CN105387974A - 密封圈的试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及密封领域，特别是涉及一种在高温高压环境下对密封圈进行密封性能测试的试验装置及试验方法。在高温高压环境下对密封圈进行密封性能测试的试验装置，包括：外筒、置于外筒内的内柱；待测试的密封圈能被置于外筒和内柱之间，来将内、外密封面密封，以致内、外密封面所在空间形成第一空间和第二空间；加压件，用于对密封圈施加高压；加温件，用于对密封圈进行加温至高温；监测件，用于监测当密封圈被施加高温高压时密封圈是否有泄漏。本发明选择一个外筒和一个内柱，待测试的密封圈在试验时被置于外筒和内柱之间，通过监测件来监测该密封圈在被施加高温高压时是否有泄漏。
Description
技术领域
本发明涉及密封领域，特别是涉及一种在高温高压环境下对密封圈进行密封性能测试的试验装置及试验方法。
背景技术
目前，已有的测试设备中，对于密封圈的测试集中于在常温常压下密封性能的检查，即密封圈是否有泄漏。但是，当密封圈处于高温高压环境时，即使在常温常压下合格的产品也可能产生泄漏，此泄漏可能是如下原因引起的：
密封圈不耐受高温，在高温高压环境下产生泄漏；
密封圈不耐受高压，在高温高压环境下产生泄漏；
密封圈同时不耐受高温和高压，在高温高压环境下产生泄漏；
所以，当密封圈选择为某一种耐高温和高压的材料时，如何检测该密封圈能否适用于高温高压的环境，以便后续对密封圈的材料继续选择和改进，成了本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在高温高压环境下对密封圈进行密封性能测试的技术。
根据本发明的一个方面，提供一种在高温高压环境下对密封圈进行密封性能测试的试验装置，包括：
外筒，具有在周向延伸的内密封面；
置于所述外筒内的内柱，具有在周向延伸的外密封面；
待测试的所述密封圈能被置于所述外筒和所述内柱之间，来将所述内、外密封面密封，以致所述内、外密封面所在空间形成第一空间和第二空间；
加压件，用于对所述密封圈施加高压；
加温件，用于对所述密封圈进行加温至高温；
监测件，用于监测当所述密封圈被施加高温高压时所述密封圈是否有泄漏。
优选地，所述内柱的所述外密封面上设置多道分别封闭的凹槽；每个所述凹槽均能与一个所述密封圈结合，并在结合时容纳部分的所述密封圈；
优选地，多道所述凹槽的深度各不相同，所述凹槽的深度设置成，当施加不同的所述高压时，所述凹槽均能将所述密封圈保持住。
优选地，所述内柱通过一连接柱与一底部的固定座固定连接，且所述外筒与所述固定座密封连接。
优选地，所述外筒可拆卸地套接在内柱上，并与底部的所述固定座密封连接。
优选地，所述内柱为金属制成，一测温装置穿过所述第二空间与所述内柱相连来间接检测所述密封圈的温度。
优选地，所述测温装置包括一金属杆，所述金属杆一端与所述内柱相连另一端与外露于空气的一温度传感器相连。
优选地，所述第一空间通有介质通入孔，所述介质通入孔用于通入介质。
优选地，所述外筒密封连接有密封盖，所述密封盖将所述第二空间封闭；
一介质导出孔与所述第二空间相通并设置在所述密封盖上，所述介质导出孔用于在所述密封圈泄漏时而流出的高温高压的介质导出。
优选地，所述第二空间内设置有稳流装置，所述稳流装置用于降低所述高温高压的介质的流速。
优选地，所述稳流装置选择为稳流网，所述稳流网靠近所述密封圈的一端设置有扩口，所述稳流网上设置有多个通孔，以使得所述密封圈泄漏时而流出的所述高温高压的介质通过所述通孔而进入到介质导出孔；
进一步优选地，所述稳流网整体在所述密封盖所限定的空间内延伸。
优选地，所述密封圈选择为O型圈；
所述监测件选择为在所述介质导出孔设置的流量计。
优选地，所述第一空间的一端被端部密封件密封，以使所述第一空间被所述内密封面、外密封面、内柱和端部密封件限定为密闭空间，通过对所述第一空间内注入的水加温来对所述密封圈施加高压和高压。
根据本发明的另一个方面，提供一种在高温高压环境下对密封圈进行密封性能测试的试验方法，其特征在于，包括：
-提供一外筒，具有内密封面；
-提供一置于所述外筒内的内柱，具有外密封面；
-使待测试的所述密封圈被置于所述外筒和所述内柱之间，来将所述内、外密封面密封，以致所述内、外密封面所在空间形成第一空间和第二空间；
-使用加压件对所述密封圈施加高压；
-使用加温件对所述密封圈进行加温至高温；
-使用监测件监测当所述密封圈被施加高温高压时所述密封圈是否有泄漏。
