一种应用于密封垫片的密封性能测试装置

1.本实用新型涉及密封技术领域，特别涉及一种应用于密封垫片的密封性能测试装置。


背景技术：

2.法兰接头在石油化工和航空航天领域使用非常广泛。
3.法兰接头的密封质量取决于安装的密封垫片的性能。密封垫片的种类繁多，其中，金属缠绕式密封垫片由于密封性能良好，在静密封场合得到应用广泛。然而，严苛工况下的金属缠绕式密封垫片密封性能随着服役时间的增长，垫片会发生金属蠕变和压缩回弹性能的降低，产成密封泄漏现象，造成密封失效的概率大大增加。
4.目前，密封垫片的密封性能测试装置较少，按照常规的有限元方法进行垫片泄漏率的模拟计算，都缺少实际试验验证，因此，对检测密封垫片密封性能的需求与日俱增。
5.在现有技术中，试验方法采用的基本原理是一样的，均是按照密封性能试验gb/t 12385-2008进行，即通过试验机将垫片夹紧后，注入一定压力，通过压力传感器检测压力变化情况，从而实现对密封性能的判定。然而，压缩回弹性能对垫片的密封性能有着非常大的影响，现有技术仅测试了密封垫片在静压环境下的密封性能，而在实际工况中，垫片的密封性能随着工况的变化也有大幅的变化，尤其是外界压力、环境温度等，所以只考虑垫片本身的静压密封性能来估计垫片的服役时间与实际情况存在较大差距，测试精度不够高，测试结果不够全面。
6.因此，如何提高密封垫片的密封性能测试结果可靠性，确保测试结果更加紧贴实际工况，是本领域技术人员面临的技术问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种应用于密封垫片的密封性能测试装置，能够提高密封垫片的密封性能测试结果可靠性，确保测试结果更加紧贴实际工况。
8.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种应用于密封垫片的密封性能测试装置，包括测试主机、设置于所述测试主机上的支撑板、设置于所述测试主机上的主压板、设置于所述测试主机上并与所述主压板动力连接的驱动部件、与所述测试主机相连的保压机构、安装于所述测试主机上的测试控制单元、设置于所述测试主机上并与所述测试控制单元信号连接的压力传感器；
9.所述支撑板与所述主压板正对设置，且两者的正对端面之间开设有充气空腔，所述保压机构用于对所述充气空腔进行测试前保压，所述驱动部件用于驱动所述主压板将测试工件压紧在所述支撑板的正对端面上，所述测试控制单元用于控制所述驱动部件对所述主压板施加冲击载荷，所述压力传感器用于检测所述充气空腔的气压。
10.优选地，所述支撑板和/或所述主压板内设置有加热部件，以在测试过程中对测试工件加热。
11.优选地，所述支撑板与所述主压板均为热的良导体。
12.优选地，还包括设置于所述测试主机上并与所述测试控制单元信号连接的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述充气空腔的温度。
13.优选地，还包括设置于所述测试主机上并与所述测试控制单元信号连接的载荷传感器，所述载荷传感器用于检测所述驱动部件对所述主压板施加的载荷。
14.优选地，所述充气空腔开设于所述支撑板的正对端面上。
15.优选地，所述充气空腔开设于所述主压板的正对端面上。
16.优选地，所述充气空腔包括开设于所述支撑板的正对端面上的下半腔，以及开设于所述主压板的正对端面上的上半腔。
17.优选地，所述保压机构包括储气罐、与所述储气罐连通的输气管、设置于所述输气管上的控制阀，所述输气管的末端与所述充气空腔连通。
18.优选地，所述测试主机包括机体、设置于所述机体上的下固定梁、立设于所述下固定梁上的若干根支撑柱、连接于各所述支撑柱顶端的上固定梁，所述驱动部件设置于所述上固定梁上，所述支撑板设置于所述下固定梁上。
