CN105403462A - 一种发动机金属壳体填充式水压试验方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机金属壳体填充式水压试验方法，以填充体替代大量的空间水介质，而且可以反复使用。这样每次水压试验时，将此填充体装填到壳体内部占据大部分内部空间，注水时只需注入少量的水介质充满壳体与填充体之间的空间即可完成水压试验的过程。此过程减少了大量注水时间和用水量。本发明适用于具有开放式开口结构、内部空间便于快速填充固态介质的金属壳体，能够改变试验壳体水压过程所受的静力分布，从而减少由于各部位受力不均匀而可能产生的影响，通过填充体对试验件大部内部空间的占据，减少内部充压气体，一则可以提高气体压缩效率，二则可以降低气压试验可能造成的危害程度。

Description

一种发动机金属壳体填充式水压试验方法

技术领域

本发明涉及压力容器水压试验领域，是一种提高批量生产的发动机金属壳体水压试验效率的技术方法。

背景技术

水压试验作为对发动机金属壳体的加工精度、材料性能、装配密封质量等技术要求的一项基本的综合性试验过程，是衡量该产品质量的重要指标，因此也是产品生产过程质量控制的关键环节。水压试验的基本原理为通过向密封装配后的试验件注满液体水，对试验件内部液体水，经过检漏、升压、保压等试验过程，验证试验件是否满足技术要求的压力试验。

对于不同容积的金属壳体在水压过程中准备时间相差很大，对于容积500L左右的壳体，试验时除去装配时间，单单是注水时间一般要超过20分钟；而对于容积为5000L以上的大型壳体其注水时间要近3小时，整个水压试验的大量时间用在注水过程，因此水压试验效率不高；其次随着产品的增加，用水量也随之增加，一般水压试验用水是非循环过程，用水为一次性，浪费较大。

发明内容

为克服现有技术中存在的水压试验效率低、水资源浪费大的不足，本发明提出了一种发动机金属壳体填充式水压试验方法。

本发明的具体过程是：

步骤1，填充体制备：

所述填充体的外径与发动机金属壳体内径相同，并使二者之间间隙配合。在所述填充体的圆周表面均布有周向分布的环状的导流槽。在所述填充体的内部分布有5～10个轴向的导流孔，所述导流孔的孔径为d＝Φ10mm～Φ20mm。通过所述的导流孔和导流槽，使水介质能够快速注满固态填充体之间和壳体与介质之间的空隙，并使气体迅速排除.

所述单个导流孔的导流面积为S_d，填充体的径向横截面积为S_D；导流孔的数量M应满足：S_d×M≤S_D/10。

所述的填充体是用聚乙烯或丁晴橡胶制成的固态的填充体。该填充体的技术指标要求：

耐压性：以该填充体进行水压试验时，在最大试验压力下，5分钟内无压降；

防水性：浸水3小时以上。浸水前后重量差不大于重量的1％；

耐用性：使用次数在200次以上，填充体不会产生大于水压管路最小孔径的自然脱落物；

耐油性：浸防锈油1小时以上。浸油前后重量差不大于重量的1％；

工艺性：材质加工性良好，能够根据试验壳体的内腔进行外形加工；

工作温度：适于0℃～50℃的工作温度。

硬度要求：低于或等于铜质的硬度。

步骤2，填充式水压试验：

所述填充式水压试验的具体过程是：

第一步：水压试验准备；检查水压系统与水压工装，具备满足水压试验要求。

第二步，装填填充体；将得到的填充体装入水压试验壳体中。完成固态填充体填充后，按常规方法在发动机金属壳体安装水压工装和密封圈。

第三步：注水；开启阀门，向发动机金属壳体内注水。注水流量为50～80L/min，注水压力为1.2MPa。注水过程中，当所述导气孔有水排出时，关闭阀门停止注水。

第四步：水压试验；按常规方法进行水压试验。具体是通过压力泵向发动机金属壳体内打压。打压压力和保压时间均根据设计提出的要求进行。

当保压结束后，若所述发动机金属壳体无泄漏，说明该发动机金属壳体水压试验合格；反之为不合格。

步骤3，拆卸：

试验结束后，卸压，拆除水压工装。排出所述发动机金属壳体内的水。取出填充体。所述的填充体可继续使用。

至此，完成了所述发动机金属壳体的水压试验。

本发明考虑到水压试验过程中，实际的水介质压力作用在检测部位的有效容积很小，大部分的水介质只是起到了填充壳体内容空间的作用，寻找一种合适的填充体替代大量的空间水介质，而且可以反复使用，这样每次水压试验时，将此填充体装填到壳体内部占据大部分内部空间，注水时只需注入少量的水介质充满壳体与填充体之间的空间也可完成水压试验的过程。此过程减少了大量注水时间和用水量。

