CN109253851B - 一种阀门气压试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于阀门气压试验设备技术领域。为了解决现有方式对焊接坡口形式的阀门进行端面密封时，存在对坡口破坏和密封不稳定的问题，本发明公开了一种阀门气压试验装置。该装置包括支撑架和密封组件；支撑架上设有两个密封组件并且两个密封组件沿同一水平方向相对间隔设置；密封组件包括压盖和支撑环；压盖为台阶形结构包括第一台阶、第二台阶和密封件，第一台阶伸入阀门端口进行定位，第二台阶的外径尺寸大于第一台阶的外径尺寸，密封件位于第一台阶和第二台阶的连接位置；支撑环的一个端面为倾斜面并且倾斜角度与坡口的角度相等，支撑环套设在第二台阶上并且倾斜面与坡口斜面保持平行对应。本发明的装置对阀门端面密封可以保护坡口保证密封稳定性。

Description

一种阀门气压试验装置

技术领域

本发明属于阀门气压试验设备技术领域，具体涉及一种用于对阀口为焊接坡口形式阀门的气压试验装置。

背景技术

高温气冷堆是具有第四代技术特征的先进核能技术，采用氦气作为一回路冷却剂，并且高温堆核燃料使用球形陶瓷包覆燃料并由氦气驱动以此来实现高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)不停堆的燃料装、卸和循环运行，为此高温堆工艺系统中部分管道、阀门以及在线部件需要在高温高压的氦气气氛条件下工作。其中，为了保证阀门在工作过程中的密封可靠性，需要在安装前对其进行压力试验和氦质谱检漏工作，而高温气冷堆氦气介质阀门的端口为焊接坡口形式。

目前，在试验现场针对焊接坡口形式的阀门进行阀口密封的操作主要有以下两种方式：一种是将密封端面设计为斜面并且在密封端面与坡口之间设置O型圈实现对阀口的密封，例如公开号为206038282U、发明名称为一种焊接端阀门的压力测试装置的中国专利文件中所公开的结构形式，这种方式虽然可以实现对阀门端口的密封，但是在高压测试过程中，坡口斜面会受到与密封件之间相互作用力中的径向力，该径向力沿圆周方向分布不均容易造成坡口圆度变形，而且密封件与坡口斜面的局部长时间接触，容易造成坡口斜面的变形，影响后续的焊接质量；另一种是采用内胀式密封，将膨胀件塞入端口内部，通过膨胀件与阀口内表面的贴牢接触实现对阀口的密封，这种方式可以避免与阀口处的焊接坡口接触，提高对焊接坡口的保护，但是对膨胀件的加工精度要求很高，否则很难保证紧密的贴牢密封而无法实现高压力要求下的压力试验，例如高温气冷堆氦气介质阀门所要求的219公斤力的高压试验要求就有可能无法满足。

发明内容

为了解决采用现有方式对阀口为焊接坡口形式的阀门进行阀口密封时，存在对坡口破坏和密封不稳定的问题，本发明提出了一种阀门气压试验装置。该试验装置，包括支撑架和密封组件；所述支撑架上设有两个所述密封组件，并且两个所述密封组件沿同一水平方向相对间隔设置；所述密封组件包括压盖和支撑环；所述压盖为台阶形结构，包括第一台阶、第二台阶和密封件，所述第一台阶伸入阀口进行定位，所述第二台阶的外径尺寸大于所述第一台阶的外径尺寸，所述密封件位于所述第一台阶和所述第二台阶的连接位置；所述支撑环的一个端面为倾斜面，并且倾斜角度与坡口的角度相等，所述支撑环套设在所述第二台阶上并且倾斜面与坡口斜面保持平行对应。

优选的，所述支撑环与所述压盖之间采用可拆卸固定连接。

优选的，阀门的坡口端面与所述密封件接触并对所述密封件进行压缩密封，所述密封件的剩余压缩量大于坡口斜面与所述支撑环中倾斜面之间的距离。

优选的，该装置还包括水平调节杆；所述水平调节杆与所述支撑架沿水平方向可移动固定连接，并且一端与所述密封组件连接。

进一步优选的，所述水平调节杆采用螺杆结构，并且与所述支撑架采用螺纹连接。

进一步优选的，所述水平调节杆与所述压盖之间通过过渡块连接；所述过渡块的两端分别与所述水平调节杆和所述密封组件采用可拆卸式连接。

进一步优选的，在所述压盖的中心位置设有通孔，在所述过渡块上设有沿中心轴线方向的中心孔和沿径线方向的径向孔；所述径向孔的一端与外界管路连通，另一端通过所述中心孔与所述通孔连通。

