一种可复用的多孔质材料渗透率测试夹具

技术领域

本发明属于流体静压滑动轴承领域，涉及一种渗透率测试夹具，具体涉及一种可复用的多孔质材料渗透率测试夹具。

背景技术

气体静压轴承依靠外界提供的气体压力源在主轴周围形成的润滑膜有均化效应，回转精度高，气体粘度低，气膜具有可压缩性因此摩擦损耗小，热变形小寿命长，有无污染无需考虑密封问题等优点。目前气体静压滑动轴承的节流方式主要有小孔式节流、多孔质节流、狭缝节流和表面节流等，在不同需求下都有一定程度的应用。

多孔质气体静压轴承采用多孔质材料作为节流器，多孔质材料内部无数个微小的孔隙均匀的分布在轴承表面使轴承表面压力分布均匀，润滑膜有较高承载力。多孔质气体静压轴承又分为整体多孔质节流方式和局部多孔质节流方式，其中整体多孔质节流在主轴结构较大的情况下，难以保证节流器材料各向同性，孔隙度均匀和渗透率相同，且耗气量较大。局部多孔质节流方式较前者有更高静态刚度和较好的阻尼特性，且与小孔节流相比没有气腔存在，不会出现气锤现象，有较高的稳定性。多孔质节流轴承多选用多孔质石墨作为节流器，作为优良的局部多孔质材料，其结构均匀致密，加工性能好，抗氧化能力强，有一般石墨的全部特性。

多孔质材料的渗透率是指气体通过多孔质材料时受阻力的程度，反映多孔质材料的流体传导性能，渗透率主要取决于材料的孔隙度，有效孔隙率越大，气体通过多孔质材料的阻力就越小，气体流量越大，材料渗透率越大，是衡量多孔质轴承静态性能的重要指标之一。因此在设计多孔质静压轴承时必须准确测得多孔质材料的渗透率，气体流量计可以测得不同压差下通过圆形石墨薄板的气体流量，利用达西定律描述多孔质石墨材料的渗透率。

现有的渗透率测试夹具通常是一体式结构，在壳体的侧边布置供气孔，被测圆形石墨薄板放置在壳体上部的凹槽内，一端与凹槽下表面接触而另一端完全暴露于大气中，圆形石墨薄板的边缘与壳体间用树脂进行密封处理避免气体外泄，为一次胶粘结构，只能针对同一批次多孔质材料进行测试，测试结束被测材料及结构不可再次使用，测试效率较低，且被测材料两侧与气体有效接触面积不同也会影响测量结果准确性。

发明内容

为了提高渗透率测试的效率，降低测试成本实现石墨的二次利用，提高测量结果的准确性，本发明提供了一种可复用的多孔质材料渗透率测试夹具。本发明采用上下分体装夹的结构，实现被测材料及夹具的重复使用，降低成本的同时提高了测试效率，并且保证了被测材料两侧与气体有效接触面积相同，提高了测试结果的准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可复用的多孔质材料渗透率测试夹具，包括具有一容置空间的分体式壳体，其中：

所述分体式壳体包括上壳体和下壳体，上壳体固定在下壳体上；

所述上壳体为上部设置有环状出气空间且下部设置有环状凹槽的圆柱状结构；

所述下壳体为上部设置有环状进气空间且下部设置有进气通孔的圆柱状结构；

所述进气通孔的上端与环状进气空间连通，进气通孔的下端与供气系统相连。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、与传统一体式渗透率测试夹具相比，本发明将测试夹具的壳体设计为分体式，然后将供气口设在下表面中心与外界供气设备相连。

2、本发明的可复用的多孔质材料渗透率测试夹具为上下分体式的装夹结构，在壳体的底部布置进气孔，被测圆形石墨薄板固定在夹具中部的容置凹槽内，上壳体与下壳体通过螺栓连接，且接触的表面进行密封处理，避免压缩气体通过上下壳体接触面的缝隙产生外泄，实现材料及夹具的重复使用降低成本，提高测试效率。被测石墨两侧的环形空间尺寸相同，结构对称，一端供气，一端与大气接触从而实现测量压差，石墨材料两侧与压缩气体有效接触面积相同，有利于提高渗透率测试准确性。

附图说明

图1为本发明渗透率测试夹具的轴向剖面结构示意图；

图2为本发明渗透率测试夹具的流体流动方向示意图；

图3为本发明渗透率测试夹具的立体结构示意图；

图中：1、壳体，2、进气孔，3、环形进气空间，4、环形凹槽，5、环形出气空间，11、上壳体，12、下壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种可复用的多孔质材料渗透率测试夹具，如图1所示，所述渗透率测试夹具包括具有一容置空间的分体式壳体1， 所述分体式壳体1包括上壳体11和下壳体12，上壳体11位于下壳体12上方并通过螺栓连接固定在下壳体12上；所述上壳体11为上部设置有环状出气空间5且下部设置有环状凹槽4的圆柱状结构；所述下壳体12为上部设置有环状进气空间3且下部设置有进气通孔2的圆柱状结构；所述进气通孔2的上端与环状进气空间3连通，进气通孔2的下端与供气系统相连。

本发明中，所述分体式壳体1的纵剖面呈“中”字型结构，分体式壳体1为上部设置有环状出气空间5、中部设置有环状凹槽4、下部设置有环状进气空间3的圆柱状结构。

本发明中，所述环状进气空间3和环状出气空间5结构相同且相互对称，所述环状出气空间5的下表面与环状凹槽4的上表面连通，环状凹槽4的下表面与环状进气空间3的上表面连通。

本发明中，所述进气通孔2设置在环状进气空间3下表面的中心或下壳体12下表面的中心。

本发明中，所述上壳体11的下表面与下壳体12的上表面通过螺栓固定连接，构成具有一“中”字型容置空间的圆柱状结构。

本发明中，所述环状出气空间5、环状凹槽4均设置在上壳体11的内侧壁上，环状进气空间3设置在下壳体12的内侧壁上。

本发明中，环状出气空间5、环状凹槽4、环状进气空间3、进气通孔2轴向连通，供气系统通过供气嘴与进气通孔2相连，环状凹槽4内部装夹待测试的圆形石墨薄板，上壳体11与下壳体12接触面外侧壁用树脂材料进行密封处理，保证压缩气体不通过接触面缝隙外泄，保证测试环境的密闭性。

本发明中，渗透率测试实验中压缩气体的流动路线如图2所示，由空气压缩机、储气罐和空气过滤机组成的供气系统为测试装置提供纯净的压缩气体，经过气体电磁阀可以对被测试材料的供气压力进行精准控制，气体流量计测得不同压差下通过多孔质材料的气体流量，并用达西定律来描述多孔质材料的渗透率。供气系统通过供气嘴与进气通孔2相连，经进气通孔2通入的压缩气体经过环形进气空间3，然后通入固定在环形凹槽4上的被测圆形石墨薄板，经多孔质石墨结构内无数微小的孔隙后，经环形出气空间5流出。

本发明提出的上下分体式的装夹测试夹具，上壳体与下壳体通过螺栓连接，且接触表面间进行密封处理，可以实现被测材料的二次利用和测试夹具的重复使用，降低成本提高测试效率。且被测石墨两侧的环形空间尺寸相同，结构对称，保证石墨材料两侧与压缩气体有效接触面积相同，有利于提高渗透率测试准确性。