19.本实用新型所提供的应用于密封垫片的密封性能测试装置，主要包括测试主机、支撑板、主压板、驱动部件、测试控制单元、压力传感器、充气空腔。其中，测试主机为本装置的主体部件，主要用于安装和承载其余零部件，同时为测试工件提供测试场所。支撑板设置在测试主机上，主要用于通过支撑面安装测试工件。主压板也设置在测试主机上，并与支撑板保持互相正对状态，主要用于在驱动部件的动力驱动下压紧到支撑板的支撑面(即正对端面)上，以将测试工件压紧。驱动部件设置在测试主机上，并与主压板形成动力连接，主要用于对主压板输出载荷，使得主压板与支撑板互相压紧。充气空腔开设在支撑板与主压板的正对端面之间，保压机构与测试主机相连，主要用于对该充气空腔进行测试前充气保压，以使充气空腔保持在预定压力。压力传感器设置在测试主机上，并与测试控制单元保持信号连接，主要用于检测充气空腔的压力变化。测试控制单元安装在测试主机上，主要用于控制驱动部件的运行状态，使得驱动部件在测试过程中对主压板施加冲击载荷，以使测试工件产生压缩回弹。如此，在测试过程中，通过压力传感器对充气空腔的气压检测，使得测试控制单元能够根据充气空腔的气压变化计算测试工件的密封性能，同时，在测试过程中，驱动部件对主压板施加冲击载荷，使得测试工件产生压缩回弹，模拟了实际工况中密封垫片受到的外界压力工况，因此，本实用新型所提供的应用于密封垫片的密封性能测试装置，能够提高密封垫片的密封性能测试结果可靠性，确保测试结果更加紧贴实际工况。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
22.图2为测试主机的局部结构示意图。
23.其中，图1—图2中：
24.测试工件—a；
25.测试主机—1，支撑板—2，主压板—3，驱动部件—4，保压机构—5，测试控制单元—6，压力传感器—7，充气空腔—8，温度传感器—9，载荷传感器—10；
26.机体—11，下固定梁—12，支撑柱—13，上固定梁—14，储气罐—51，输气管—52，控制阀—53，下半腔—81，上半腔—82。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
28.请参考图1，图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
29.在本实用新型所提供的一种具体实施方式中，应用于密封垫片的密封性能测试装置主要包括测试主机1、支撑板2、主压板3、驱动部件4、测试控制单元6、压力传感器7、充气空腔8。
30.其中，测试主机1为本装置的主体部件，主要用于安装和承载其余零部件，同时为测试工件a提供测试场所。
31.支撑板2设置在测试主机1上，主要用于通过支撑面安装测试工件a。
32.主压板3也设置在测试主机1上，并与支撑板2保持互相正对状态，主要用于在驱动部件4的动力驱动下压紧到支撑板2的支撑面(即正对端面) 上，以将测试工件a压紧。
33.驱动部件4设置在测试主机1上，并与主压板3形成动力连接，主要用于对主压板3输出载荷，使得主压板3与支撑板2互相压紧。
34.充气空腔8开设在支撑板2与主压板3的正对端面之间，保压机构5与测试主机1相连，主要用于对该充气空腔8进行测试前充气保压，以使充气空腔8保持在预定压力。
35.压力传感器7设置在测试主机1上，并与测试控制单元6保持信号连接，主要用于检测充气空腔8的压力变化。
36.测试控制单元6安装在测试主机1上，主要用于控制驱动部件4的运行状态，使得驱动部件4在测试过程中对主压板3施加冲击载荷，以使测试工件a产生压缩回弹。
37.如此，在测试过程中，通过压力传感器7对充气空腔8的气压检测，使得测试控制单元6能够根据充气空腔8的气压变化计算测试工件a的密封性能，同时，在测试过程中，驱动部件4对主压板3施加冲击载荷，使得测试工件a产生压缩回弹，模拟了实际工况中密封垫片受到的外界压力工况。
38.综上所述，本实施例所提供的应用于密封垫片的密封性能测试装置，能够提高密封垫片的密封性能测试结果可靠性，确保测试结果更加紧贴实际工况。
39.在本实用新型所提供的另一种具体实施方式中，考虑到密封垫片的密封性能受环境温度影响较大，且在实际工况中，部分密封垫片的工作环境较恶劣，环境温度较高，密封垫片的密封性能变化较大，针对此，本实施例中增设了加热部件。具体的，该加热部件设置在支撑板2内，或者设置在主压板3 内，或者同时设置在支撑板2内及主压板3内，该加热部件主要用于对支撑板2或主压板3进行加热，使得支撑板2或主压板3达到预定温度，比如 10
～500℃等。如此设置，当测试进行时，加热部件为支撑板2或主压板3进行加热，从而使测试工件a工作于高温环境下，实现对密封垫片的高温环境下的密封性能测试。
