泵15。
打开第四截止阀14，启动动力元件16对外筒3内部和密封件工装4阀芯内腔注满工作介质，例如，液压油，当第一压力表9和第二压力表10的示值达到第二预设值，例如，0.1MPa时，关闭截止阀5。
采用动力元件16对阀芯内腔继续增压。考虑到液压油在高温下压力增加，常温下将内腔压力加至第三预设值，例如，4MPa时，并通过第二压力表10进行示值，关闭第二截止阀8，关闭第四截止阀14，关闭手动增压泵16。
优选地，加压完成后均应先关与密封件工装相连接的各个阀，再关与动力元件相连接的各个阀。
启动老化环境模拟箱1，调节箱内加热介质的温度，直至温度传感器2的示值达到第四预设值，例如，140℃。
老化环境模拟箱1升温过程中，观察第二压力表10的示值。阀芯内腔压力高于第五预设值，例如，21MPa时，应开启第二截止阀8，并开启泄压阀18将多余工作介质，例如液亚油释放回工作介质容器19，直至内腔压力在140℃时稳定在21MPa，关闭第二截止阀8，关闭泄压阀18；阀芯内腔压力，即第二压力表10的示值在140℃时低于第五预设值，例如，21MPa，开启第二截止阀8，开启第四截止阀14，采用动力元件16将内腔压力增压至21MPa，然后关闭第二截止阀8，关闭第四截止阀14。
老化环境模拟箱1升温过程中，观察第一压力表9的示值，外筒3内腔压力的高于0.1MPa时，开启第一截止阀7，开启泄压阀18将多余液压油释放回工作介质容器19，直至外筒3内腔压力在140℃时稳定在0.1MPa，关闭第一截止阀7，关闭泄压阀18；阀芯内腔压力在140℃时低于0.1MPa，开启第一截止阀7，开启第四截止阀14，采用动力元件16将内腔压力增压至0.1MPa，关闭第一截止阀7，关闭第四截止阀14。
当试验条件满足表1所示时，确定第一截止阀7和第二截止阀8处于关闭状态。从此刻起记录试验时长。
老化试验终止：
满足下述两组条件时，老化试验终止：
试验时长达150h；
阀芯内腔压力，即第二压力表10的示值，低于16MPa。
关闭老化环境模拟箱1的加温开关，直至箱内温度冷却至室温。
打开第一截止阀7、第二截止阀8和泄压阀18，直至内外腔压力达到常压。
断开第二管路6与阀芯内腔的联接，取出密封件工装4。
拆除密封件工作安装底座4，卸下阀芯套，拆卸阀芯，取出密封件。
将密封件置于试验袋内保存。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。