由于液体静压力的特性为：1)液体静压力垂直于其承受压力的作用面，其方向永远是沿着作用面的内法线方向；2)静止液体内任意点处所受到的静压力在各个方向上都相等。因此只要壳体容器壁与介质之间的间隙空间存在水介质，不论壳体空间的介质如何，水压试验是等效的。对于一端是开放性结构的壳体，装配时将填充体尽可能多地填充到整个壳体内部空间，这样水压试验时，由于壳体大部分的内部空间被填充体占据，注水时只需将壳体容器壁与介质之间的很小间隙空间注满即可，而该方法使用的填充体为固态，便于填充装卸和可重复性使用，所以填充式水压试验方法的效率可以成倍提高，并且节省大量的工业用水。

本发明的着重点是对固态填充体的选取和外形加工，选取的介质作用是替代水介质填充水压壳体内部空间，但又不能影响水压试验各检测内容(包括过程异变、强度验证、密封检漏等)，因此对选取介质的性能有一定的技术要求；填充体的外形结构影响水压试验注水过程的效率和内部排气的效果等，因此对介质成型结构的要求也会很大程度影响整个水压试验过程。

本发明适用于具有开放式结构，水压前可将大部分内部空间使用匹配几何尺寸(见附图2)固态填充体快速填充的压力容器类壳体；

本发明适用于具有开放式开口结构、内部空间便于快速填充固态介质的金属壳体。

由于常规水压对于一定容积的壳体，水压试验所注入的水量不可改变，因而水介质自重对试验壳体的静力影响无法避免，若选取合适密度的填充体，可改变试验壳体水压过程所受的静力分布，从而减少由于各部位受力不均匀而可能产生的影响等。

其次也可选取适用气压试验的技术特性的填充体，来进行气压试验，通过填充体对试验件大部内部空间的占据，减少内部充压气体，一则可以提高气体压缩效率，二则可以降低气压试验可能造成的危害程度。

附图说明

图1是现有技术的填充式水压试验示意图；

图2是本发明的填充式水压试验示意图；

图3是固态填充体外形结构示意图

图4是本发明的流程图。其中：

1.水介质；2.填充体；3.水压试验壳体；4.导流孔；5.导流槽。

具体实施方式

实施例

本实施例是一种发动机金属壳体填充式水压试验方法，具体过程是：

步骤1，填充体制备。

所述的填充体是用聚乙烯或丁晴橡胶制成的固态的填充体2，本实施例中常用丁晴橡胶填充体。该填充体的外径与发动机金属壳体内径相同，并使二者之间间隙配合。在所述填充体的圆周表面均布有周向分布的环状的导流槽5。在所述填充体的内部分布有5～10个轴向的导流孔4，所述导流孔的孔径为d＝Φ10mm～Φ20mm。

通过所述的导流孔4和导流槽5，使水介质1能够快速注满固态填充体之间和壳体与介质之间的空隙，并使气体迅速排除，单个导流孔的导流面积为S_d，填充体的径向横截面积为S_D；导流孔的开设数量M应满足：S_d×M≤S_D/10。

在进行水压试验时，在稳压过程，固态填充体外形结构与所受到液体静压力关系不大，但在注水过程，该填充体的外形结构会影响注水速度和壳体内部气体排除，所以在进行填充式水压试验时，应根据试验壳体的结构来制备相应外形几何结构的固态填充体，如图2所示，实现填充体快速装卸、快速注水和气体排除，便于水压试验的顺利进行。

所述填充体的技术指标要求：

耐压性：以该填充体进行水压试验时，在最大试验压力下，5分钟内无压降；

防水性：浸水3小时以上。浸水前后重量差不大于重量的1％；

耐用性：使用次数在200次以上，填充体不会产生大于水压管路最小孔径的自然脱落物；

耐油性：浸防锈油1小时以上。浸油前后重量差不大于重量的1％；

工艺性：材质加工性良好，能够根据试验壳体的内腔进行外形加工；

工作温度：适于0℃～50℃的工作温度。

硬度要求：低于或等于铜质的硬度。

步骤2，填充式水压试验。所述填充式水压试验的具体过程是：

第一步：水压试验准备。检查水压系统与水压工装，具备满足水压试验要求。

第二步，装填填充体

将得到的填充体装入水压试验壳体中。填充时注意用力不宜过猛，防止损伤壳体内部结构和导气管。完成固态填充体填充后，按常规方法在发动机金属壳体安装水压工装和密封圈。所述的水压工装采用现有技术。

