建筑外門窗物理性能檢測(cè)設(shè)備的加壓方式探討

譚東來(lái)

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

在各種建筑外門窗氣密、水密及抗風(fēng)壓性能的檢測(cè)中，常用的檢測(cè)設(shè)備為門窗物理檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備構(gòu)成為：壓力箱、淋水裝置、進(jìn)氣口擋板、壓力控制裝置、供風(fēng)設(shè)備、水流量計(jì)、差壓測(cè)量裝置、安裝框架、空氣流量測(cè)量裝置、試件、空氣收集箱、密封條、位移測(cè)量裝置、封板。

其中空氣收集箱與壓力箱采用旋轉(zhuǎn)氣缸夾緊，壓力箱上的測(cè)試試件則通過(guò)滑動(dòng)加力梁手動(dòng)螺桿夾緊放開。為了使操作更加方便，簡(jiǎn)化操作步驟，使該儀器更加智能化，現(xiàn)將壓力箱的滑動(dòng)加力梁手動(dòng)螺桿模式改為如空氣收集箱與壓力箱所采用的旋轉(zhuǎn)氣缸夾緊氣動(dòng)模式。

1 設(shè)備操作分析

在操作門窗物理檢測(cè)設(shè)備測(cè)試氣密性試驗(yàn)時(shí)，使用空氣收集箱對(duì)空氣滲漏量的采集。其操作規(guī)程為：

⑴試件安裝前，按標(biāo)準(zhǔn)要求檢查是否符合安裝要求：可開啟部分功能正常，表面不可沾有油污等不潔物。

⑵測(cè)量被測(cè)試試件的外形尺寸，分清被測(cè)試試件的戶內(nèi)、戶外面，選用適當(dāng)?shù)南盗胸Q隔板與升降橫隔板搭配使用。

⑶用滑動(dòng)加力梁夾緊試件。完全固定好后，檢查是否將試件夾緊，確認(rèn)夾緊后進(jìn)入下一步。

⑷將空氣收集箱扣在壓力箱前面，打開閥門，使氣缸鎖緊，保證其密封性。

⑸開始試驗(yàn)。在上述的第三步中，滑動(dòng)加力梁的作用為固定試件，將橫向施壓作用于試件，使試件緊貼儀器。現(xiàn)設(shè)備是通過(guò)手動(dòng)裝置(手動(dòng)裝置由多根手動(dòng)螺桿組成)璇緊松開推動(dòng)滑動(dòng)加力梁前進(jìn)后退，從而壓緊或松開試件。（手動(dòng)螺桿如圖1 所示）在實(shí)際操作時(shí)，由于多根手動(dòng)螺桿的物理因素，容易出現(xiàn)壓力不均，其中部分螺桿未鎖死等人為因素而導(dǎo)致檢測(cè)產(chǎn)生誤差。而且多根螺桿（如圖2）會(huì)導(dǎo)致操作不便，在檢測(cè)時(shí)往往需要耗費(fèi)大量時(shí)間用于擰緊以及松開多根手動(dòng)螺桿，這步操作使測(cè)量試件的時(shí)間成本增加。

圖1

圖2

2 氣動(dòng)加壓設(shè)施的研究

在了解門窗物理性能檢測(cè)設(shè)備的基本構(gòu)造之后，針對(duì)所發(fā)現(xiàn)的滑動(dòng)加力梁加壓時(shí)所采取的手動(dòng)加壓的問(wèn)題，先對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。在操作人員開展測(cè)試時(shí)，應(yīng)先對(duì)試件進(jìn)行固定，如果采用的是多根手動(dòng)螺桿進(jìn)行加壓控制，就會(huì)導(dǎo)致時(shí)間成本提高，于是，現(xiàn)改良為氣動(dòng)加壓裝置（見(jiàn)圖3）。

圖3

該氣動(dòng)裝置采用的為AIRTAC 的轉(zhuǎn)角氣缸，活塞外徑為16mm，氣缸內(nèi)徑為32mm 最大壓力422.2N，該氣動(dòng)活塞的有幾大特性：