进一步优选的，所述过渡块上设有多个径向孔，并且分别与设有独立控制阀的高压气管、试验气管、排气管以及真空管连接。

优选的，该装置还包括竖直调节杆；所述竖直调节杆与所述支撑架沿竖直方向可移动固定连接，并且位于两个所述密封组件之间区域的下方。

进一步优选的，所述竖直调节杆采用螺杆结构，并且与所述支撑架采用螺纹连接。

采用本发明的阀门气压试验装置进行高温气冷堆氦气介质阀门的压力和氦质谱检漏试验时，具有以下有益效果：

1、在本发明的阀门气压试验装置中，借助两个密封组件对焊接坡口形式的阀口进行相对夹持固定密封。其中，通过在密封组件的第一台阶和第二台阶的连接位置设置密封圈并且使其与坡口端面接触密封，这样完全借助轴向的预压紧力即可实现对密封圈的预压缩密封，避免了预压缩过程以及后续试验过程对坡口斜面产生的径向作用力，实现了对坡口形状的保护。与此同时，通过将支撑环的端面设计为倾斜面，这样在试验过程中出现密封件破损而发生高压气体外泄时，借助倾斜面可以对气体的外泄方向进行导向控制，避免发生高压气体沿阀口径向直射而对周围操作人员造成伤害，提高试验过程中对操作人员的保护。此外，通过将支撑环的倾斜面与坡口斜面设计为平行关系，并且将两者之间的距离控制在比密封件承受最大压缩时的剩余压缩量还要小，这样当试验过程中密封件破损发生待检测阀门与密封组件之间轴向瞬间相对运动时，可以实现倾斜面与坡口斜面之间的快速面面接触，避免坡口端面与密封槽的接触以及坡口斜面与其他部位的点接触或线接触，从而大大提高意外情况下对坡口的保护。

2、在本发明的阀门气压试验装置中，通过借助设有多个外界管道的过渡块进行密封组件和支撑架的连接，并且将过渡块与密封组件设计为可拆卸式结构。这样，可以快速更换不同结构尺寸和形式的密封组件，从而满足更多形式阀门的安装测试，而且通过更换设有不同外界管道的过渡块可以一次裝夹完成和实现多项试验操作，从而提高操作效率，降低对阀门反复拆装过程可能发生的阀门损伤，提高对阀门的保护。

3、在本发明的阀门气压试验装置中，通过设置竖直调节杆从而可以对安装过程的阀门进行辅助支撑和水平调整，从而提高安装的效率和精度，保证后续试验的顺利进行。

附图说明

图1为实施例中阀门气压试验装置的结构示意图；

图2为图1中密封组件与待检测阀门连接的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步介绍。

结合图1所示，本实施例的阀门气压试验装置，包括支撑架1和密封组件2。支撑架1采用钢架结构，并且在支撑架1上设有两个密封组件2，用于对待检测阀门3的两端进行夹持密封固定。其中，在本实施例中两个密封组件2分别位于支撑架1的两端，并且处于同一水平方向上相对间隔设置，以保证对待检测阀门3中两个阀口进行沿同一水平方向的准确夹持固定。同样，在其他实施例中，如果待检测阀门3的两个阀口位于不同的两个水平方向上，则可以对两个密封组件2的位置关系进行调整，保证对待检测阀门3的准确夹持固定。

结合图2所示，密封组件2包括压盖21和支撑环22。压盖21为台阶形结构，包括第一台阶211、第二台阶212、密封件213和连接端214。其中，第一台阶211的外径尺寸与待检测阀门3的阀口内径尺寸相对应，通过其前端伸入待检测阀门3的阀口内部，用于密封组件2与待检测阀门3的连接定位。第二台阶212位于第一台阶211后端，并且其外径尺寸大于第一台阶211的外径尺寸。密封件213位于第一台阶211和第二台阶212的连接位置处，用于与待检测阀门3的焊接坡口端面进行接触密封；连接端214与支撑架1固定连接。支撑环22套设在第二台阶212上，并且靠近待检测阀门3一端的端面221为倾斜面，并且倾斜角度与坡口的角度相等使倾斜面与坡口斜面保持平行对应关系。

