一种臭氧老化试验设备的制作方法

本实用新型涉及到检测领域，具体涉及到一种臭氧老化试验设备。

背景技术：

臭氧主要存在于大气层中同温层之下的臭氧层中，但在地表大气中也存在稀薄的臭氧。因为橡胶材料对臭氧的敏感特性，即使是稀薄的臭氧，也会让所有的橡胶制品出现龟裂的情况。

为了应对这个问题，厂家会在研发橡胶产品的时候加入各种辅助成分，再采用臭氧老化技术对其进行测试，从而得到橡胶产品耐臭氧老化的参数。不同的产品可以根据同一个臭氧老化的测试标准进行相互比对，从而得出可对比的耐老化性能。

臭氧老化技术是一种针对橡胶对臭氧敏感的特性，利用环境模拟的手段加速橡胶被臭氧老化的过程，从而测试橡胶产品的耐老化能力的一种技术。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种臭氧老化试验设备，通过模拟和强化大气中的臭氧条件，研究臭氧对橡胶的作用规律，快速鉴定和评价橡胶抗臭氧老化性能与抗臭氧剂防护效能的方法，进面采取有效的防老化措施，以提高橡胶制品的使用寿命，具有良好的实用性。

相应的，本实用新型提供了一种臭氧老化试验设备，包括测试箱体、用于调节所述测试箱体内部环境的环境系统；

所述测试箱体内部分隔为测试舱与调节舱，所述测试舱与调节舱之间设置有两个位于不同位置的连通部；

所述环境系统包括用于气体循环的循环风机、用于臭氧浓度控制的臭氧调节模块、用于气体温度调节的温度调节模块、用于气体湿度调节的湿度调节模块；

所述循环风机设置在所述调节舱内，且位于所述两个位于不同位置的连通部之间；所述调节舱在所述循环风机进风一侧设置有进气孔，所述测试舱的壁上设置有排气孔；

所述臭氧调节模块、温度调节模块和湿度调节模块设置于所述测试箱体内。

所述循环风机包括所述循环风机包括风轮电机和离心风轮；所述风轮电机本体固定在所述测试箱体外部，驱动轴伸入至所述调节舱内，所述离心风轮固定在所述驱动轴上；

所述进气孔和其中一个所述连通部位于所述离心风轮进风一侧，且另外一个所述连通部位于所述离心风轮外周。

所述臭氧调节模块包括臭氧发生器、多个臭氧浓度传感器和臭氧浓度控制器；

所述臭氧发生器包括高压放电式臭氧发生器和紫外线式臭氧发生器；

所述臭氧发生器和所述多个臭氧浓度传感器分别设置在所述测试箱体内，且分别与所述臭氧浓度控制器连接。

所述温度调节模块包括加热丝、多个温度传感器和温度控制器；

所述加热丝设置在所述调节舱内；所述多个温度传感器均匀分布在所述测试舱内；所述加热丝和所述温度传感器分别与所述温度控制器连接。

所述湿度调节模块包括雾化室、蒸发室、多个湿度传感器和湿度控制器；

所述雾化室基于一湿度调节阀与所述蒸发室连通，所述蒸发室与所述调节舱连通；

所述雾化室内设置有雾化喷头，所述蒸发室内设置有气化加热丝；液体水经所述雾化喷头喷出后，经加热丝气化并通入至所述调节舱中；

所述多个湿度传感器均匀设置在所述测试舱内；所述湿度控制器分别与所述多个湿度传感器和所述湿度调节阀相连。

所述进气孔和所述排气孔上分别设置有进气调节阀和排气调节阀。

所述臭氧老化试验设备还包括废气处理舱，所述排气孔与所述废气处理舱连通。

所述臭氧老化试验设备还包括样品夹具；

所述样品夹具包括样品架模块、样品转动驱动模块和样品升降驱动模块；

所述样品架模块包括样品架、上托板、下托板、螺纹杆、托块和多根光杆；

所述上托板和所述下托板平行布置，且基于竖直布置在所述上托板和所述下托板之间的多根光杆实现相对固定；所述托块配合在所述螺纹杆上；

所述样品架支承在所述托块顶面，且光滑配合在所述多个光杆上；

所述样品转动驱动模块和样品升降驱动模块分别驱动所述样品架转动和升降。

所述样品转动驱动模块包括转动电机和转轴套筒，所述转动电机设置在所述测试箱体下方；

所述转轴套筒同轴的与所述下托板连接固定，且下端从所述测试舱下部穿出，并在该端外套有转动齿轮；

所述转动电机驱动所述转动齿轮转动。

所述样品升降驱动模块包括升降电机、升降连杆和升降滑块，所述升降电机设置在所述测试箱体下方；

所述螺纹杆下端穿过所述转轴套筒，且与所述升降连杆上端铰接；

所述滑块正面沿轴线方向设置有一滑槽，所述升降连杆下端配合在所述滑槽内，并沿所述滑槽运动；

所述滑块背面与所述升降电机的输出轴连接，且受所述输出轴驱动转动，基于所述升降连杆带动所述螺纹杆沿竖直方向做周期性升降运动。

本实用新型实施例提供了一种臭氧老化试验设备，结构采用钣金拼接结构，加工较为方便；具有臭氧浓度控制、温度控制和湿度控制功能，测试环境设置较为多样化；在臭氧老化试验过程中，橡胶样品可通过样品夹具实现压力循环试验，具有较好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了本实用新型实施例的臭氧老化试验设备三维结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例的臭氧老化试验设备正视剖面图；