第三步：注水。

开启阀门，向发动机金属壳体内注水。注水流量为50～80L/min，注水压力为1.2MPa。注水过程中，发动机金属壳体内的气体通过导气孔排出。当导气孔排出水时，说明该发动机金属壳体内注满水。关闭阀门停止注水。

第四步：水压试验。

按常规方法进行水压试验。具体是通过压力泵向发动机金属壳体内打压。打压压力和保压时间均根据设计提出的要求进行。

当保压结束后，若所述发动机金属壳体无泄漏，说明该发动机金属壳体水压试验合格；反之为不合格。

步骤3，拆卸。

试验结束后，卸压，拆除水压工装。排出所述发动机金属壳体内的水。取出填充体。所述的填充体可继续使用。

至此，完成了所述发动机金属壳体的水压试验。

本发明满足目前通用的金属壳体水压试验的各项技术要求，由于壳体内部装填了固态填充体，所有注水时间比常规水压的注水时间和注水量要大幅减少，因而可以缩短水压试验的整体时间，节省用水量；其次可选取不同密度、特性的填充体，改变试验壳体水压过程所受的静力分布，从而减少由于各部位受力不均匀而可能产生的影响。

使用填充式水压试验方法与常规水压试验其效果比对表见下表：

Claims (4)

1.一种发动机金属壳体填充式水压试验方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，填充体制备：

在所述填充体的圆周表面均布有周向分布的环状的导流槽；在所述填充体的内部分布有5～10个轴向的导流孔，所述导流孔的孔径为d＝Φ10mm～Φ20mm；

步骤2，填充式水压试验：

所述填充式水压试验的具体过程是：

第一步：水压试验准备；检查水压系统与水压工装，具备满足水压试验要求；

第二步，装填填充体；将得到的填充体装入水压试验壳体中；完成固态填充体填充后，按常规方法在发动机金属壳体安装水压工装和密封圈；

第三步：注水；开启阀门，向发动机金属壳体内注水；注水流量为50～80L/min，注水压力为1.2MPa；注水过程中，当所述导气孔有水排出时，关闭阀门停止注水；

第四步：水压试验；按常规方法进行水压试验；具体是通过压力泵向发动机金属壳体内打压；打压压力和保压时间均根据设计提出的要求进行；

当保压结束后，若所述发动机金属壳体无泄漏，说明该发动机金属壳体水压试验合格；反之为不合格；

步骤3，拆卸：

试验结束后，卸压，拆除水压工装；排出所述发动机金属壳体内的水；取出填充体；

所述的填充体可继续使用；

至此，完成了所述发动机金属壳体的水压试验。

2.如权利要求1所述发动机金属壳体填充式水压试验方法，其特征在于，所述填充体的外径与发动机金属壳体内径相同，并使二者之间间隙配合；通过位于所述填充体上的导流孔和导流槽，使水介质能够快速注满固态填充体之间和壳体与介质之间的空隙，并使气体迅速排除。

3.如权利要求1所述发动机金属壳体填充式水压试验方法，所述单个导流孔的导流面积为S_d，填充体的径向横截面积为S_D；导流孔的数量M应满足：S_d×M≤S_D/10。

4.如权利要求1所述发动机金属壳体填充式水压试验方法，所述的填充体是用聚乙烯或丁晴橡胶制成的固态的填充体；该填充体的技术指标要求：

耐压性：以该填充体进行水压试验时，在最大试验压力下，5分钟内无压降；

防水性：浸水3小时以上；浸水前后重量差不大于重量的1％；

耐用性：使用次数在200次以上，填充体不会产生大于水压管路最小孔径的自然脱落物；

耐油性：浸防锈油1小时以上；浸油前后重量差不大于重量的1％；

工艺性：材质加工性良好，能够根据试验壳体的内腔进行外形加工；

工作温度：适于0℃～50℃的工作温度；

硬度要求：低于或等于铜质的硬度。