CN109738293A - 一种密封舱防水与耐压性能测试装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种密封舱防水与耐压性能测试装置，包括压力发生机构、压力舱和控制机构，压力舱包括支座、舱体、试验舱、舱盖和泄压阀，支座安装在舱体内部底端，试验舱安装在支座上，舱盖安装在舱体的上方，舱盖和舱体之间安装有密封圈，泄压阀安装在舱盖上；控制机构包括计算机、水密接头、压力传感器、信号变送器、端面应变片和周向应变片；压力发生机构通过注水阀向舱体内通入高压水；本发明还包括上述的密封舱防水与耐压性能测试装置的测试方法。本发明不仅可以实现试验舱的防水性能和耐压性能宏观试验，而且可以准确获取试验舱发生防水失效、耐压失效的载荷压力、耐压失效时的发生部位，同时还具有结构简单，操作方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及压力容器技术领域，具体涉及一种密封舱防水与耐压性能测试装置及其测试方法。
背景技术
随着水下作业需求的快速增长，水下作业装备的需求也得到了快速增长。为了实现复杂的作业过程，水下作业装备大多装有电控装置。为确保电控装置在水下环境能够正常工作，通常将电控装置放置在具有防水和耐压功能的密封舱中。为了确保满足设定的防水性能和耐压强度，密封舱在使用前通常需要开展防水性能试验和耐压性能试验。现有的密封舱防水与耐压性能测试装置通常为加载压力可以调节的压力舱，试验方法通常是将密封舱放置在压力舱中，将压力舱的压力升至密封舱的工作压力，稳压一段时间后泄压至大气压，通过检查密封舱的完整性判断其防水和耐压性能。
现有密封舱防水与耐压性能测试装置与试验方法存在如下不足，试验过程中不能实时获取密封舱是否发生了防水失效和耐压失效，不能获取密封舱发生防水失效或耐压失效时的加载压力，不能获取密封舱发生耐压失效时的具体部位。上述不足影响了密封舱的精准设计，不利于精准掌握密封舱的工作性能。
由此可见，如何提供一种能实时获取压力加载过程中密封舱防水与耐压性能的测试装置及其测试方法，实现密封舱工作性能的精准评价，具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种密封舱防水与耐压性能测试装置及其测试方法，它不仅可以实现试验舱的防水性能和耐压性能宏观试验，而且可以准确获取试验舱发生防水失效的载荷压力、耐压失效的载荷压力、耐压失效时的发生部位，同时还具有结构简单，操作方便的优点。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种密封舱防水与耐压性能测试装置，包括压力发生机构、压力舱和控制机构，所述压力舱包括支座、舱体、试验舱、舱盖和泄压阀，所述支座安装在舱体内部底端，所述试验舱安装在支座上，舱盖安装在舱体的上方，舱盖和舱体之间安装有密封圈，泄压阀安装在舱盖上；所述控制机构包括计算机、水密接头、压力传感器、信号变送器、端面应变片和周向应变片，所述水密接头和压力传感器通过电缆分别与计算机的输入端连接，所述计算机的输出端分别与压力发生机构连接，所述端面应变片和周向应变片的信号输出端与信号变送器的输入端连接，所述信号变送器的输出端与水密接头连接；所述压力发生机构通过注水阀向舱体内通入高压水。
作为上述技术方案的进一步改进：所述压力发生机构包括水箱、电动机、压力泵、压力表和二通电磁阀，所述电动机的输出轴与压力泵的输入轴连接，所述压力泵的入口和出口分别与水箱和二通电磁阀的入口连接，所述压力表安装在压力泵的出口，所述二通电磁阀的出口与注水阀的入口连接；所述电动机和二通电磁阀的控制端分别与计算机的输出端连接。
进一步，所述端面应变片安装在试验舱上端面的中心。
进一步，所述周向应变片安装在试验舱外侧面的中部。
进一步，所述注水阀为单向阀，注水阀的流动方向为压力舱的外部至内部。
进一步，所述泄压阀的开启压力能根据试验需要调整，泄压阀的流动方向为压力舱的内部至外部。
进一步，所述支座与舱体的内孔之间为间隙配合连接，支座与试验舱之间也为间隙配合连接，试验舱插入支座中的长度为试验舱高度的10％～30％。
进一步，所述水密接头与信号变送器之间的连接电缆为柔性卷收电缆，所述端面应变片和周向应变片之间的连接电缆为柔性卷收电缆。
一种密封舱防水与耐压性能测试方法，采用上述的密封舱防水与耐压性能测试装置，并包括如下步骤：
