承压端盖法兰动态密封性能检测装置和检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于冲击动力学技术领域，具体涉及一种承压端盖法兰动态密封性能检测装置和检测方法。承压端盖法兰动态密封性能检测装置包括液压缸、活塞和端盖，液压缸一端安装活塞，液压缸的另一端设置用于安装端盖的法兰，端盖通过螺栓与法兰相连，端盖和法兰之间设置密封结构；端盖的中心设置有压力传感器，端盖与法兰之间设置有位移传感器，用于连接端盖和法兰的螺栓上沿轴向粘贴有应变片，端盖上还设置有用于引出应变片导线的引线槽。本发明专利技术通过液压方法产生脉冲载荷，能够克服化爆加载实验准备周期长、火工品操作危险性高等问题；同时也降低了化爆实验平台建立所需的成本。

Testing device and testing method for dynamic sealing performance of pressurized end flange

The invention belongs to the technical field of impact dynamics, in particular to a dynamic sealing performance testing device and a detection method for the pressure end cover flange. Bearing end cover flange dynamic sealing performance testing device comprises a hydraulic cylinder, the piston and the end cover, the hydraulic cylinder is installed on one end of the piston, the other end of the hydraulic cylinder is provided for mounting flange end cover, the end cover is connected with the flange through bolts, the sealing structure is arranged between the end cover and the flange; the center of the end cover is provided with a pressure sensor, a the displacement sensor is arranged between the end cover and the flange bolts for connecting end cover and the flange on the axial strain, the end cover is provided with a groove for lead wire strain gauge. The invention generates pulse load by hydraulic method, which can overcome the problem of long preparation period and high risk of pyrotechnics operation, and at the same time, reduce the cost of chemical explosion experiment platform.