优选地，所述加压件和所述加温件均选择为高温高压的水蒸气，来使得所述水蒸气对所述密封圈施加高温和高压。
根据本发明提供的上述技术方案，本发明选择一个外筒和一个内柱，待测试的密封圈在试验时被置于所述外筒和所述内柱之间，通过监测件来监测该密封圈在被施加高温高压时是否有泄漏。
更进一步地，在试验时只在其中一个凹槽内安装一个密封圈来检测其是否泄漏，当凹槽损坏时可以选择另外的凹槽来安装密封圈。尤其是，当所述凹槽的深度设置为不同时，可以用于检测在不同的高压下所述密封圈的密封性能。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是饱和水蒸气温度压力曲线；
图2是根据本发明一个实施例试验装置的系统组成示意图；
图3是根据本发明一个实施例包含但不限于外筒和内柱的结构剖视图；
图4是图2所示实施例调节阀组的结构原理图。
图中的附图标记如下：
10-调节阀组；
20-截止阀；
30-压力表，301-压力传感器；
40-外筒；
50-密封盖；
60-温度传感器；
70-流量计；
80-内柱；
90-密封圈；
A-第一空间，B-第二空间；
11-凹槽，12-连接柱，13-固定座，14-金属杆，15-稳流网；
1-电磁转向阀，2-溢流阀，3-信号通路，T-回流管路。
具体实施方式
图1是饱和水蒸气温度压力曲线，如图1所示，在350℃时，饱和水蒸气的压力大约为17MPa，此时若需继续增加压力(例如加压至20MPa)，需要进行补压操作。在图2所示实施例中，使用调节阀组10进行补压。参见图4，在图4中，调压阀组10通过溢流阀2调定压力，介质通过溢流阀2溢流后直接接回例如用油时的油箱。控制信号流经信号通路3，电磁换向阀1根据控制信号控制压力源与外筒40和内柱80之间的通与断。压力源P0经过调压阀组10调压后，可以提供相对稳定的供应压力P1，有利于试验测试稳定性，回流管路T用于泄压时的回流。
图2中，示出了一个在高温高压环境下对密封圈90进行密封性能测试的试验装置，其中：
外筒40具有在周向延伸的内密封面。
外筒40内设置有内柱80，内柱80具有在周向延伸的外密封面。
如图3所示，在试验时，待测试的所述密封圈90能被置于所述外筒40和所述内柱80之间，来将所述内、外密封面密封，以致所述内、外密封面所在空间形成第一空间和第二空间；
加压件，用于对所述密封圈90施加高压；
加温件，用于对所述密封圈90进行加温至高温；
监测件，用于监测当所述密封圈90被施加高温高压时所述密封圈90是否有泄漏。
基本上，通过以上设计，待测试的密封圈在试验时被置于所述外筒40和所述内柱80之间，通过监测件来监测该密封圈90在被施加高温高压时是否有泄漏。
在一个实施例中，可以通过压力机构直接对密封圈90进行机械加压，并利用缠绕在外筒40上或内柱80上的电阻丝对密封圈90加温，在该种方式中加温和加压分开进行。在另一个实施例中，对处于第一空间A内的水进行加热，由此在第一空间A内产生一定的高压，并通过上述的调节阀组10进行补压，在该方式中加压和加温基本上是同步进行的，调节阀组10起到补压作用。在另外一个实施例中，调节阀组10本身提供试验时密封圈90所需的压力环境，而在外筒40上或内柱80上的电阻丝对密封圈90加温，在该种方式中加温和加压也是分开进行的。当使用介质对密封圈90加压时，在第一空间A和第二空间B之间形成了压力差，该压力差直接作用在密封圈90上。
当密封圈90密封良好时，若第一空间A内为饱和水蒸气，试验完毕后还可以通过设置在第二空间B上的泄压阀进行泄压。自然地，当密封圈90密封不良时，若第一空间A内为饱和水蒸气，试验过程中已通过介质导出孔进行了泄压。当机械加压时，可以直接进行泄压而不用设置泄压阀。
在图3中，所述内柱80的所述外密封面上设置多道分别封闭的凹槽11；每个所述凹槽11均能与一个所述密封圈90结合，并在结合时容纳部分的所述密封圈90。在一个实施例中，多道所述凹槽11的深度基本相同，此时能试验同一规格的密封圈90在基本相同的压力和温度下是否密封。在另一个实施例中，所述凹槽11的深度各不相同，此时能试验同一规格的密封圈90在不同的压力和温度下是否密封。但无论深度是否相同，所述凹槽11的深度设置成，当施加不同的所述高压时，所述凹槽11均能将所述密封圈90保持住，防止述密封圈90被吹出。