1)使用计算机启动压力发生机构输出高压水，高压水通过注水阀进入压力舱对压力舱进行加压，与此同时，计算机实时采集和记录压力传感器、端面应变片、周向应变片的输出信号；
2)当压力舱中的压力达到所需的压力时，计算机关闭压力发生机构；在压力舱的加压过程中，如果计算机检测到压力舱的压力上升过程中出现明显的升压缓慢或压力急剧下降，则表明试验舱发生了防水失效；
3)在压力舱的加压过程中，如果计算机检测到突变的应变信号，则表明试验舱即将发生耐压强度失效；如果计算机同时检测到压力舱的压力上升过程中出现压力急剧下降和应变信号急剧上升，则表明试验舱已发生耐压强度失效。
作为上述技术方案的进一步改进：所述步骤3)中如果突变的应变信号来自于端面应变片，则表明试验舱的端面即将发生耐压强度失效，如果突变的应变信号来自于周向应变片，则表明试验舱的侧面即将发生耐压强度失效，如果不希望试验舱被压碎，则需要停止试验过程，开启泄压阀，将压力舱中的压力降低至常压，如果希望获取试验舱被压碎的压力极限，则可以继续加压，直至计算机同时检测到压力舱的压力上升过程中出现压力急剧下降和应变信号急剧上升。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过在试验舱的端面和侧面安装应变片，实现了加压过程中试验舱端面和侧面应变的实时监测，通过在舱盖安装压力传感器，实现了加压过程中压力舱压力的实时监测，通过监测压力舱压力变化实现试验舱防水性能的判断，通过监测应变信号变化实现试验舱耐压性能的判断。与现有密封舱性能试验装置相比，本发明不仅可以实现试验舱的防水性能和耐压性能宏观试验，而且可以准确获取试验舱发生防水失效的载荷压力、耐压失效的载荷压力、耐压失效时的发生部位，同时还具有结构简单，操作方便的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明具体实施例中加压过程中压力舱的压力曲线图；
图3是本发明具体实施例中加压过程中压力舱的应变曲线图。
图例说明：
1、压力发生机构；11、注水阀；12、水箱；13、电动机；14、压力泵；15、压力表；16、二通电磁阀；2、压力舱；21、支座；22、舱体；23、试验舱；24、舱盖；25、泄压阀；26、密封圈；3、控制机构；31、计算机；32、水密接头；33、压力传感器；34、信号变送器；35、端面应变片；36、周向应变片。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
如图1所示，一种密封舱防水与耐压性能测试装置，包括压力发生机构1、压力舱2和控制机构3，压力舱2包括支座21、舱体22、试验舱23、舱盖24和泄压阀25，支座21安装在舱体22内部底端，试验舱23安装在支座21上，舱盖24安装在舱体22的上方，舱盖24和舱体22之间安装有密封圈26，泄压阀25安装在舱盖24上；控制机构3包括计算机31、水密接头32、压力传感器33、信号变送器34、端面应变片35和周向应变片36，水密接头32和压力传感器33通过电缆分别与计算机31的输入端连接，计算机31的输出端分别与压力发生机构1连接，端面应变片35和周向应变片36的信号输出端与信号变送器34的输入端连接，信号变送器34的输出端与水密接头32连接；压力发生机构1通过注水阀11向舱体22内通入高压水。
本实施例中，压力发生机构1包括水箱12、电动机13、压力泵14、压力表15和二通电磁阀16，电动机13的输出轴与压力泵14的输入轴连接，压力泵14的入口和出口分别与水箱12和二通电磁阀16的入口连接，压力表15安装在压力泵14的出口，二通电磁阀16的出口与注水阀11的入口连接；电动机13和二通电磁阀16的控制端分别与计算机31的输出端连接。
本实施例中，端面应变片35安装在试验舱23上端面的中心，这是考虑到试验舱23上端面产生应变时，中心位置的应变值最大，便于测量。
本实施例中，周向应变片36安装在试验舱23外侧面的中部，这是考虑到试验舱23外侧面产生应变时，中部位置的应变值最大，便于测量。
本实施例中，注水阀11为单向阀，注水阀11的流动方向为压力舱2的外部至内部，这样设置有助于实现压力舱2的压力保持。
本实施例中，泄压阀25的开启压力能根据试验需要调整，泄压阀25的流动方向为压力舱2的内部至外部，这样设置有助于提高本发明测试装置的安全性，实现危险工况下自动泄压。