【技术实现步骤摘要】
承压端盖法兰动态密封性能检测装置和检测方法
本专利技术属于冲击动力学
，具体涉及一种承压端盖法兰动态密封性能检测装置和检测方法。
技术介绍
端盖法兰是压力容器、输运管道等承压设备上的常见结构，其主要结构通常包括法兰、端盖、螺栓以及密封材料，通过螺栓压紧法兰和端盖之间的密封材料确保承压设备的密封安全。一般地，上述承压设备的工作载荷是静压或准静态压力，设计时也通常是根据静态压力载荷完成法兰密封结构的设计。但在特殊条件下，如发生爆炸或撞击时，法兰结构的载荷条件就会变成动态的脉冲载荷，如何确保此类动态脉冲载荷下法兰的密封安全，是承压设备设计中面临的重要问题。对于承压端盖法兰静态密封性能的检测或考核技术已经比较成熟，实验室或工厂中，通过使用氦质谱检漏法测定静压法兰的密封性能。具体方法是完成法兰装配后，将法兰的一侧置于氦气浓度较高的环境中，使用氦质谱检漏仪检测法兰另一侧的氦气浓度变化，从而计算泄漏率，表征法兰的密封性能。通过氦质谱检漏法检查法兰密封性能，需要较长的时间(通常不小于20min)，才能使气体分子充分扩散，给出较准确的漏率结果。因此，氦质谱检漏法主要是针对静态或准静态压力载荷下结构的密封性能进行监测。但动态载荷下，端盖法兰的泄漏往往发生在毫秒甚至微秒量级的时间内，使用氦质谱检漏法无法分析加载瞬间端盖法兰的密封效果。目前针对端盖法兰的动态密封问题的研究和考核工作多限于理论，而通过实验进行的研究和考核工作相对较少。除上述检测技术方面的问题外，实验研究和考核手段也面临一定的问题。从公开的资料来看，化爆加载是考察承压端盖法兰动态密封性能的常见实验方法，但这种考核研究方法在以下几个方面具有明显的局限性：(1)在实验室中开展化爆实验，需要购买、操作火工品，成本较高，具有较高的危险性；(2)相同的爆炸当量、爆心距离条件下，爆炸载荷的一致性较差，不适宜开展高精度的考核和规律性研究实验；(3)通过化爆的方式开展考核实验，需要爆炸容器或类似的实验平台保证安全性，这些平台的制造提高了考核和研究的成本。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种承压端盖法兰动态密封性能检测装置和检测方法，解决了现有的化爆实验检测方法存在的危险性大、精度低、成本高等技术问题。本专利技术的技术解决方案是一种承压端盖法兰动态密封性能检测装置，其特殊之处在于：包括液压缸、活塞和端盖，液压缸一端安装活塞，液压缸的另一端设置用于安装端盖的法兰，所述端盖通过螺栓与法兰相连，端盖与法兰间设置有密封槽、密封圈或密封垫等密封结构；所述活塞包括沿液压缸轴向设置的撞击柱和沿液压缸径向设置的液压盘，所述撞击柱一端与液压盘中心固定连接，撞击柱的另一端伸出液压缸外部；所述液压盘与液压缸的侧壁间隙配合，液压盘与端盖之间形成用于填充液压介质的腔室；所述端盖的中心设置有压力传感器，端盖与法兰之间设置有位移传感器，用于连接端盖和法兰的螺栓上沿轴向粘贴有应变片，所述端盖上还设置有用于引出应变片导线的引线槽。进一步地，上述活塞的撞击柱与液压缸之间还安装有导向块，所述导向块的外壁与液压缸的侧壁紧密贴合，导向块的中心设置有供撞击柱穿过的通孔；所述导向块上还设置有一个或者多个供液压介质穿过的轴向通孔。进一步地，上述撞击柱与液压盘的固定端设置有倒角，所述撞击柱伸出液压缸外部的端部设置有渐细的过渡段。进一步地，上述承压端盖法兰动态密封性能检测装置还包括用于驱动活塞的驱动装置，所述驱动装置包括密闭的气室和与气室连通的发射管，气室与发射管之间设置有阀门；所述气室上设置有充气口，所述发射管内安装与发射管内壁间隙配合的撞块。进一步地，上述撞块的质量小于或者等于活塞的质量，撞块的硬度小于活塞的硬度。进一步地，上述活塞的液压盘与液压缸的底面之间形成的腔室内安装有沿液压缸径向设置的滤波板，所述滤波板是与液压缸侧壁直径相同的圆形钢板，滤波板上开设有多个通孔，所有的通孔均布于同一个与滤波板同心的圆周上。进一步地，上述液压缸的底面设置有滤波孔，所述压力传感器通过滤波孔与液压缸内的液压介质接触。本专利技术还提供一种承压端盖法兰动态密封性能检测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)搭建如上任一所述的承压端盖法兰动态密封性能检测装置；2)撞块撞击活塞，使活塞在液压缸内产生轴向移动；3)活塞压缩液压介质，利用液压介质的体积压缩效应产生动态压力载荷；4)压力传感器采集动态加载历程，位移传感器采集动态加载时密封面的间隙变化，应变片采集连接端盖和液压缸法兰的螺栓的拉伸量。进一步地，步骤1)包括以下步骤：1.1)在待检测的端盖上安装压力传感器和位移传感器，对压力传感器的接口进行密封；1.2)在液压缸一端的法兰上安装密封材料，然后使用粘贴有应变片的螺栓固定连接端盖和液压缸的法兰；1.3)向液压缸内装填液压介质；1.4)将活塞装入液压缸内，使活塞的液压盘与液压介质充分接触，排出过量的液压介质；1.5)将导向块装入液压缸内，使活塞的撞击柱穿过导向块后伸出于液压缸外部并去除活塞和导向块之间残留的液压介质；1.6)在活塞的撞击柱的对侧固定安装驱动装置。进一步地，步骤2)包括以下步骤：2.1)关闭阀门，通过充气口向驱动装置的气室内填充加压气体；2.2)关闭充气口，打开阀门，加压气体驱使撞块在发射管内加速移动；2.3)撞块脱离发射管后撞击活塞的撞击柱；2.4)在撞块的撞击下，活塞在液压缸内产生轴向移动。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术通过液压方法产生脉冲载荷，能够克服化爆加载实验准备周期长、火工品操作危险性高等问题；同时也降低了化爆实验平台建立所需的成本。(2)本专利技术通过使用“T型”的活塞和大截面、小长度的液压缸结构，使得产生的载荷脉宽达到10～103μs量级，峰值达到100MPa量级，一定条件下，本专利技术所述方法产生的脉冲载荷与化爆载荷效应相似。(3)本专利技术通过应变、位移等常见的测量手段，通过分析脉冲载荷下密封面的间隙变化，直接对端盖法兰的动态密封性能进行考核，测试方法简单且高效。避免了氦质谱检漏方法中使用的高成本的氦质谱检漏仪和大量的氦气，同时也避免了包裹氦罩、抽真空等复杂的操作。附图说明图1为本专利技术承压端盖法兰动态密封性能检测装置的较佳实施例结构示意图。图2为引线槽位置示意图。其中，附图标记如下：1-气室，2-阀门，3-发射管，4-撞块，5-活塞，6-导向块，7-液压缸，8-液压介质，9-螺栓，10-端盖，11-位移传感器，12-压力传感器，13-引线槽，14-撞击柱，15-液压盘。具体实施方式参见图1，本专利技术提供一种承压端盖法兰动态密封性能检测装置，其较佳实施例的结构主要包括液压缸7、活塞5和端盖10，液压缸7一端安装活塞5，液压缸7的另一端设置用于安装端盖10的法兰，端盖10通过螺栓9与法兰密封连接，另外还包括用于驱动活塞5的驱动装置。活塞5包括沿液压缸7轴向设置的撞击柱14和沿液压缸7径向设置的液压盘15，撞击柱14一端与液压盘15中心固定连接，撞击柱14的另一端伸出液压缸7外部。液压盘15与液压缸7的侧壁间隙配合，液压盘15与液压缸7的底面之间形成用于填充液压介质8的腔室。端盖10的中心设置有压力传感器12，端盖10与法兰之间设置有位移传感器11，用于连接端盖10和法兰的螺栓9上沿轴向粘贴有应变片。端盖10上还设置有用于引出应变片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种承压端盖法兰动态密封性能检测装置，其特征在于：包括液压缸、活塞和端盖，液压缸一端安装活塞，液压缸的另一端设置用于安装端盖的法兰，所述端盖通过螺栓与法兰相连，所述端盖和法兰之间设置密封结构；所述活塞包括沿液压缸轴向设置的撞击柱和沿液压缸径向设置的液压盘，所述撞击柱一端与液压盘中心固定连接，撞击柱的另一端伸出液压缸外部；所述液压盘与液压缸的侧壁间隙配合，液压盘与端盖之间形成用于填充液压介质的腔室；所述端盖的中心设置有压力传感器，端盖与法兰之间设置有位移传感器，用于连接端盖和法兰的螺栓上沿轴向粘贴有应变片，所述端盖上还设置有用于引出应变片导线的引线槽。