⑴密封材質(zhì)保證了氣缸在各種條件下使用的可靠性能，使其在各種測(cè)試條件下能夠有效的保證穩(wěn)定工作。

⑵三導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向精準(zhǔn)性高。使其在穩(wěn)定工作的同時(shí)，保證輸出給滑動(dòng)加力梁的橫向壓力始終在同一位置，不會(huì)因?yàn)槠涠a(chǎn)生橫向壓力不均等的誤差。

⑶活塞桿件均為特殊合金鋼，經(jīng)熱處理后，能保證更長(zhǎng)的使用壽命。這能大幅度保證其穩(wěn)定性與耐用性，使門窗物理性能檢測(cè)裝置能持久運(yùn)行。

其內(nèi)部架構(gòu)以及主要材質(zhì)如圖4、表1 所示。

圖4

表1

該氣動(dòng)裝置原理為：壓縮空氣通過(guò)配氣閥，向氣缸供氣，從而膨脹做功，通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，使活塞縮進(jìn)，進(jìn)而帶動(dòng)滑動(dòng)加力梁向試件方向運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到固定試件的目的。在試件測(cè)試完畢是，將通過(guò)泄氣閥將壓縮氣體排出缸體，從而使壓力減少，連桿向外運(yùn)動(dòng)，松開滑動(dòng)加力梁，從而使試件脫離門窗物理性能檢測(cè)設(shè)備。在這一過(guò)程中，可完全脫離手動(dòng)螺桿，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

對(duì)比與使用手動(dòng)螺桿固定試件，氣動(dòng)活塞不但能節(jié)約時(shí)間成本，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，脫離人工，能消除因人為操作不當(dāng)而帶來(lái)的誤差，使門窗物理性能檢測(cè)設(shè)備的使用更為簡(jiǎn)潔，效率更高。在使用手動(dòng)螺桿進(jìn)行試件的固定時(shí)，由于多根螺桿(每條加力梁由上到下有5 根，而固定一個(gè)窗至少要4 條加力梁共20 根螺桿) 的位置差異以及人為因素，基本每根手動(dòng)螺桿在擰緊時(shí)對(duì)試件的壓力都有差別，往往最下擰緊后由于下面的壓力大于上方螺桿所造成的壓力，使加力梁與試件形成夾角，這樣會(huì)使加力梁的上方手動(dòng)螺桿的壓力減小，從而使上方手動(dòng)螺桿松懈。在這種固定試件的方式下進(jìn)行對(duì)窗戶試樣的氣密水密試驗(yàn)是有一定的影響，這將會(huì)對(duì)試件的測(cè)量產(chǎn)生誤差。而在使用氣動(dòng)裝置進(jìn)行固定時(shí)，由于氣動(dòng)的量程為設(shè)定好的閾值，所以能保證每次的固定都為統(tǒng)一壓力，而且氣動(dòng)能夠使加力梁上下方向同時(shí)加壓，這樣會(huì)使壓力均勻的加至試件上，這樣對(duì)于試件的密封將有極大的改善。

在人員的調(diào)動(dòng)上，采用了氣動(dòng)裝置代替手動(dòng)螺桿的門窗物理檢測(cè)設(shè)備對(duì)于人員的要求將小于采用手動(dòng)螺桿的門窗物理檢測(cè)設(shè)備。采用了啟動(dòng)裝置的門窗物理檢測(cè)設(shè)備可以減少手動(dòng)加壓的人員需求，從而降低了檢測(cè)成本。對(duì)于時(shí)間的成本也將減少許多。根據(jù)采樣分析，采用手動(dòng)螺桿夾緊試件的時(shí)間約為兩分鐘（從上至下擰緊4 條加力梁20 根螺桿）而這還是在操作熟練的人員上測(cè)得的數(shù)據(jù)，在采用了氣動(dòng)加壓裝置的門窗性能檢測(cè)設(shè)備夾緊一個(gè)試件所需時(shí)間僅僅為5 秒。氣動(dòng)加壓裝置將整個(gè)加壓過(guò)程的時(shí)間效率提升了二十倍，這對(duì)于檢測(cè)時(shí)間有著極大的推進(jìn)作用。