结合图1和图2所示，采用本实施例的阀门气压试验装置对高温气冷堆氦气介质阀门进行压力试验和氦质谱检漏前的阀口密封时，首先，选择尺寸合适的密封件213套设在第一台阶211和第二台阶212的连接位置处，在本实施例中，通过对不同形式和材质密封件的测试，最终选取氟橡胶的O型圈作为密封件213，以满足最佳的使用效果和成本，并且在第二台阶212上开设了相应尺寸的密封槽用于安装和定位密封件213，避免试验过程中密封件213偏移而失去密封作用；接着，将第一台阶211的前端伸入待检测阀门3的阀口内部，使坡口端面与密封件213贴牢接触并且对密封件213进行轴向压紧密封，从而将坡口端面作为密封面并且在保持端面221与坡口斜面平行的情况下，完成对待检测阀门3的阀口密封。

优选的，在本实施例中，将支撑环22与第二台阶212的连接设计为可拆卸的固定连接。这样，就可以根据不同待检测阀门3中坡口角度的不同，更换设有对应倾斜角度的支撑环22，从而保证端面221与坡口斜面的平行对应关系。与此同时，在压盖21上还设有一个第三台阶215，第三台阶215位于第二台阶212的后端并且第三台阶215的端面与第二台阶212的轴线保持垂直关系。这样，借助第三台阶215不仅可以对支撑环22与第二台阶212套设连接时的轴向进行快速定位，而且可以保证支撑环22的中心轴线与压盖21的中心轴线重合，即保证端面221与坡口斜面的平行关系。

此外，在本实施例中，通过对O型圈尺寸的选取以及对密封槽尺寸的设置，使整个试验过程中，当待检测阀门3的坡口端面与密封件213接触并对密封件213产生最大压缩时，密封件213的剩余压缩量仍然要大于坡口斜面与端面221之间的距离。这样，当试验过程中密封件213发生破损导致待检测阀门3与密封组件2之间发生瞬间轴向相对移动时，可以使坡口斜面与端面221之间快速形成面面接触，避免坡口端面与密封槽之间发生冲击碰撞以及破口斜面与其他结构发生大冲击的点接触或线接触，从而实现在该试验情况下对待检测阀门3的坡口保护。

结合图1和图2所示，本实施例的阀门气压试验装置，还包括一个水平调节杆4。水平调节杆4的一端贯穿支撑架1上的固定端板11后与密封组件2连接，并且可以相对于支撑架1进行水平方向的往复移动，从而可以通过水平调节杆4带动密封组件2进行相对于支撑架1的水平方向往复移动，以实现对不同长度尺寸待检测阀门3的夹持固定，并且通过控制轴线移动距离保证对密封件213产生足够预压缩，进而保证最终的密封效果。其中，在本实施例中，只设置了一个水平调节杆4，从而形成一个可动的密封组件2和一个固定的密封组件2，同样在其他实施例中也可以设置两个水平调节杆4，使两个密封组件2均可进行水平方向的位置调整。

此外，在本实施例中，水平调节杆4采用螺杆结构并且在固定端板11上设有对应的螺纹孔，从而在两者之间形成螺纹连接，同时在水平调节杆4的自由端还设有手轮41，通过手动旋转手轮41即可带动密封组件2进行水平方向往复移动，实现对密封件213的压缩。同样，在其他实施例中，水平调节杆4也可以采用其他结构形式，例如气缸结构，通过气动控制带动密封组件2的移动并且对密封件213产生不同的预压紧力。

结合图1所示，在本实施例中，密封组件2与水平调节杆4之间通过一个过渡块5进行连接。其中，过渡块5与密封组件2的连接端214之间采用可拆卸式连接，例如螺纹连接，以便于对不同尺寸的阀门进行试验时可以快速更换相应尺寸的密封组件2，提高该装置的使用效率和操作便捷性。

此外，结合图1和图2所示，在压盖21的中心位置设有通孔216，并且在过渡块5上设有沿中心轴线方向的中心孔和沿径线方向的径向孔。其中，径向孔的外端与外界管路连通，内端通过中心孔与通孔216连通，从而借助外界管路以及径向孔、中心孔和通孔216将试验气体引入待检测阀门3中进行压力检测。

优选的，将过渡块5与水平调节杆4端部之间的连接也设置为可拆卸式连接，例如法兰连接，以便于根据不同待检测阀门所进行试验项目的不同，快速更换同时设有多个对应外接管路的过渡块5，从而实现对待检测阀门3一次裝夹固定后的多项测试操作同时完成，避免对同一待检测阀门3的反复拆装，提高测试的效率以及对待检测阀门3的保护。

