垫片密封性能检测工装的制作方法

1.本实用新型属于密封检测领域，特别是涉及一种垫片密封性能检测工装。


背景技术：

2.螺栓法兰连接是压力容器、承压设备和管道等应用最广泛的可拆式连接，是一个包括垫片、法兰、螺栓的复杂机械系统。而垫片不仅是螺栓法兰连接的核心，而且在现今减少污染排放的严峻环保形势下，碳达峰、碳中和的时代背景中，更显其关键作用。
3.一些垫片因其具有压缩回弹性能，能够起到密封作用，在压力容器、承压设备和管道螺栓法兰连接中经常被使用，例如金属包覆垫片、金属波形垫片和金属缠绕垫片等具有压缩回弹性能的垫片。法兰结构在与垫片压紧过程中，若垫片压缩量过大，就会导致压溃失效泄漏；若垫片压缩量不够，无法真正起到密封作用。而不同规格、数量的螺栓要在螺栓法兰垫片结构中实现密封需要的扭矩相差很大。若螺栓预紧力偏小，则垫片可能在高压工况中无法实现密封效果；若螺栓预紧力偏大，则可能导致螺栓发生塑性变形而导致强度降低，螺纹锁死甚至断裂。因此，合理选择预紧力即螺栓扭矩对垫片密封性能至关重要，而目前螺栓扭矩对垫片密封性能的影响检测困难。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种垫片密封性能检测工装，用于解决现有技术中垫片密封性能检测不便的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种垫片密封性能检测工装，包括通过锁紧件可拆卸连接的上压板和下压板，所述上压板与下压板之间形成介质通道，所述上压板上开设有与介质通道连通的介质入口，所述介质通道内安装有内侧限位块和外侧限位块，所述外侧限位块围设在所述内侧限位块的外周，并与内侧限位块之间形成用于置放垫片的容纳腔，所述容纳腔围设在介质入口的外围，调节锁紧件使上压板和下压板形成的预紧力通过与介质通道内壁密封配合的压块传递至容纳腔内的垫片上；还包括介质泄漏量检测装置，用于检测介质流经垫片后的泄漏量。
6.本实用新型的有益效果是：上压板、下压板、外侧限位块和内侧限位块相互配合模拟垫片的工作环境，实现垫片的密封性能检测，检测简单方便，并且外侧限位块与内侧限位块拆装方便，便于根据需求更换以适应不同规格的垫片的密封性检测。
7.可选地，所述下压板朝向上压板的一侧凹设有安装槽，所述上压板与所述安装槽之间的间隙为所述介质通道，所述内侧限位块和外侧限位块安装在所述安装槽内。
8.可选地，所述锁紧件包括螺栓和螺母，所述螺栓的下端穿过上压板后与下压板连接，所述螺母安装在螺栓的上端，旋转螺母调节上压板和下压板之间的预紧力。
9.可选地，所述上压板和下压板为法兰，所述法兰上设有用于安装螺栓的螺栓孔。
10.可选地，所述压块包括与上压板内壁密封配合的上压块和/或与下压板内壁密封配合的下压块。
11.可选地，所述上压块朝向容纳腔的一侧凸设伸入容纳腔内挤压垫片的第一凸起；所述下压块朝向容纳腔的一侧凸设有伸入容纳腔内挤压垫片的第二凸起。
12.可选地，所述上压块通过第一密封圈与所述上压板的内壁密封配合；所述下压块通过第二密封圈与所述下压板的内壁密封配合。
13.可选地，所述介质泄漏量检测装置包括装有水的水箱，所述下压板置于所述水箱内，所述上压板位于下压板的上方，水箱内的液面高度高于上压板的顶部或与上压板的顶部齐平。
14.可选地，所述介质入口的进气端安装有与其密封连接的进气接头，所述进气接头与高压气瓶连接。
15.可选地，所述上压板朝向安装槽的一侧凸设有第三凸起，所述第三凸起的外侧壁与内侧限位块的内侧壁贴合，所述安装槽朝向第三凸起的一侧凹设有与第三凸起对齐的凹槽。
