CN103123311A - 一种用于陶瓷管的耐压检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于陶瓷管的耐压检测设备，包括一箱体、测试夹具及增压系统。所述箱体的上部设置一测试腔，该测试腔的内部设有底座及框架，所述底座安装在所述测试腔的底板上；所述框架呈U形结构，它固定在所述底座的上端，该框架的两侧臂的上部分别安装一轴承，该框架的底壁中央开设一螺纹通孔，在该螺纹通孔中连接一螺杆和螺母；所述测试夹具通过所述轴承活动连接在所述框架上并可通过所述螺杆和螺母固定；所述增压系统连接在所述测试夹具上。本发明的耐压检测设备能适应不同种类的陶瓷管的耐静压强度及耐爆破压力测试要求，能快速、准确地进行测试、筛选，剔除其中有缺陷的，保证批量陶瓷管的强度。

Description

一种用于陶瓷管的耐压检测设备

技术领域

本发明涉及一种用于陶瓷管的耐压检测设备。

背景技术

随着技术与经济的飞速发展，某些特种功能性应用的陶瓷管制品如钠硫电池用β-氧化铝电解质陶瓷管、燃料电池用氧化锆陶瓷管、焦炉煤气副产品氧化重整制氢装置上所用的BCFN（一种合成的特种多晶化合物）透氧膜复合介质陶瓷管等等的市场需求越来越大。这些特种陶瓷管的普遍特点：一是要求的制品为薄壁一端封闭另一端开口且长径比大于5；二是陶瓷管应用的环境要求高，一般都要在中高温度下进行工作并且需要反复升降温，且受机械应力作用；三是陶瓷管的内外都是活性很高的物质，一旦陶瓷管发生破裂容易引起灾难性的后果；四是这些特种陶瓷管的制备工艺复杂，在制备时不可避免地会产生各种缺陷，这些缺陷目前也较难检测。

传统的陶瓷材料的强度测试方法主要包括：弯曲测试，拉伸测试，断裂韧性测试等，这些测试都是在专门的试样上进行的破坏性测试，可以反应陶瓷材料本身的力学特性。但在实际陶瓷制备过程中，难以避免引入各种杂质和缺陷，对于成品的管状陶瓷材料，目前国内没有合适的强度检测手段，只能制成样品测试或对成品进行破坏性测试，无法合理的对陶瓷管装制品进行量化的筛选。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于陶瓷管的耐压检测设备，它能适应不同种类的成品陶瓷管的耐静压强度及耐爆破压力测试要求，能快速、准确地进行测试、筛选，剔除其中有缺陷的，保证批量陶瓷管的强度。

实现上述目的的技术方案是：一种用于陶瓷管的耐压检测设备，包括一箱体、测试夹具及增压系统，其中，所述箱体的上部设置一测试腔，该测试腔的内部设有底座及框架，所述底座安装在所述测试腔的底板上；所述框架呈U形结构，它固定在所述底座的上端，该框架的两侧臂的上部分别安装一轴承，该框架的底壁中央开设一螺纹通孔，在该螺纹通孔中连接一螺杆和螺母；所述测试夹具通过所述轴承活动连接在所述框架上并可通过所述螺杆和螺母固定；所述增压系统连接在所述测试夹具上。

上述的用于陶瓷管的耐压检测设备，所述测试夹具包括底盖、护套、皮囊、芯轴、上盖及上盖座，其中，所述护套的内径与所述陶瓷管的外径适配；所述底盖套接在所述护套的下部，该底盖的内腔下部为一内径与所述护套的内径相同的凹形球面；所述皮囊呈与所述陶瓷管适配的形状并设在所述护套的内腔；所述芯轴插置在所述皮囊的口部并且上部伸出所述护套的顶面，该芯轴的下部外表面与所述皮囊的口部固定连接；所述上盖的外形呈T形，它以竖直部插在在所述护套的内腔、横向部位于在所述护套的顶面上的方式套在所述芯轴上；所述上盖座为顶臂中央开设有通孔的倒U形结构件，该上盖座的通孔套在所述芯轴的上部并且两侧臂的上部夹套在所述上盖的横向部，该上盖座的两侧臂的下部分别开设一与所述轴承连接的轴承孔。

上述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其中，所述上封盖的竖直部的下部还螺纹连接一交换套，该交换套的外径与所述陶瓷管的内径适配。