图3示出了本实用新型实施例的样品夹具三维结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图一示出了本实用新型实施例的臭氧老化试验设备三维结构示意图。本实用新型实施例提供了一种臭氧老化试验设备，包括测试箱体1、用于调节所述测试箱体内部环境的环境系统和控制系统2和支架3。本实用新型实施例的臭氧老化试验设备以支架3为框架设置，测试箱体1和控制系统2分别安装在支架3上。环境系统内置在于设备内部，在附图1中不可见。

图2示出了本实用新型实施例的测试箱体剖面视图。所述测试箱体1基于一密封舱门101进行开合，密封舱门101上设置有透明的观察窗102。测试箱体1内部分隔为测试舱104与调节舱103，所述测试舱104与调节舱103之间设置有两个位于不同位置的连通部，分别为下连通部108和上连通部109。

所述环境系统包括循环风机105、臭氧调节模块、温度调节模块和湿度调节模块。

具体的，所述循环风机包括风轮电机106和离心风轮105；所述风轮电机106本体固定在所述测试箱体1外部，驱动轴伸入至所述调节舱内，所述离心风轮固定在所述驱动轴上。以附图方向所示，在调节舱103底部设置有一个进气孔110，进气孔110和下连通部108位于所述离心风轮105进风一侧，上连通部109位于所述离心风轮105外周。为了加强紊流效果，上连通部109设置在一朝向测试舱104中部的斜隔板上，出风位置位于测试舱104的中部，有利于加强气体混合效果。

此外，所述测试舱104的舱壁上设置有排气孔，排气孔外设置有废气处理舱115。附图图2中箭头标识了气体流动方向，具体的，为了保证臭氧浓度的稳定以及避免其他类型的反应气体在测试舱104内堆积，测试舱内需要不断补充新的空气，因此，相应的设置有进气孔110；为了保证气压的平衡，相应的设置有排气孔。在测试舱104与调节舱103的气体循环过程中，包括有内循环和外循环；内循环是指气体在调节舱103-上连通部109-测试舱104-下连通部108-调节舱103内的循环流动过程；外循环是指气体从外界流入进调节舱103，然后经离心风轮105进入测试舱103，最后从排气孔中流出的循环过程。

具体的，为了调节进气孔和排气孔的气体流入量和流出量，在进气孔和排气孔上分别安装进气调节阀和排气调节阀，通过调节进气调节阀和排气调节阀，可调整气体外循环和内循环的效率。

由于排气孔中包含有臭氧以及部分因样品老化反应产生的有害气体，因此，需要对排气孔中排出的气体进行过滤后再排放至空气中。具体的，本实用新型实施例的排气孔外设置有废气处理仓115。废气处理仓115内设置有用于反应掉臭氧的还原剂，如苯甲醚、三苯基膦、二甲硫醚等还原剂；废气处理仓115内还设置有吸附颗粒，用于吸附有机大分子颗粒，如沸石、活性炭等材料。

为了调节测试舱内的气体环境，如臭氧浓度、温度、湿度，本实用新型实施例设置有臭氧调节模块、温度调节模块和湿度调节模块。

本实用新型实施例的臭氧调节模块包括臭氧发生器104、多个臭氧浓度传感器116和臭氧浓度控制器。

所述臭氧发生器和臭氧浓度传感器116安装于所述调节舱104内。

本实用新型实施例的臭氧发生器包括高压放电式臭氧发生器114和紫外线式臭氧发生器113。其中，高压放电式臭氧发生器114，利用其内部的放电管，使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧；一般的，臭氧发生器的工作效率并不高，90％左右的电能不是用来生成臭氧而是转变成热量，因此，还需要对臭氧发生器进行冷却；本实用新型实施例的臭氧老化试验设备在试验箱体的下方设置有水箱120，水箱120中的液体一方面用于臭氧发生器的散热，一方面液体可用于湿度调节模块的使用，调节调节舱内的湿度调节。而紫外线式臭氧发生器113使用特定波长(185mm)的紫外线照射氧分子，使氧分子分解而产生臭氧。

具体的，高压放电式臭氧发生器114主要用于生成高浓度的臭氧气体，紫外线式臭氧发生器113用于生成低浓度的臭氧气体，具体实施中针对实际需求，可分立使用，也可以同时使用。