16.采用上述可选地方案的有益效果是：外侧限位块、内侧限位块、上压块、下压块拆装更换方便，便于根据垫片规格快速更换，并且无需更换整个工装，降低了成本；还更够检测与垫片配合的法兰面粗糙度、内外径配合间隙、螺栓扭矩对垫片密封性能的影响，检测功能多样化；同一工装便能实现检测垫片不同压缩量对其密封性能的影响，在检测过程中能够快速找到泄漏位置及泄漏量，测量效果更加精准；垫片拆装操作简单方便，不易损伤垫片，拆装效率高。
附图说明
17.图1为本实用新型垫片密封性能检测工装第一实施例的结构示意图；
18.图2为图1中局部a的放大示意图；
19.图3为本实用新型垫片密封性能检测工装的第二实施例的局部放大示意图；
20.图4为本实用新型垫片密封性能检测工装的第三实施例的局部放大示意图。
21.零件标号说明
22.1-上压板；11-介质入口；12-进气接头；2-下压板；21-介质通道；3-外侧限位块；4-内侧限位块；5-上压块；6-下压块；7-水箱；71-水；81-第一密封圈；82-第二密封圈；91-螺栓；92-螺母；10-垫片。
具体实施方式
23.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
24.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
25.如图1至图4所示，在一些示例性实施例中，本实用新型的垫片密封性能检测工装，包括通过锁紧件可拆卸连接的上压板1和下压板2，上压板1与下压板2之间形成介质通道21，上压板1上开设有与介质通道21连通的介质入口11，介质通道21内安装有内侧限位块4和外侧限位块3，外侧限位块3围设在内侧限位块4的外周，外侧限位块3与内侧限位块4之间的间隙形成用于置放垫片10的容纳腔，容纳腔围设在介质入口11的外围，调节锁紧件使上压板1和下压板2形成的预紧力通过与介质通道21内壁密封配合的压块传递至容纳腔内的垫片10上，采用该结构设计使得由介质入口11通入的介质需要经过垫容纳腔才能排出，从而检测容纳腔内的垫片在工作时的密封性能；垫片密封性能检测工装还包括介质泄漏量检测装置，用于检测介质流经垫片10后的泄漏量。
26.如图1至图4所示，在一些示例性实施例中，下压板2朝向上压板1的一侧凹设有安装槽，上压板1与安装槽之间的间隙为介质通道21，内侧限位块4和外侧限位块3安装在安装槽内，内侧限位块4和外侧限位块3能够灵活拆装更换，形成不同尺寸的容纳腔，以便适应不同规格的垫片的检测，提高检测工装的通用性，降低成本。其中，内侧限位块4和外侧限位块3可以为筒状结构，内侧限位块与外侧限位块同轴设置，内侧限位块外侧壁与外侧限位块内侧壁之间的间隙形成环状的容纳腔，外侧限位块的外侧壁与安装槽的侧壁贴合。
27.如图1至图4所示，在一些示例性实施例中，锁紧件包括螺栓91和螺母92，螺栓91的下端穿过上压板1后与下压板2连接，螺母92安装在螺栓91的上端，旋转螺母92调节上压板1和下压板2之间的预紧力，拆装方便，便于根据需求调节螺栓的扭矩，以便检测同一规格垫片在不同螺栓扭矩、不同压缩量下的密封性能。
28.如图1至图4所示，在一些示例性实施例中，上压板1和下压板2可以为法兰，法兰上设有用于安装螺栓91的螺栓孔。其中，螺栓的下端可以与下压板螺纹连接，或者也可以直接与下压板焊接固定，以便旋转螺母时使得上压板和下压板能够靠拢增大挤压垫片的压紧力或远离减小挤压垫片的压紧力，调节螺栓扭矩操作更加简单方便，以便测试适合垫片的预紧力。通过简单的结构便可以检测螺栓扭矩对垫片压缩量、密封性能的影响，操作简单方便，装配效率高，降低了成本。