本实施例中，控制机构3可以根据控制要求控制电动机13的启停和二通电磁阀16的开闭，这样设置有助于提高本发明测试装置的自动化程度。
本实施例中，支座21与舱体22的内孔之间为间隙配合连接，支座21与试验舱23之间也为间隙配合连接，试验舱23插入支座21中的长度为试验舱23高度的10％～30％，这样设置可以实现试验舱23在支座21内的定位，避免试验舱23在加压过程中出现晃动。
本实施例中，水密接头32与信号变送器34之间的连接电缆为柔性卷收电缆，端面应变片35和周向应变片36之间的连接电缆为柔性卷收电缆，这样设置有助于提高本发明测试装置的可操作性。
一种密封舱防水与耐压性能测试方法，采用上述的密封舱防水与耐压性能测试装置，并包括如下步骤：
1)使用计算机31先打开二通电磁阀16，然后启动电动机13，压力泵14在电动机13的驱动下输出高压水，高压水依次通过二通电磁阀16和注水阀11进入压力舱2，与此同时，计算机31实时采集和记录压力传感器33、端面应变片35、周向应变片36的输出信号；
2)当压力舱2中的压力达到所需的压力时，计算机31先后关闭电动机13和二通电磁阀16，如果试验需要压力舱2中的压力保持一段时间，则通过控制机构3的闭环控制维持压力舱2中的压力，如果不需要保持压力舱2的压力，则开启泄压阀25，将压力舱2中的压力降低至常压；在压力舱2的加压过程中，如果计算机31检测到压力舱2的压力上升过程中出现明显的升压缓慢或压力急剧下降，则表明试验舱23发生了防水失效，则需要停止试验过程，开启泄压阀25，将压力舱2中的压力降低至常压，打开压力舱的舱盖24，检查试验舱23是否发生了防水失效；
3)在压力舱2的加压过程中，如果计算机31检测到突变的应变信号，则表明试验舱23即将发生耐压强度失效；如果计算机31同时检测到压力舱2的压力上升过程中出现压力急剧下降和应变信号急剧上升，则表明试验舱23已发生耐压强度失效。
本实施在实验前，将端面应变片35贴在试验舱23上端面的中心、周向应变片36贴在试验舱23外侧面的中部，打开压力舱2的舱盖24，依次将支座21放入压力舱2的底部，将试验舱23插入支座21，将端面应变片35、周向应变片36的信号输出端与信号变送器34的输入端连接，然后盖上压力舱2的舱盖24。
本实施例中，步骤3)中如果突变的应变信号来自于端面应变片35，则表明试验舱23的端面即将发生耐压强度失效，如果突变的应变信号来自于周向应变片36，则表明试验舱23的侧面即将发生耐压强度失效，如果不希望试验舱23被压碎，则需要停止试验过程，开启泄压阀25，将压力舱2中的压力降低至常压，如果希望获取试验舱23被压碎的压力极限，则可以继续加压，直至计算机31同时检测到压力舱2的压力上升过程中出现压力急剧下降和应变信号急剧上升。
本实施例的加压过程中压力舱压力曲线如图2所示，图2中曲线②为正常压力曲线，曲线①和曲线③为试验舱发生了防水失效时的压力曲线，曲线①的特征为压力舱压力上升过程中出现压力急剧下降，曲线③的特征为压力舱压力上升过程中出现明显的升压缓慢。
本实施例的加压过程中压力舱应变曲线如图3所示，图3中曲线b为正常应变曲线，曲线a为试验舱发生强度失效的应变曲线。
本实施例的密封舱防水与耐压性能测试装置工作原理及优点如下：通过在试验舱23的端面和侧面安装应变片，实现了加压过程中试验舱23端面和侧面应变的实时监测，通过在舱盖24安装压力传感器33，实现了加压过程中压力舱2压力的实时监测，通过监测压力舱2压力上升变化曲线实现试验舱23防水性能的判断，通过监测应变信号是否发生突变实现试验舱23耐压性能的判断。与现有密封舱性能试验装置相比，本实施例的密封舱防水与耐压性能测试装置不仅可以实现试验舱23的防水性能和耐压性能宏观试验，而且可以准确获取试验舱23发生防水失效的载荷压力、耐压失效的载荷压力、耐压失效时的发生部位，同时还具有结构简单，操作方便的优点。
Claims (10)