所述臭氧发生器104和多个臭氧浓度传感器116分别与所述臭氧浓度控制器连接。

所述温度调节模块包括加热丝107、多个温度传感器111、温度控制器；

所述加热丝107设置在所述调节舱103内；所述多个温度传感器111均匀分布在所述测试舱104内；所述加热丝107和所述多个温度传感器11分别与所述温度控制器连接。

具体的中示出的温度传感器111只是用于示意温度传感器111的安装位置，具体布置方式可根据实际均匀布置在测试舱104内，通过多个温度传感器111的平均温度作为测试舱104内的温度。需要注意的是，温度传感器111的布置位置尽量避开出风位置和进风位置，避免因局部温度差异导致测量错误。

本实用新型实施例的湿度调节模块包括雾化室、多个湿度传感器和湿度控制器；所述雾化室与所述调节舱连通，内部设置有雾化喷头121。雾化喷头121的进水口中连接有液体调节阀，液体调节阀基于一压力泵与水箱120相连通。压力泵从水箱120中抽取液体，经液体调节阀后送入至雾化喷头121，雾化喷头121将液体雾化为小颗粒，通过与加热丝107的接触，部分液体小颗粒气化为水分子。其中，液体调节阀与湿度控制器连接，液体流量受温度控制器控制；所述多个湿度传感器均匀设置在所述测试舱内，且分别与所述湿度控制器连接。

以上所介绍的臭氧调节模块、温度调节模块和湿度调节模块用于调节测试箱体内的气体环境，具体的，为了实现橡胶样品的检测，还需要对样品夹具进行设计。

图3示出了本实用新型实施例的样品夹具三维结构示意图，需要结合图2示出的样品夹具剖视图进行理解。具体的，本实用新型实施例的臭氧老化试验设备还包括有样品夹具；

所述样品夹具包括样品架模块、样品转动驱动模块和样品升降驱动模块。

所述样品架模块包括样品架205、上托板201、下托板206、螺纹杆203、托块204和多根光杆202。

所述上托板201和所述下托板206平行布置，且基于竖直布置在所述上托板201和所述下托板206之间的多根光杆206实现相对固定；所述托块204配合在所述螺纹杆203上；所述样品架205支承在所述托块204顶面上，且光滑配合在所述多个光杆202上。通过托块204绕螺纹杆203旋转调节托块204在螺纹杆203上的位置，可调节样品架205在螺纹杆203上的位置。

所述样品转动驱动模块和样品升降驱动模块分别驱动所述样品架转动和升降。

具体的，所述样品转动驱动模块包括转动电机213、第一转动齿轮210、第二转动齿轮211和转动皮带212，所述转动电机213设置在所述测试箱体下方；

所述下托板206轴线下方连接有一转轴套筒207，且下端从所述测试舱下部穿出，并在该端外套有第二转动齿轮211；所述第二转动齿轮211和第一转动齿轮210基于转动皮带212连接，所述转动电机基于驱动所述第一转动齿轮201驱动转轴套筒207旋转，并基于转轴套筒207带动整个样品架模块转动。

具体的，所述样品升降驱动模块包括升降电机213、升降连杆215和升降滑块204，所述升降电机213设置在所述测试箱体下方；

所述螺纹杆203下端穿过所述转轴套筒207，且与所述升降连杆215上端铰接；所述升降滑块204正面沿轴线方向设置有一滑槽，所述升降连杆215下端配合在所述滑槽内，并沿所述滑槽运动；所述升降滑块204背面与所述升降电机213的输出轴连接，且受所述输出轴驱动转动，基于所述升降连杆带动所述螺纹杆沿竖直方向做周期性升降运动。由于样品架205支承在托块204上，托块204配合在螺纹杆203上，因此，样品架205会随所述螺纹杆203做周期性升降运动。

具体的实施中，橡胶样品上端和下端分别固定在上托板201的上托板固定孔221和下托板206的下托板固定孔222上，中部卡在样品架205的活动孔220上。橡胶样品呈哑铃状设置在所述样品架模块上。样品架模块基于转动电极209驱动绕螺纹杆203轴线旋转，样品架205基于升降电机213驱动，沿着光杆202周期性上下运动；橡胶样品与样品架205的接触位置随样品架205的升降运动发生功能改变。

控制系统2包括有控制箱体，以上所述的进气调节阀、排气调节阀、进气调节阀、排气调节阀等有关控制的零部件设置在控制箱体内。控制箱体的前面板上设置有多个控制按钮和数据视窗，用于供使用者控制使用。

本实用新型实施例提供了一种臭氧老化试验设备，结构采用钣金拼接结构，加工较为方便；具有臭氧浓度控制、温度控制和湿度控制功能，测试环境设置较为多样化；在臭氧老化试验过程中，橡胶样品可通过样品夹具实现压力循环试验，具有较好的实用性。

以上对本实用新型实施例所提供的臭氧老化试验设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。