上述的用于陶瓷管耐压的测试工装，其中，所述测试夹具还包括一上盖座，该上盖座为顶臂中央开设有通孔的倒U形结构件，该上盖座的通孔套在所述芯轴的上部并且两侧臂的上部夹套在所述上盖的横向部。

上述的用于陶瓷管的耐压检测设备，所述增压系统包括注液管、液体驱动单元及气压驱动单元，其中，所述液体驱动单元包括储液箱、进水截止阀、进水过滤器、低压液体回路及高压液体回路，所述低压液体回路包括依次连接在所述进水过滤器的出口的低压气驱液泵、一单向阀及低压出水接口；所述高压液体回路包括连接在所述进水过滤器的出口的高压气驱液泵及高压出水接口，所述低压出水接口和高压出水接口均通过第一气控阀与所述注液管连接；所述气压驱动单元包括储气罐及驱气回路，该驱气回路包括依次连接在所述储气罐的输出口的一空气过滤器、一气体截止阀及一比例减压阀，该比例减压阀的输出口分成两路，一路与所述低压气驱液泵的驱动杆连接，另一路与所述高压气驱液泵的驱动杆连接。

上述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其中，所述增压系统还包括一液体回收回路及一泄压回路，所述液体回收回路包括一液体回收箱及依次连接在液体回收箱的输入口的第一回水截止阀、一回水过滤器及第二气控阀，该第二气控阀与所述注液管连接；所述泄压回路包括连接在所述储气罐的出口的减压阀，该减压阀的出口分别连接第一、第二电磁换向阀，第一电磁换向阀与所述第一气控阀连接，第二电磁换向阀与所述第二气控阀连接。

上述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其中，所述储气罐的输入口依次连接一冷干机、一精密过滤器及一一体式空压机。

上述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其中，所述比例减压阀的输出口通过一低压电磁换向阀和一低压安全阀与所述低压气驱液泵的驱动杆，所述比例减压阀的输出口通过一高压电磁换向阀和一高压安全阀与所述高压气驱液泵的驱动杆连接。

上述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其中，所述注液管与所述测试夹具连接并安装一压力传感器及一压力表。

本发明的用于陶瓷管的耐压检测设备的技术方案具有以下特点：

1.可以对陶瓷管成品进行耐爆破测试和耐静压测试;

2.测试范围更加全面，能对陶瓷管内壁各个点都形成压力，可以直观地反应陶瓷管的实际强度情况；

3.模拟陶瓷管的工作环境，由于此类功能的陶瓷管多是工作在一定内外压力差下的，用水压测试可以模拟陶瓷管在实际工作下的受力情况；

4.直接对一端封闭的陶瓷管成品进行强度检测，不用专门进行制样，不用破坏陶瓷管的整体结构就可以检测；

5.对陶瓷管进行强度静压测试可以筛选陶瓷管，保证批量陶瓷管的机械性能并且测试对陶瓷管自身强度不构成影响，适合大规模生产应用。

附图说明

图1为本发明的用于陶瓷管的耐压检测设备的结构示意图；

图2为本发明的用于陶瓷管的耐压检测设备中测试夹具的结构示意图；

图3为本发明的用于陶瓷管的耐压检测设备的检测原理图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体实施例并结合附图进行详细说明：

请参阅图1，本发明的用于陶瓷管的耐压检测设备，包括一箱体4、测试夹具5及增压系统，其中，

箱体4上部设置一测试腔40，该测试腔40的内部设有底座41及框架42，底座41安装在测试腔40的底板上；框架42呈U形结构，它固定在底座41的上端，该框架42的两侧臂的上部分别安装一轴承43，该框架42的底壁中央开设一螺纹通孔，在该螺纹通孔中连接一螺杆44和螺母45；

测试夹具5通过轴承43活动连接在框架42上并可通过螺杆44和螺母45固定；

增压系统连接在测试夹具5上。

再请参阅图2，测试夹具5包括护套51、底盖52、皮囊53、芯轴54、上盖55、交换套56及上盖座57，其中，

护套51的内径与陶瓷管6的外径适配，该护套51的下部外表面上设有螺纹；

底盖52螺纹套接在护套51的下部，该底盖52的内腔下部为一内径与护套51的内径相同的凹形半球面；

皮囊53呈与陶瓷管6适配的形状并设在护套51的内腔；皮囊53的直径和长度均小于陶瓷管6的相应尺寸；

芯轴54插置在皮囊53的口部并且上部伸出护套51的顶面，该芯轴54的下部外表面与皮囊53的口部固定连接；

上盖55的外形呈T形，它以竖直部插在在护套51的内腔、横向部位于护套51的顶面上的方式套在芯轴54上，上盖55的竖直部的下部外表面上设有螺纹；

交换套56的外径与陶瓷管6的内径适配，该交换套56螺纹套装在上盖55的竖直部的下部。

上盖座57为顶壁中央开设有通孔的倒U形结构件，该上盖座57的通孔套在芯轴54的上部并且两侧臂的上部夹套在上盖55的横向部，该上盖座57的两侧臂的下部分别套装在框架42的轴承43上。