氣動(dòng)加壓裝置不僅對(duì)于人員的要求少，效率高，還有許多其他的優(yōu)點(diǎn)，例如：

⑴保持液壓無(wú)須消耗能量，在固定完試件之后無(wú)需再給予能量保持。

⑵具有防爆功能，無(wú)需電力或電線連接。

⑶結(jié)構(gòu)小巧，重量輕，不受天氣變化影響，不會(huì)輕易受到外界因素影響。

⑷易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，易于幫助門窗物理檢測(cè)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，從而進(jìn)一步減少人員的支出。

⑸抗污染性好。

⑹輸出靜態(tài)壓力由驅(qū)動(dòng)氣壓來(lái)調(diào)節(jié)。

⑺輸出壓力達(dá)80000PSI 的壓力。

⑻在滿負(fù)載時(shí)非常容易進(jìn)行啟動(dòng)、停止操作，這對(duì)于試件的夾緊以及拆卸十分的方便。

⑼十分易與安裝與操作。

⑽維護(hù)簡(jiǎn)單：與其他加壓裝置相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。

⑾使用范圍廣：凡是氣源壓力不夠高，無(wú)論是機(jī)械或測(cè)試裝置，均可采用增壓泵。

⑿自動(dòng)保壓：無(wú)論何種原因造成保壓回路壓力下降，增壓泵將自動(dòng)啟動(dòng)，補(bǔ)充泄漏壓力，保持回路壓力恒定。

⒀操作安全：采用氣體驅(qū)動(dòng)，無(wú)電弧及火花，完全用于有易燃、易爆的液體或氣體場(chǎng)所。

⒁性價(jià)比高：氣動(dòng)加壓裝置是一種柱塞泵，工作時(shí)增壓泵迅速往復(fù)工作，隨著輸出壓力的增高，泵的往復(fù)減慢直至停止，此時(shí)泵的壓力恒定，能量消耗最低，各部件停止運(yùn)動(dòng)。

工作原理：該氣動(dòng)裝置是可以由多種氣體驅(qū)動(dòng)，其中包括由液化氮?dú)猓瑝嚎s空氣，管道氮?dú)狻⑺魵獾鹊取Ｔ摎鈩?dòng)裝置還有自動(dòng)保壓的功能。在裝置工作時(shí)，在隨著輸出壓力逐漸靠近設(shè)定的壓力值時(shí)，泵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度會(huì)緩慢減慢直到完全停下，這時(shí)裝置會(huì)保持這個(gè)壓力，這樣會(huì)使能量消耗減至極小值，并且將無(wú)熱量的產(chǎn)生，無(wú)零件的運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)壓力平衡被打破之后，氣動(dòng)增壓泵將會(huì)自動(dòng)開始工作直到下一個(gè)平衡。該裝置的材質(zhì)也十分優(yōu)良，其中的高壓部分采用不銹鋼為材料制作，耐用性能良好。而且由于氣動(dòng)增壓泵的零件和其密封的位置十分少，所以維護(hù)十分簡(jiǎn)單而且成本也不高。

3 結(jié)論

綜上所述，在經(jīng)過(guò)了不完全統(tǒng)計(jì)下，使用氣動(dòng)加壓裝置的門窗物理檢測(cè)設(shè)備的效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于使用手動(dòng)螺桿的門窗物理檢測(cè)設(shè)備，這說(shuō)明氣動(dòng)加壓裝置對(duì)于門窗物理檢測(cè)設(shè)備是帶來(lái)優(yōu)化的。無(wú)論是人員減少方面還是安裝所需時(shí)間方面，氣動(dòng)加壓裝置的優(yōu)點(diǎn)都是遙遙領(lǐng)先與手動(dòng)螺桿裝置的，所以這次對(duì)于門窗物理檢測(cè)設(shè)備的改良我認(rèn)為是可行的。氣動(dòng)加壓裝置不僅能縮短操作所需時(shí)間，更能減少人員的需求，對(duì)于檢測(cè)工作的效率提升極大。