在图3中，所述内柱80通过一连接柱12与一底部的固定座13固定连接，且所述外筒40与所述固定座13密封连接。连接柱12的设置应该不占用太多的第一空间A的空间面积，以冲入足够体积的介质。并且，可选地，所述外筒40可拆卸地套接在内柱80上，并与底部的所述固定座13密封连接。这样在试验前，能通过拆卸外筒40来将密封圈90安装于所述内柱80上。
为了测得密封圈90所受温度，所述内柱80为金属制成，一测温装置穿过所述第二空间B与所述内柱80相连来间接检测所述密封圈90的温度。测温装置穿过所述第二空间B而非第一空间A，其原因在于当通入介质进行试验时第一空间A在试验时处于高压状态。在图3中，所述测温装置包括一金属杆14，所述金属杆14一端与所述内柱80相连，另一端与外露于空气的一温度传感器相连。由于金属杆14、内柱80的金属特性，所以温度传感器基本能够测得密封圈90所受的温度，避免了直接测量第一空间A内温度而导致的结构设计复杂性。
上文提到，当第一空间A内通入水来加温时，第一空间A设置的介质通入孔用于补压。而当第一空间A通入介质来提供密封圈90试验需要的压力时，介质通入孔用于通入该高温的介质。
参见图2和图3，所述外筒40密封连接有密封盖50，所述密封盖50将所述第二空间封闭。在图2中，介质导出孔与所述第二空间B相通并设置在所述密封盖50上，所述介质导出孔用于在所述密封圈90泄漏时而流出的高温高压的介质导出。当如图2和3所示的密封盖50容积较大时，导出的高温高压的介质在密封盖50内已经泄压，所以仅需对其进行降温处理即可。
当从介质导出孔流出的介质流速较大时，可能会超出流量计70的瞬时检测能力，所以本发明在所述第二空间B内设置有稳流装置，所述稳流装置用于降低所述高温高压的介质的流速。需要说明的是，选择为流量计70，不但能够检测出密封圈90是否泄漏，而且能够检测出密封圈90泄漏时的泄漏量。这是非常重要的，例如当泄漏量符合要求时，即使密封圈90泄漏，也是适合要求的。在一个实施例中，所述稳流装置选择为稳流网15，所述稳流网15靠近所述密封圈90的一端设置有扩口，以方便高温高压的所述介质的流入，所述稳流网15上设置有多个通孔，以使得所述密封圈90泄漏时而流出的所述高温高压的介质通过所述通孔而进入到介质导出孔，起到降低流速的作用。所述稳流网15整体在所述密封盖50所限定的空间内延伸。明显地，当稳流网15延伸量较大时，即稳流网15整体较大时，能更好的降低流速。在其它的实施例中，本领域技术人员还可以选择其它的稳流装置，例如将介质导出孔设置在密封盖50的顶端，来增加介质的流经路程。为了方便更换稳流网15，密封盖50由上层结构和底层结构法兰连接而成。
特定地，在一个实施例中，所述密封圈90选择为O型圈，在其它实施例中本发明的试验装置也可以用于测试其它类型的密封圈90。压力传感器301监测第一空间A内的压力，并通过压力表30读出。
在一个实施例中，第一空间A的底部可以与固定座13一体成形，而将内柱80设置成可插接的设置于外筒40中。但在图2和3中，所述第一空间A的底端被端部密封件密封，该端部密封件在图中由固定座13和法兰共同充当，以使所述第一空间被所述内密封面、外密封面、内柱80和端部密封件限定为密闭空间，通过对所述第一空间内注入的水加温来对所述密封圈90施加高压和高压。
本发明还提供一种在高温高压环境下对密封圈90进行密封性能测试的试验方法，该试验方法包括如下步骤：
-提供一外筒40，具有在周向延伸的内密封面；
-提供一置于所述外筒40内的内柱80，具有在周向延伸的外密封面；
-使待测试的所述密封圈90被置于所述外筒40和所述内柱80之间，来将所述内、外密封面密封，以致所述内、外密封面所在空间形成第一空间A和第二空间B；
-使用加压件对所述密封圈90施加高压；
-使用加温件对所述密封圈90进行加温至高温；
-使用监测件监测当所述密封圈90被施加高温高压时所述密封圈90是否有泄漏。
在该试验方法的一个实施例中，将所述第一空间A的一端用端部密封件密封，以使所述第一空间被所述内密封面、外密封面、内柱80和端部密封件限定为密闭空间，通过对所述第一空间内注入的水加温来对所述密封圈90施加高压和高压。
需要注意的是，在图2中，第一空间A位于第二空间B的下部；在另外的实施例中，也可以将第一空间A设置于第二空间B的上部，相应地介质通入孔设置于第二空间B的上部，介质导出孔设置于第一空间A的下部，其它相应部件的对应设置此处不再赘述。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种在高温高压环境下对密封圈(90)进行密封性能测试的试验装置，其特征在于，包括：