再请参阅图3，增压系统包括注液管50、液体驱动单元、气压驱动单元、泄压回路及液体回收单元，其中，

注液管50上安装一压力传感器501及一压力表502，该注液管50连接测试夹具5的芯轴54；

液体驱动单元包括储液箱10、进水截止阀11、进水过滤器12、低压液体回路及高压液体回路。

低压液体回路包括依次连接在进水过滤器12的出口的低压气驱液泵13、一单向阀14及低压出水接口，低压出水接口通过第一气控阀15与注液管50连接；

高压液体回路包括连接在所述进水过滤器12的出口的高压气驱液泵16及高压出水接口，高压出水接口通过第一气控阀15与注液管50连接。

气压驱动单元包括储气罐20及驱气回路，其中，

储气罐20的输入口依次连接一冷干机21、一精密过滤器22及一一体式空压机23；气压驱动源采用变频空气压缩机，并对气源进行冷干除湿，通过储气罐稳压过滤后得到稳定压力的动力气源；

驱气回路包括依次连接在所述储气罐20的输出口的一空气过滤器24、一气体截止阀25及一比例减压阀26，该比例减压阀26的输出口分成两路，一路通过一低压电磁换向阀271和一低压安全阀272与低压气驱液泵13的驱动杆连接，另一路通过一高压电磁换向阀273和一高压安全阀274与高压气驱液泵16的驱动杆连接。

液体回收回路包括一液体回收箱30及依次连接在液体回收箱30的输入口的第一回水截止阀31和一回水过滤器32及第二气控阀33，该第二气控阀33与注液管50连接。

泄压回路包括连接在储气罐20的输出口的减压阀28，该减压阀的出口分别连接第一、第二电磁换向阀291、292，第一电磁换向阀291与第一气控阀15连接，第二电磁换向阀291与第二气控阀33连接。

液体驱动单元的储液箱10内存储的测试液体经进水截止阀11及进水过滤器12分成两条支路，一条支路进入低压气驱液泵13的入口，再经低压气驱液泵13的出口，通过单向阀14及第一气控阀15与注液管40连通形成低压液体回路；另一条支路进入高压气驱液泵16的入口，再经高压气驱液泵16的出口，通过第一气控阀17与注液管40连通形成高压液体回路，低压液体回路和高压液体回路均通过注液管50与测试夹具5的皮囊53连通。

液体驱动的压力由驱气回路中的比例减压阀26调定，并由压力传感器501检测并输入计算机构成闭环控制，该压力在计算机上实时显示，并由压力表502指示

泄压回路可以通过第二电磁换向阀292打开第二气控阀33，可以排除皮囊53中的残留的高压测试液体，确保在保压完毕后进行高压卸载，用于对系统进行安全保护。

液体回收单元通过第一回水截止阀31和一回水过滤器32将皮囊53中的测试液体回收到液体回收箱30内。

本发明的用于陶瓷管的耐压检测设备在使用时，先将测试夹具5的护套51转出框架42一定角度，先将底盖52从护套51上拧下，将被测陶瓷管6沿着皮囊53塞入护套51中，直到陶瓷管6口部顶到上盖55的横向部下端面，再将底盖52安装在护套51，以托住陶瓷管6的下部，然后增压系统通过芯轴54对准皮囊53内打注水、进行加压操作，通过皮囊53将压力传给陶瓷管6，根据液体的注入量便可检测陶瓷管6的耐内静态压力及耐内爆破压力。备份多种外径规格的交换套56，以适应不同内径的陶瓷管6。

进行陶瓷管静压强度测试时：

先启动空压机23和冷干机21，再打开气体截止阀25、进水截止阀11、第一回水截止阀31，按下开始测试开关，系统发出信号使低压电磁阀271得电，接着PLC对比例减压阀26发出信号，启动低压气驱液泵13，然后PLC发出信号使第一电磁阀291得电，使第一气控阀15打开，系统开始对皮囊53进行充液，同时压力传感器501检测充液压力。

