一种密封环错动的密封性试验装置及方法与流程

1.本发明涉及密封环密封性测试技术领域，具体涉及一种密封环错动的密封性试验装置及方法。


背景技术：

2.高温气冷堆蒸汽发生器壳体主法兰在温度、压力载荷变化过程中，法兰密封面间设置的金属o型密封环会出现错动，错动现象在启堆、停堆过程中反复出现，对金属o型密封环的密封性有着不利影响。目前，密封检测装置无法检测o型密封环错动的密封性能，不能准确评估o型密封环的使用寿命。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中缺少o型密封环错动的密封性检测装置、不能准确评估使用寿命的缺陷，从而提供一种密封环错动的密封性试验装置及方法。
4.为了解决上述问题，本发明提供了一种密封环错动的密封性试验装置，包括：
5.相对设置的第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和第二法兰之间设有待测密封环的放置空间，所述第一法兰或第二法兰上设有检测孔；
6.加压结构，与所述第一法兰或第二法兰连接；
7.施力结构，设于所述第一法兰或第二法兰的侧面，用于对所述第一法兰或第二法兰施加作用力，以使所述第一法兰和第二法兰之间发生错动；
8.检测仪，与所述检测孔相连。
9.可选地，所述施力结构包括对称设置的一对。
10.可选地，所述施力结构为液压缸，所述液压缸具有垂直于所述第一法兰或第二法兰轴向延伸设置的顶紧机构。
11.可选地，还包括限位环，所述限位环套接于所述待测密封环的外周面，所述放置空间形成在所述限位环中。
12.可选地，所述第二法兰的外周还套设有固定块。
13.可选地，还包括与放置空间内的空间连通的抽真空结构。
14.可选地，还包括位移计，所述位移计与所述第一法兰或第二法兰的侧面抵接。
15.还提供了一种密封环错动的密封性试验方法，包括：
16.对待测密封环施加第一压力，进行第一次气密性检测；泄压至第二压力并保压后，驱动待测密封环两侧的第一法兰或第二法兰移动，使二者发生错位，进行第二次气密性检测；重复上述步骤，直至泄漏率达到预定值，记录第一法兰或第二法兰的移动次数。
17.可选地，进行第二次气密性检测时第一法兰和第二法兰之间的错位位移量大于后续检测时的错位位移量。
18.本发明技术方案，具有如下优点：
19.1.本发明提供的密封环错动的密封性试验装置，包括相对设置的第一法兰和第二法兰，第一法兰和第二法兰之间设有待测密封环的放置空间，第一法兰或第二法兰上设有检测孔；加压结构与第一法兰或第二法兰连接；施力结构设于第一法兰或第二法兰的侧面，用于第一法兰或第二法兰施加作用力，以使第一法兰和第二法兰间发生错动；检测仪与检测孔相连。检测时，第一法兰与第二法兰间的放置空间用于放置待测密封环，由加压结构通过第一法兰或第二法兰施加压力，使待测密封环受到一定压力，再由施力结构对第一法兰或第二法兰的侧面施加作用力以使第一法兰和第二法兰间发生错动，检测仪检测法兰内部空间的气体状态。通过加压结构和施力结构以模拟待测密封环的真实工况，通过接近于真实工况的模拟，模拟出高温气冷堆蒸汽发生器壳体主法兰在温度、压力载荷变化下的法兰密封面间设置的待测密封环出现的错动现象，从而准确地评估出待测密封环在真实工况下的使用寿命，为后续的维护提供参考，整个试验装置操作过程简单、方便，具有真实度高、准确度高的优点。
20.2.本发明提供的密封环错动的密封性试验装置，施力结构包括对称设置的一对，施力结构为液压缸，液压缸具有垂直于第一法兰或第二法兰轴向延伸设置的顶紧机构。顶紧机构抵接在第一法兰或第二法兰的侧面、沿垂直第一法兰或第二法兰轴向设置，以使第一法兰或第二法兰间出现错动带动待测密封环出现错动，液压缸作为施力结构具有稳定性好、推力大、成本低的优点，对称设置的施力结构以使第一法兰或第二法兰进行往复移动，从而模拟出待测密封环在真实工况下的反复错动。
21.3.本发明提供的密封环错动的密封性试验装置，还包括限位环，限位环套接于待测密封环的外周面，放置空间形成在限位环中，以在限位环中限制待测密封环的移动，便于加压结构施加给第一法兰或第二法兰压力以压缩待测密封环，施力机构施加给第一法兰或第二法兰作用力以在第一法兰和第二法兰间发生错动。同时，限位环还可避免出现错动量过大的问题，保证整个试验过程中人员的安全性，还可更好地模拟真实工况。
22.4.本发明提供的密封环错动的密封性试验装置，第二法兰的外周还套设有固定块，固定块的设置以固定第二法兰的位置，避免第二法兰发生大的错动。
23.5.本发明提供的密封环错动的密封性试验装置，还包括与放置空间内的空间连通的抽真空结构，抽真空用于抽取放置空间内的空气形成真空环境，便于检测仪进行检测。
24.6.本发明提供的密封环错动的密封性试验装置，还包括位移计，位移计与第一法兰或第二法兰的侧面抵接，位移计以精确测量和记录第一法兰和第二法兰间的错动距离。
25.7.本发明提供的密封环错动的密封性试验方法，对待测密封环施加第一压力，进行第一次气密性检测；泄压至第二压力并保压后，驱动待测密封环两侧的第一法兰或第二法兰移动，使二者发生错位，进行第二次气密性检测；重复上述步骤，直至泄漏率达到预定值，记录第一法兰或第二法兰的移动次数，通过反复“施压、泄压”，检测泄漏率以得到法兰失效的次数、具有步骤严谨的优点。同时，进行第二次气密性检测时第一法兰和第二法兰之间的错位位移量大于后续检测时的错位位移量，以使密封环错动的情形符合真实工况。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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