结合图1所示，在本实施例的两个密封组件2处各设置了一个过渡块5，一个过渡块5直接与支撑架1连接，另一个过渡块5则与水平调节杆4连接，同时在一个过渡块5上设有高压氮气管61、高压氦气管62和连接压力表的测压管66，在另一个过渡块5上设有排气管63、真空管64和气压试验排气管65，并且在每一个管道上分别设有一个独立的控制阀，用于控制对应管道的通断，完成不同管道与阀体内腔连通的切换，从而实现待检测阀门3一次安装后的多项检测操作。例如，通过高压氮气管61和高压氦气管62分别将氮气和氦气引入待检测阀门3中完成高压和氦质谱检漏检测试验，通过排气管63和气压试验排气管65可以对气压和氦质谱检漏试验中的气体介质进行排放和处理，通过真空管64与真空泵的连接可以对气体的充入和排放进行辅助操作，提高操作的效率和质量，此外整个试验过程中通过测压管66连接的压力表可以随时观察阀腔内的气体压力，保证测试的准确性和安全性。

此外，结合图1所示，本实施例的阀门气压试验装置还设有两个竖直调节杆7。竖直调节杆7位于两个密封组件2之间区域的下方，并且沿竖直方向与支撑架1连接，可以相对于支撑架1进行竖直方向的上下移动。这样，在进行待检测阀门3的安装过程中，借助两个竖直调节杆7可以对待检测阀门3进行辅助支撑并且对其摆放的水平度进行调整，从而快速精准完成待检测阀门3的安装固定。其中，在本实施例中，竖直调节杆7选用螺杆同时在支撑架1上设有对应的螺纹孔，从而通过手动转动竖直调节杆7即可完成对待检测阀门3的调整，同样在其他实施例中也可以采用气缸结构，通过气动控制完成对待检测阀门3的调整。

Claims (8)

1.一种阀门气压试验装置，其特征在于，包括支撑架和密封组件；所述支撑架上设有两个所述密封组件，并且两个所述密封组件沿同一水平方向相对间隔设置；所述密封组件包括压盖和支撑环；所述压盖为台阶形结构，包括第一台阶、第二台阶和密封件，所述第一台阶伸入阀口进行定位，所述第二台阶的外径尺寸大于所述第一台阶的外径尺寸，所述密封件位于所述第一台阶和所述第二台阶的连接位置；所述支撑环的一个端面为倾斜面，并且倾斜角度与坡口的角度相等，所述支撑环套设在所述第二台阶上并且倾斜面与坡口斜面保持平行对应；

所述支撑环与所述压盖之间采用可拆卸固定连接；

阀门的坡口端面与所述密封件接触并对所述密封件进行压缩密封，所述密封件的剩余压缩量大于坡口斜面与所述支撑环中倾斜面之间的距离。

2.根据权利要求1中任意一项所述的阀门气压试验装置，其特征在于，该装置还包括水平调节杆；所述水平调节杆与所述支撑架沿水平方向可移动固定连接，并且一端与所述密封组件连接。

3.根据权利要求2所述的阀门气压试验装置，其特征在于，所述水平调节杆采用螺杆结构，并且与所述支撑架采用螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的阀门气压试验装置，其特征在于，所述水平调节杆与所述压盖之间通过过渡块连接；所述过渡块的两端分别与所述水平调节杆和所述密封组件采用可拆卸式连接。

5.根据权利要求4所述的阀门气压试验装置，其特征在于，在所述压盖的中心位置设有通孔，在所述过渡块上设有沿中心轴线方向的中心孔和沿径线方向的径向孔；所述径向孔的一端与外界管路连通，另一端通过所述中心孔与所述通孔连通。

6.根据权利要求4所述的阀门气压试验装置，其特征在于，所述过渡块上设有多个径向孔，并且分别与设有独立控制阀的高压气管、试验气管、排气管以及真空管连接。

7.根据权利要求1中任意一项所述的阀门气压试验装置，其特征在于，该装置还包括竖直调节杆；所述竖直调节杆与所述支撑架沿竖直方向可移动固定连接，并且位于两个所述密封组件之间区域的下方。

8.根据权利要求7所述的阀门气压试验装置，其特征在于，所述竖直调节杆采用螺杆结构，并且与所述支撑架采用螺纹连接。

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