29.如图1至图4所示，在一些实施例中，压块包括与上压板1内壁密封配合的上压块5和/或与下压板2内壁密封配合的下压块6。即如图3所示，在一示例性实施例中，压块包括与上压板1内壁密封配合的上压块5；或者如图4所示，在一示例性实施例中，压块包括与下压板2内壁密封配合的下压块6；或者如图2所示，在一示例性实施例中，压块包括与上压板1内壁密封配合的上压块5和与下压板2密封配合的下压块6。
30.如图1和图2所示，在一示例性实施例中，压块包括与上压板1内壁密封配合的上压块5以及与下压板2密封配合的下压块6，上压块5朝向容纳腔的一侧凸设伸入容纳腔内挤压垫片10上表面的第一凸起，即上压块可以呈t型结构；下压块6朝向容纳腔的一侧凸设有伸入容纳腔内挤压垫片10下表面的第二凸起，即下压块可以呈倒t型结构。下压块6安装在安装槽内并通过第二密封圈82与下压板2密封配合，避免介质从下压块和下压板之间的装配间隙泄漏而影响密封性检测效果，上压块5通过第一密封圈81与上压板1密封配合，避免介质从上压块与上压板之间的装配间隙泄漏而影响密封性检测效果。检测垫片压缩量与密封性能的关系时，外侧限位块3和内侧限位块4的底部与下压块贴合，外侧限位块3和内侧限位块4的顶部与上压块贴合，即垫片到达最大压缩位置，采用该结构设计以便控制上压块和下
压块对垫片的最大压缩量，避免过渡施压而压坏垫片。通过采用可拆卸更换的内侧限位块、外侧限位块、上压块和下压块，便于检测密封面粗糙度、垫片压缩量、垫片内外径间隙等不同因素对垫片密封性能的影响，功能多样化，拆装方便，不易损伤垫片，而且只需通过更换内侧限位块、外侧限位块、上压块和下压块便能实现不同规格垫片密封性能测试，成本低。
31.如图1和图2所示，在一示例性实施例中，可以根据垫片的内径和外径选择与其对应的内侧限位块和外侧限位块，以使垫片的外侧与外侧限位块的内侧之间的间隙为第一预设间隙d1，垫片的内侧与内侧限位块的外侧之间的间隙为第二预设间隙d2。其中，第一预设间隙d1为垫片3初始状态未受压时与外侧限位块4之间的间隙，垫片在受压过程中第一预设间隙逐渐变小，垫片受压变形后垫片与外侧限位块之间的最终间隙值小于或等于第一预设间隙；初始状态时，第一预设间隙d1可以为0mm-2mm，例如可以为0mm、1mm、1.5mm或2mm等数值中的任一数值，可以根据垫片的变形需求以及垫片变形后与外侧限位块之间的最终间隙值要求更换内径尺寸符合要求的外侧限位块即可；具体地，例如第一预设间隙d1为0mm，变形后最终间隙值为0mm，或者第一预设间隙d1为2mm，变形后最终间隙值为1mm或0mm。第二预设间隙d2为垫片3初始状态未受压时与内侧限位块3之间的间隙，垫片在受压过程中第二预设间隙逐渐变小，垫片受压变形后垫片与内侧限位块之间的最终间隙值小于或等于第二预设间隙；初始状态时，第二预设间隙d2可以为0mm-2mm，例如可以为0mm、0.5mm、1mm或2mm等数值中的任一数值，可以根据垫片的变形需求以及垫片变形后与内侧限位块之间的最终间隙值要求更换外径尺寸符合要求的内侧限位块即可；具体地，例如第二预设间隙d2为0mm，变形后最终间隙值为0mm，或者第二预设间隙d2为1mm，变形后最终间隙值为0.5mm或0mm。更换操作简单方便，通过更换不同规格的外侧限位块和内侧限位块以便调节垫片内外扩张量，从而检测不同内外间隙对密封性能的影响情况。