附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
27.图1为本发明的实施方式中提供的密封环错动的密封性试验装置的示意图；
28.图2为本发明的实施方式中提供的密封环错动的密封性试验装置的结构示意图。
29.附图标记说明：1、加压结构；2、下台面；3、上台面；4、导向柱；5、操作台；6、控制器；7、固定块；8、位移计；9、施力结构；10、顶紧机构；11、第一法兰；12、待测密封环；13、限位环；14、第二法兰；15、抽真空结构；16、检测仪。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.如图2所示的密封环错动的密封性试验装置的一种具体实施方式，用于高温气冷堆蒸汽发生器壳体主法兰密封面处金属o型密封环的错动密封检验，包括：相对设置的第一法兰11和第二法兰14，与第一法兰11连接的加压结构1，设于第一法兰11侧面的施力结构9。具体的，加压结构1为试验压力机。
35.如图1所示，试验压力机的下台面2上放置有第二法兰14，第二法兰14的上面设有第一法兰11，第一法兰11的上方与试验压力机的上台面3。通过控制器6控制操作台5传递信号给试验压力机，试验压力机通过导向柱4实现上台面3和下台面2间的相对运动，操作台5控制试验压力机施加给待测密封环12的力的数值大小。还可通过控制器6控制操作台5，以控制施力结构9实现第一法兰11和第二法兰14间的相对错动。具体的，控制器6为电脑。
36.如图2所示，试验压力机的上台面3和下台面2之间设有密封性试验装置，相对设置的第一法兰11和第二法兰14，第一法兰11和第二法兰14间设有限位环13，限位环13套接在待测密封环12的外周面，第一法兰11和第二法兰14间设置的放置空间形成在限位环13中。为便于检测待测密封环12在第一法兰11和第二法兰14间形成空间的密封性，第二法兰14内设有与放置空间连通的抽真空结构15。具体的，抽真空结构15为抽真空管道。检测孔设于抽真空管道的出口处，检测仪16与检测孔连接。具体的，检测仪16为氦质谱检漏仪。第二法兰
14与试验压力机的底座连接，第二法兰14的外周套设有固定块7。
37.如图2所示，为使第一法兰11和第二法兰14间发生相对错动，在第一法兰11的两侧对称设置有一对施力结构9。具体的，施力结构9为液压缸，液压缸的缸体竖直固定在底座上，缸体上部具有垂直于第一法兰11轴向延伸的顶紧机构10。为测量第一法兰11和第二法兰14间的位移错动量，第一法兰11的侧面抵接有位移计8。具体的，位移计8为百分表。
38.具体实施过程中：
39.清洁试验压力机、限位环13、待测密封环12的表面；
40.开启试验压力机进行校平，校平载荷为20kn；
41.试验前，对待测密封环12、限位环13等尺寸进行测量并记录；
42.安装待测密封环12，保持第一法兰11、第二法兰14和待测密封环12同心，第一法兰11和第二法兰14合盖后严禁相对错动；
43.安装氦质谱检漏仪、顶紧机构10和百分表；
44.调整压力控制参数、抽取空气至真空状态，设置以下试验程序：
45.1)通过试验压力机对第一法兰11施加1085kn压缩载荷，载荷加载速率8kn/s，保压20min，开启氦质谱检漏仪检测气密性，记录泄漏率数据；(试验过程中，氦质谱检漏仪保持常开，处于待检漏状态)；
46.2)降低压缩载荷至480kn，载荷卸载速率8kn/s，保压20min，错位移动使第一次的错位位移量在1.4－1.5mm之间、优选为1.45mm，即，第一法兰11向左错动1.45mm，记录泄漏率数据；
47.3)再次通过试验压力机对第一法兰11施加1085kn压缩载荷，载荷加载速率8kn/s，保压20min，检测气密性，记录泄漏率数据；
48.4)降低压缩载荷至480kn，载荷卸载速率8kn/s，保压20min，错位移动使错位位移量在－0.15mm，即，第一法兰11向右错动0.15mm，记录泄漏率数据；
49.5)再次通过试验压力机对第一法兰11施加1085kn压缩载荷，载荷加载速率8kn/s，保压20min，检测气密性，记录泄漏率数据；
50.6)降低压缩载荷至480kn，载荷卸载速率8kn/s，保压20min，错位移动使错位位移量在0.15mm，即，第一法兰11向左错动0.15mm，记录泄漏率数据，记录第一法兰11和第二法兰14间相对错动的次数；
51.循环程序3)－6)，记录泄漏率数据直至密封性失效(即泄漏率≥10
－5
pa
·
m3/s)，记录错动的次数。
52.7)载荷卸载至0kn，卸载速率为8kn/s。
53.本发明具有操作简单方便、安全可靠，试验方案步骤严谨的优点，部分试验条件比实际工况更为保守，能够模拟o型密封环的真实服役状态，对于o型密封环经受反复错动后的密封性能的变化情况能够做出合理的评估。
54.作为替代的实施方式，检测仪16还可为真空度检测仪。
55.作为替代的实施方式，位移计8还可为激光位移传感器、光电位移传感器等。
56.作为替代的实施方式，施加载荷、载荷加载与卸载速率、保压时间、错位位移量和泄漏率数据并不局限于上述数值。
57.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对
于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。