【技术特征摘要】
1.一种承压端盖法兰动态密封性能检测装置，其特征在于：包括液压缸、活塞和端盖，液压缸一端安装活塞，液压缸的另一端设置用于安装端盖的法兰，所述端盖通过螺栓与法兰相连，所述端盖和法兰之间设置密封结构；所述活塞包括沿液压缸轴向设置的撞击柱和沿液压缸径向设置的液压盘，所述撞击柱一端与液压盘中心固定连接，撞击柱的另一端伸出液压缸外部；所述液压盘与液压缸的侧壁间隙配合，液压盘与端盖之间形成用于填充液压介质的腔室；所述端盖的中心设置有压力传感器，端盖与法兰之间设置有位移传感器，用于连接端盖和法兰的螺栓上沿轴向粘贴有应变片，所述端盖上还设置有用于引出应变片导线的引线槽。2.根据权利要求1所述的承压端盖法兰动态密封性能检测装置，其特征在于：所述活塞的撞击柱与液压缸之间还安装有导向块，所述导向块的外壁与液压缸的侧壁紧密贴合，导向块的中心设置有供撞击柱穿过的通孔；所述导向块上还设置有一个或者多个供液压介质穿过的轴向通孔。3.根据权利要求1所述的承压端盖法兰动态密封性能检测装置，其特征在于：所述撞击柱与液压盘的固定端设置有倒角，所述撞击柱伸出液压缸外部的端部设置有渐细的过渡段。4.根据权利要求1所述的承压端盖法兰动态密封性能检测装置，其特征在于：还包括用于驱动活塞的驱动装置，所述驱动装置包括密闭的气室和与气室连通的发射管，气室与发射管之间设置有阀门；所述气室上设置有充气口，所述发射管内安装与发射管内壁间隙配合的撞块。5.根据权利要求4所述的承压端盖法兰动态密封性能检测装置，其特征在于：所述撞块的质量小于或者等于活塞的质量，撞块的硬度小于活塞的硬度。6.根据权利要求1-5中任一所述的承压端盖法兰动态密封性能检测装置，其特征在于：所述活塞的液压盘与液压缸的底面之间形成的腔室内安装有沿液压缸径向设置的滤波板...

【专利技术属性】
技术研发人员：程帅，刘文祥，师莹菊，张德志，李焰，陈博，唐仕英，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61