加压时：

A.静压测试压力在10MPa-22MPa，当低压气驱液泵13对皮囊53充满后，压力传感器501将检测的压力反馈给比例减压阀26，PLC发出信号使比例减压阀26逐步提高输出压力，低压气驱液泵13根据增压比控制泵的输出压力，直到系统达到设定的静压测试工作压力，此时PLC发信号使比例减压阀26停止工作，低压电磁阀271失电，低压气驱液泵13停止工作，第一电磁阀291也失电，关闭第一气控阀15，系统开始对皮囊53进行保压，PLC根据压力传感器501检测到的压力记录下来，并以曲线的形式在控制面板上显示出来。

B.静压测试压力在22MPa-150MPa，当低压气驱液泵13对皮囊53充满后，PLC发信号使低压电磁阀271失电，使低压气驱液泵13停止工作，然后发信号使高压电磁阀273得电，系统启动高压气驱液泵16，PLC发出信号控制比例减压阀26逐步提高输出压力，高压气驱液泵16根据增压比控制泵的输出压力，继续对皮囊53进行注液加压，直到皮囊53中的压力达到设定的工作压力；当压力传感器501检测到设定压力时，PLC发出信号使比例减压阀26停止工作，高压电磁阀273失电，高压气驱液泵16停止工作，第一电磁阀291失电，关闭第一气控阀15，系统开始对皮囊53进行保压。压力传感器501检测到的压力记录下来，并以曲线的形式在控制面板上显示出来。

当保压时间达到后，PLC发信号使第二电磁阀292得电、打开第二气控阀29，系统将皮囊53中的压力卸压；当压力传感器501检测到零压时，然后第一电磁阀291得电，第一气控阀15打开，系统将高压气驱液泵16的出口至第一气控阀15之间的高压液体卸至液体回收箱30中，延时一段时间后，第二电磁阀292和第一电磁阀291失电，关闭第一气控阀15和第二气控阀29，系统完全停止工作。

进行陶瓷管爆破压力测试时：

先启动空压机23和冷干机21，再打开气体截止阀25、进水截止阀11、第一回水截止阀31，按下开始测试开关，系统发出信号使低压电磁阀271得电，然后PLC对比例减压阀26发出信号，启动低压气驱液泵13。然后PLC发出信号使第一电磁阀291得电，使第一气控阀15打开，系统开始对皮囊53进行充液，同时压力传感器501检测充液压力。

低压气驱液泵13对皮囊53充满测试液体后，当压力传感器501检测到注水压力达到44MPa后，PLC发信号使低压电磁阀271失电，然后PLC开始发信号使高压电磁阀273得电，系统开始启动高压气驱液泵16继续对皮囊53进行注液加压，直至将皮囊53增压至最低爆破压力，如果压力传感器501检测的压力到达后被测陶瓷管6还没有爆破，此时PLC继续发信号增大高压气驱液泵16的出口压力，直至被测陶瓷管6爆破。此时压力传感器501将检测到的压力信号在控制面板上以曲线的形式显示出来。被测陶瓷管6爆破后，PLC发出信号使比例减压阀26和高压电磁阀273分别失电，高压气驱液泵16停止工作，然后使第二电磁阀292得电，使第二气控阀29打开，系统将皮囊53中的压力卸压，然后第一电磁阀291得电，第一气控阀15打开，系统将高压气驱液泵16的出口至第一气控阀15之间的高压液体卸至液体回收箱30，延时一段时间后，第二电磁阀292和第一电磁阀291失电，关闭第一气控阀15和第二气控阀29，系统完全停止工作。

本发明的用于陶瓷管的耐压检测设备，测试液体采用乙醇，静压测试在（10～200MPa）范围内可调，升压分一级低区升压和二级高区升压两级。空压机采用阿特拉斯变频空气压缩机，并对气源进行冷干除湿，通过储气罐稳压过滤后得到稳定压力的动力气源。