32.如图3所示，在一示例性实施例中，压块包括与上压板1内壁密封配合的上压块5，上压块5朝向容纳腔的一侧凸设伸入容纳腔内挤压垫片10上表面的第一凸起，即上压块可以呈t型结构。上压块5通过第一密封圈81与上压板1的内壁密封配合，避免介质从上压块与上压板之间的装配间隙泄漏而影响密封性检测效果。检测垫片压缩量与密封性能的关系时，外侧限位块3、内侧限位块4以及垫片10的底部与下压板贴合，外侧限位块3、垫片和内侧限位块4的顶部与上压块贴合，垫片的外侧壁与外侧限位块的内侧壁之间留有间隙，该间隙为第一预设间隙，第一预设间隙可以为0～2mm，垫片的内侧壁与内侧限位块的外侧之间留有间隙，该间隙为第二预设间隙，第二预设间隙可以为0～2mm，采用该结构设计以便控制上压块对垫片的最大压缩量，避免过渡施压而压坏垫片。
33.如图4所示，在一示例性实施例中，压块包括与下压板2内壁密封配合的下压块6，下压块6朝向容纳腔的一侧凸设有伸入容纳腔内挤压垫片10下表面的第二凸起，即下压块可以呈倒t结构。下压块6安装在安装槽内并通过第二密封圈82与下压板2密封配合，避免介质从下压块和下压板之间的装配间隙泄漏而影响密封性检测效果。检测垫片压缩量与密封性能的关系时，外侧限位块3、内侧限位块4以及垫片10的顶部与上压板贴合，外侧限位块3、垫片和内侧限位块4的底部与下压块贴合，垫片的外侧壁与外侧限位块的内侧壁之间留有间隙，该间隙为第一预设间隙，第一预设间隙可以为0～2mm，垫片的内侧壁与内侧限位块的外侧壁之间留有间隙，该间隙为第二预设间隙，第二预设间隙可以为0～2mm，采用该结构设计以便控制上压块对垫片的最大压缩量，避免过渡施压而压坏垫片。
34.如图1所示，在一些示例性实施例中，介质泄漏量检测装置包括装有水71的水箱7，下压板2置于水箱7内，上压板1位于下压板2的上方，水箱7内的液面高度高于上压板1的顶部或与上压板1的顶部齐平，使得液面能够完全浸没上压板与下压板之间介质流出位置，以便准确观察介质泄漏情况。在本实施例中，介质可以为气体介质，通过观察液面冒出气泡的大小和位置以确定垫片的泄漏情况和泄漏位置。通过装有水的水箱进行检测介质的泄漏量，压力介质可以采用空气或某些工况气体，无需使用氦气和氦质谱仪，既更加贴近真实工况，又降低了成本。
35.如图1所示，在一些示例性实施例中，介质入口11的进气端安装有与其密封连接的进气接头12，进气接头12与高压气瓶连接，以便连续稳定的输入气体。在本实施例中，进气接头12可以通过焊接方式与介质入口11密封连接，避免气体在输送过程中外漏。
36.如图1所示，在一些示例性实施例中，上压板1朝向安装槽的一侧凸设有第三凸起，第三凸起的外侧壁与内侧限位块4的内侧壁贴合，安装槽朝向第三凸起的一侧凹设有与第三凸起对齐的凹槽。采样该结构设计，即提供了调节预紧力的操作空间，第三凸起与凹槽配合还能起到导向作用，使得上压板和下压板在相向运动或背向运动时更加平稳，并且避免外侧限位块和内侧限位块在安装槽内移动，提高检测过程的稳定性和可靠性，保证检测效果的准确性。
37.其工作过程为：将完成垫片装入的上压板和下压板放入水箱中，向水箱内注水，使得水液面高度高于上压板顶部或与上压板顶部平齐，避免气泡沿螺栓缝隙外漏而无法检测。通入高压介质，先保压10分钟，观察上压板和下压板的周围是否有气泡冒出，如有气泡，记录气泡数量与冒出位置。检验结束后，取出检测后垫片，分析垫片泄漏原因。
38.本实用新型的垫片密封性检测工装，通过利用内侧限位块、外侧限位块、上压块、下压块等自身零部件加工精度及装配精度来保证垫片压缩量的均匀性和准确性，避免受到位移传感器的数量和传感自身准确度的影响，既简化了结构降低了成本，又提高了测试的准确度；并且通过更换内侧限位块、外侧限位块、上压块、下压块便能实现垫片内外径间隙、垫片压缩量、垫片密封面粗糙度等多方面因素对垫片密封性的影响，检测功能多样化。
39.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。