外筒(40)，具有在周向延伸的内密封面；
置于所述外筒(40)内的内柱(80)，具有在周向延伸的外密封面；
待测试的所述密封圈(90)能被置于所述外筒(40)和所述内柱(80)之间，来将所述内、外密封面密封，以致所述内、外密封面所在空间形成第一空间和第二空间；
加压件，用于对所述密封圈(90)施加高压；
加温件，用于对所述密封圈(90)进行加温至高温；
监测件，用于监测当所述密封圈(90)被施加高温高压时所述密封圈(90)是否有泄漏。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述内柱(80)的所述外密封面上设置多道分别封闭的凹槽(11)；每个所述凹槽(11)均能与一个所述密封圈(90)结合，并在结合时容纳部分的所述密封圈(90)；
优选地，多道所述凹槽(11)的深度各不相同，所述凹槽(11)的深度设置成，当施加不同的所述高压时，所述凹槽(11)均能将所述密封圈(90)保持住。
3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述内柱(80)通过一连接柱(12)与一底部的固定座(13)固定连接，且所述外筒(40)与所述固定座(13)密封连接；
优选地，所述外筒(40)可拆卸地套接在内柱(80)上，并与底部的所述固定座(13)密封连接。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述内柱(80)为金属制成，一测温装置穿过所述第二空间与所述内柱(80)相连来间接检测所述密封圈(90)的温度；
优选地，所述测温装置包括一金属杆(14)，所述金属杆(14)一端与所述内柱(80)相连另一端与外露于空气的一温度传感器相连。
5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述第一空间通有介质通入孔，所述介质通入孔用于通入介质。
6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述外筒(40)密封连接有密封盖(50)，所述密封盖(50)将所述第二空间封闭；
一介质导出孔与所述第二空间相通并设置在所述密封盖(50)上，所述介质导出孔用于在所述密封圈(90)泄漏时而流出的高温高压的介质导出。
7.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，
所述第二空间内设置有稳流装置，所述稳流装置用于降低所述高温高压的介质的流速；
优选地，所述稳流装置选择为稳流网(15)，所述稳流网(15)靠近所述密封圈(90)的一端设置有扩口，所述稳流网(15)上设置有多个通孔，以使得所述密封圈(90)泄漏时而流出的所述高温高压的介质通过所述通孔而进入到介质导出孔；
进一步优选地，所述稳流网(15)整体在所述密封盖(50)所限定的空间内延伸。
8.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，
所述密封圈(90)选择为O型圈；
所述监测件选择为在所述介质导出孔设置的流量计(70)；
优选地，所述第一空间的一端被端部密封件密封，以使所述第一空间被所述内密封面、外密封面、内柱(80)和端部密封件限定为密闭空间，通过对所述第一空间内注入的水加温来对所述密封圈(90)施加高压和高压。
9.一种在高温高压环境下对密封圈(90)进行密封性能测试的试验方法，其特征在于，包括：
-提供一外筒(40)，具有在周向延伸的内密封面；
-提供一置于所述外筒(40)内的内柱(80)，具有在周向延伸的外密封面；
-使待测试的所述密封圈(90)被置于所述外筒(40)和所述内柱(80)之间，来将所述内、外密封面密封，以致所述内、外密封面所在空间形成第一空间和第二空间；
-使用加压件对所述密封圈(90)施加高压；
-使用加温件对所述密封圈(90)进行加温至高温；
-使用监测件监测当所述密封圈(90)被施加高温高压时所述密封圈(90)是否有泄漏。
10.根据权利要求9所述的试验方法，其特征在于，
-将所述第一空间的一端用端部密封件密封，以使所述第一空间被所述内密封面、外密封面、内柱(80)和端部密封件限定为密闭空间，通过对所述第一空间内注入的水加温来对所述密封圈(90)施加高压和高压。
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