40.一般的，该加热部件主要采用电阻盘中材质为铁铬铝合金的电加热丝，电阻盘的材质通常为95瓷，电阻盘通过热传递的方式分别对支撑板2和主压板3进行加热。并且，电阻盘采用四圈加热丝分别为支撑板2和主压板3进行加热，在提高了加热效率的同时，保证了支撑板2和主压板3的加热均匀性。同时，支撑板2和主压板3均采用性能优良的k465高温合金来制作，此合金制成品能够长时间在1050℃以下服役，能够满足此测试装置高温试验要求。
41.为提高热传递效率，本实施例中，支撑板2和主压板3均为热的良导体，比如金属等。
42.为保证测试工件a精确地工作于预设温度环境，本实施例中增设了温度传感器9。具体的，该温度传感器9设置在测试主机1上，并与测试控制单元 6保持信号连接，主要用于检测充气空腔8的温度。如此设置，测试控制单元 6即可根据温度传感器9的检测数据来控制前述加热部件的加热状态。
43.另外，为便于测量测试工件a的压缩回弹率，本实施例还在支撑板2和主压板3上焊有不锈钢引伸杆，同时将两支光栅位移传感器通过支架、陶瓷杆与引伸杆固定，并对称放置。当测试主机1工作时，主压板3上的光栅位移传感器随主压板3的轴向移动而同步移动，从而与支撑板2上的光栅位移传感器顶端发生接触，实现测试工件a的变形测量，进而计算密封垫片的压缩回弹率。
44.此外，考虑到驱动部件4需要对主压板3施加一定冲击载荷，并保持一定压力，为提高施加载荷的精确性，本实施例中增设了载荷传感器10。具体的，该载荷传感器10设置在测试主机1上，并与测试控制单元6保持信号连接，主要用于检测驱动部件4对主压板3施加的载荷。一般的，驱动部件4 对主压板3施加的静压载荷，可维持在5～500kn内，同时，冲击载荷的加载速度通常在0～10kn/s内。
45.在关于充气空腔8的一种可选实施例中，该充气空腔8具体开设在支撑板2的支撑面上，即支撑板2的与主压板3正对的端面上，一般的，由于主压板3设置在测试主机1的顶端，而支撑板2设置在测试主机1的底端，因此，充气空腔8具体可开设在支撑板2的顶面上。
46.在关于充气空腔8的另一种可选实施例中，该充气空腔8具体开设在主压板3的与支撑板2正对的端面上，如前所述，该充气空腔8具体可开设在主压板3的底面上。
47.在关于充气空腔8的又一种可选实施例中，该充气空腔8为分体式结构，并同时开设在主压板3和支撑板2上，具体的，该充气空腔8包括下半腔81 和上半腔82。其中，下半腔81开设在支撑板2的支撑面上，而上半腔82开设在主压板3的底面上，两者互相正对，当主压板3压紧支撑板2时，下半腔81与上半腔82互相合围形成一个完整的充气空腔8。
48.在关于保压机构5的一种可选实施例中，该保压机构5主要包括储气罐 51、输气管52和控制阀53。其中，储气罐51主要用于储存一定量的压缩气体，比如高纯度氮气等，而输气管52的一端管口与储气罐51连通，输气管 52的另一端管口与充气空腔8连通，如此使得压缩气体能够从储气罐51中流动至充气空腔8中。控制阀53设置在输气管52上，主要用于控制输气管52 内的气体流量、气体压力等参数。一般的，压缩气体的压力最高可达10mpa。此外，保压机构5还可包括缓冲罐等部件。
49.如图2所示，图2为测试主机1的局部结构示意图。
50.在关于测试主机1的一种可选实施例中，该测试主机1主要包括机体11、下固定梁12、支撑柱13和上固定梁14。其中，机体11为测试主机1的主体结构，下固定梁12设置在机体11的下部分区域，支撑柱13立设在下固定梁 12上，一般同时设置有多根，比如4等，而上固定梁14连接在各根支撑柱 13的顶端，并与下固定梁12保持正对。相应的，驱动部件4具体设置在上固定梁14上，而支撑板2设置在下固定梁12上。
51.此外，测试主机1是一种功能先进的试验仪器，其上通常还配置有油泵电机、电液比例伺服阀、溢流阀、电气拖动部分等组成的伺服液压源单元，在测试过程中，利用测试主机1可通过综合计算机数字控制、宽调速范围比例伺服阀等先进技术，组成全数字式闭环调速控制系统，实现试验过程的自动化、精确测量与控制。
52.不仅如此，在测试主机1上还搭载有人机交互界面，以使工作人员进行人工控制，控制软件将压缩回弹性能试验和泄漏率测量试验等参数集成于一体，可根据试验需求进行自定义设置，试验过程中能随时通过实时曲线界面观测力-位移，力-时间，力-变形，变形-时间曲线，界面功能齐全，一目了然，便于操作。
53.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。