电控部分采用计算机组态软件开发的触摸屏控制方式，进行计算机界面控制与管理，电控采用西门子200系列PLC，CPU采用224CN。模拟量扩展模块采用EN235CN。电控系统通过PLC对模拟量信号及数字量系统信号进行程序控制运行，并采用ppi通讯协议与计算机通讯，接受计算机监视与控制，所有的液、气压力系统状态不仅有各点机械式安全阀自动调控方式，并通过传感器输出4～20mA信号给PLC进行控制处理，从计算机监控画面反应及记录，从而形成一个完整的对电、气、液进行自动控制的计算机辅助管理控制系统。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种用于陶瓷管的耐压检测设备，包括一箱体、测试夹具及增压系统，其特征在于，

所述箱体的上部设置一测试腔，该测试腔的内部设有底座及框架，

所述底座安装在所述测试腔的底板上；

所述框架呈U形结构，它固定在所述底座的上端，该框架的两侧臂的上部分别安装一轴承，该框架的底壁中央开设一螺纹通孔，在该螺纹通孔中连接一螺杆和螺母；

所述测试夹具通过所述轴承活动连接在所述框架上并可通过所述螺杆和螺母固定；

所述增压系统连接在所述测试夹具上。

2.根据权利要求1所述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其特征在于，所述测试夹具包括底盖、护套、皮囊、芯轴、上盖及上盖座，其中，

所述护套的内径与所述陶瓷管的外径适配；

所述底盖套接在所述护套的下部，该底盖的内腔下部为一内径与所述护套的内径相同的凹形球面；

所述皮囊呈与所述陶瓷管适配的形状并设在所述护套的内腔；

所述芯轴插置在所述皮囊的口部并且上部伸出所述护套的顶面，该芯轴的下部外表面与所述皮囊的口部固定连接；

所述上盖的外形呈T形，它以竖直部插在在所述护套的内腔、横向部位于在所述护套的顶面上的方式套在所述芯轴上；

所述上盖座为顶臂中央开设有通孔的倒U形结构件，该上盖座的通孔套在所述芯轴的上部并且两侧臂的上部夹套在所述上盖的横向部，该上盖座的两侧臂的下部分别开设一与所述轴承连接的轴承孔。

3.根据权利要求2所述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其特征在于，所述上封盖的竖直部的下部还螺纹连接一交换套，该交换套的外径与所述陶瓷管的内径适配。

4.根据权利要求2所述的用于陶瓷管耐压的测试工装，其特征在于，所述测试夹具还包括一上盖座，该上盖座为顶臂中央开设有通孔的倒U形结构件，该上盖座的通孔套在所述芯轴的上部并且两侧臂的上部夹套在所述上盖的横向部。

5.根据权利要求1所述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其特征在于，所述增压系统包括注液管、液体驱动单元及气压驱动单元，其中，

所述液体驱动单元包括储液箱、进水截止阀、进水过滤器、低压液体回路及高压液体回路，所述低压液体回路包括依次连接在所述进水过滤器的出口的低压气驱液泵、一单向阀及低压出水接口；所述高压液体回路包括连接在所述进水过滤器的出口的高压气驱液泵及高压出水接口，所述低压出水接口和高压出水接口均通过第一气控阀与所述注液管连接；

所述气压驱动单元包括储气罐及驱气回路，该驱气回路包括依次连接在所述储气罐的输出口的一空气过滤器、一气体截止阀及一比例减压阀，该比例减压阀的输出口分成两路，一路与所述低压气驱液泵的驱动杆连接，另一路与所述高压气驱液泵的驱动杆连接。

6.根据权利要求5所述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其特征在于，所述增压系统还包括一液体回收回路及一泄压回路，所述液体回收回路包括一液体回收箱及依次连接在液体回收箱的输入口的第一回水截止阀、一回水过滤器及第二气控阀，该第二气控阀与所述注液管连接；所述泄压回路包括连接在所述储气罐的出口的减压阀，该减压阀的出口分别连接第一、第二电磁换向阀，第一电磁换向阀与所述第一气控阀连接，第二电磁换向阀与所述第二气控阀连接。

7.根据权利要求5或6所述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其特征在于，所述储气罐的输入口依次连接一冷干机、一精密过滤器及一一体式空压机。

8.根据权利要求5所述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其特征在于，所述比例减压阀的输出口通过一低压电磁换向阀和一低压安全阀与所述低压气驱液泵的驱动杆，所述比例减压阀的输出口通过一高压电磁换向阀和一高压安全阀与所述高压气驱液泵的驱动杆连接。

9.根据权利要求5或6所述的用于陶瓷管的耐压检测设备，其特征在于，所述注液管与所述测试夹具连接并安装一压力传感器及一压力表。

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