1.一种密封舱防水与耐压性能测试装置，其特征在于：包括压力发生机构(1)、压力舱(2)和控制机构(3)，所述压力舱(2)包括支座(21)、舱体(22)、试验舱(23)、舱盖(24)和泄压阀(25)，所述支座(21)安装在舱体(22)内部底端，所述试验舱(23)安装在支座(21)上，舱盖(24)安装在舱体(22)的上方，舱盖(24)和舱体(22)之间安装有密封圈(26)，泄压阀(25)安装在舱盖(24)上；所述控制机构(3)包括计算机(31)、水密接头(32)、压力传感器(33)、信号变送器(34)、端面应变片(35)和周向应变片(36)，所述水密接头(32)和压力传感器(33)通过电缆分别与计算机(31)的输入端连接，所述计算机(31)的输出端分别与压力发生机构(1)连接，所述端面应变片(35)和周向应变片(36)的信号输出端与信号变送器(34)的输入端连接，所述信号变送器(34)的输出端与水密接头(32)连接；所述压力发生机构(1)通过注水阀(11)向舱体(22)内通入高压水。
2.根据权利要求1所述的密封舱防水与耐压性能测试装置，其特征在于：所述压力发生机构(1)包括水箱(12)、电动机(13)、压力泵(14)、压力表(15)和二通电磁阀(16)，所述电动机(13)的输出轴与压力泵(14)的输入轴连接，所述压力泵(14)的入口和出口分别与水箱(12)和二通电磁阀(16)的入口连接，所述压力表(15)安装在压力泵(14)的出口，所述二通电磁阀(16)的出口与注水阀(11)的入口连接；所述电动机(13)和二通电磁阀(16)的控制端分别与计算机(31)的输出端连接。
3.根据权利要求1或2所述的密封舱防水与耐压性能测试装置，其特征在于：所述端面应变片(35)安装在试验舱(23)上端面的中心。
4.根据权利要求1或2所述的密封舱防水与耐压性能测试装置，其特征在于：所述周向应变片(36)安装在试验舱(23)外侧面的中部。
5.根据权利要求1或2所述的密封舱防水与耐压性能测试装置，其特征在于：所述注水阀(11)为单向阀，注水阀(11)的流动方向为压力舱(2)的外部至内部。
6.根据权利要求1或2所述的密封舱防水与耐压性能测试装置，其特征在于：所述泄压阀(25)的开启压力能根据试验需要调整，泄压阀(25)的流动方向为压力舱(2)的内部至外部。
7.根据权利要求1或2所述的密封舱防水与耐压性能测试装置，其特征在于：所述支座(21)与舱体(22)的内孔之间为间隙配合连接，支座(21)与试验舱(23)之间也为间隙配合连接，试验舱(23)插入支座(21)中的长度为试验舱(23)高度的10％～30％。
8.根据权利要求1或2所述的密封舱防水与耐压性能测试装置，其特征在于：所述水密接头(32)与信号变送器(34)之间的连接电缆为柔性卷收电缆，所述端面应变片(35)和周向应变片(36)之间的连接电缆为柔性卷收电缆。
9.一种密封舱防水与耐压性能测试方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的密封舱防水与耐压性能测试装置，并包括如下步骤：
1)使用计算机(31)启动压力发生机构(1)输出高压水，高压水通过注水阀(11)进入压力舱(2)对压力舱(2)进行加压，与此同时，计算机(31)实时采集和记录压力传感器(33)、端面应变片(35)、周向应变片(36)的输出信号；
2)当压力舱(2)中的压力达到所需的压力时，计算机(31)关闭压力发生机构(1)；在压力舱(2)的加压过程中，如果计算机(31)检测到压力舱(2)的压力上升过程中出现明显的升压缓慢或压力急剧下降，则表明试验舱(23)发生了防水失效；
3)在压力舱(2)的加压过程中，如果计算机(31)检测到突变的应变信号，则表明试验舱(23)即将发生耐压强度失效；如果计算机(31)同时检测到压力舱(2)的压力上升过程中出现压力急剧下降和应变信号急剧上升，则表明试验舱(23)已发生耐压强度失效。
10.根据权利要求9所述的密封舱防水与耐压性能测试方法，其特征在于，所述步骤3)中如果突变的应变信号来自于端面应变片(35)，则表明试验舱(23)的端面即将发生耐压强度失效，如果突变的应变信号来自于周向应变片(36)，则表明试验舱(23)的侧面即将发生耐压强度失效，如果不希望试验舱(23)被压碎，则需要停止试验过程，开启泄压阀(25)，将压力舱(2)中的压力降低至常压，如果希望获取试验舱(23)被压碎的压力极限，则可以继续加压，直至计算机(31)同时检测到压力舱(2)的压力上升过程中出现压力急剧下降和应变信号急剧上升。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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