CN111665039A - 一种低温安全阀试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温安全阀试验装置，包括试验容器、温控层以及保温层，试验容器用于容置试验介质。上述试验容器附设有一个试验介质入口以及一个样件接口，试验介质入口用于往试验容器内部输入试验介质，样件接口连通试验容器内部设置，样件接口用于连接被试验安全阀。上述温控层套设于上述试验容器外，保温层套设于温控层外，保温层用于温控层的隔热保温。上述温控层与试验容器之间形成一个温控空腔，温控空腔用于容置温控介质，温控介质用于通过其与上述试验介质的热交换调控试验介质的温度。本发明实现了能够在样件接口处施加同时兼具低温与高压两个需求的试验环境，提供了能够满足更高检测标准、检测要求的试验装置。

Description

一种低温安全阀试验装置

技术领域

本发明涉及阀门检测装置，具体涉及一种低温安全阀试验装置。

背景技术

安全阀试验一般有两方面要求，其一，在低温环境下，给安全阀增压，当压力达到安全阀的整定压力时，安全阀起跳，开始泄压，记录整个压力随时间的变化过程：其二，在低温环境下，给安全阀增压至密封试验压力，测算其保压时间内的平均泄漏量。

而GB/T 29026-2012标准所提供的液氮自蒸发增压的方法有一定局限性，具体地：

氮气的物理特性，临界温度为126K（-147℃），临界压力为3.4MPa，标准大气压下液氮温度为-196℃。密闭容器内氮气自蒸发过程应该是，开始时容器内是氮的气液混合，液氮部分蒸发形成氮气，随着容器与外部的换热，容器内的氮气饱和压力逐渐增加，温度逐渐上升。但是当温度达到临界温度-147℃，压力达到临界压力3.4MPa时，氮处于临界状态，随着换热的继续，液态氮消失，容器内只存在气态氮。随着换热的继续，容器内温度逐渐升高，压力逐渐增大，利用理想气体状态方程不难求出，当容器内达到20℃时，压力将达到7.9MPa。此时，温度已经不属于低温范畴，而压力才达到7.9MPa。

如申请号为201911184075.9的中国专利公开了一种安全阀检验装置，包括试验容器以及储液罐，储液罐与试验容器内腔连通并可向试验容器注入低温介质；试验容器顶部设有与试验容器内腔连通并可连接被试安全阀的第一控制阀，试验容器内腔设有第一升压器，第一升压器包括第一换热管；试验容器外部设有第二升压器，第二升压器包括第二换热管；第一换热管与第二换热管首尾连通，形成供换热介质流通的换热循环通道，换热介质流过第一升压器内部时，与试验容器中的低温介质换热，使其吸热升温膨胀，进而试验容器压力升高，以对被试安全阀进行校验。

而随着社会的进步，更高要求的使用环境以及国家标准都对安全阀提出了更高的要求，而为了检测安全阀，也需要试验装置能够提供同时兼具低温以及高压两个指标的试验介质对安全阀进行检测，而从上述描述可知，上述结构难以给安全阀提供兼具低温和高压的试验环境。

发明内容

本发明提供一种低温安全阀试验装置，以解决现有的低温安全阀试验装置难以给安全阀提供兼具低温和高压的试验环境等问题。

本发明采用如下技术方案：

一种低温安全阀试验装置，包括试验容器、温控层以及保温层，试验容器用于容置试验介质。上述试验容器附设有一个试验介质入口以及一个样件接口，试验介质入口用于往试验容器内部输入试验介质，样件接口连通试验容器内部设置，样件接口用于连接被试验安全阀。上述温控层套设于上述试验容器外，保温层套设于温控层外，保温层用于温控层的隔热保温。上述温控层与试验容器之间形成一个温控空腔，温控空腔用于容置温控介质，温控介质用于通过其与上述试验介质的热交换调控试验介质的温度。该温控层附设有一个温控介质入口以及一个温控排放口，温控介质入口用于往上述温控空腔输入温控介质，温控排放口与温控空腔内连通设置。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

其一，本发明通过分别容置于试验容器以及温控空腔内且又相对独立的温控介质与试验介质的设置，实现了能够在样件接口处施加同时兼具低温与高压两个需求的试验环境，提供了能够满足更高检测标准、检测要求的试验装置，弥补了安全阀试验领域在上述更高检测标准、检测要求下试验装置与试验实现方式的缺失。

其二，本发明通过上述结构的设置，实现了在样件接口施加任意的不同温度与不同压力的组合，试验装置的适用性更广。并且本发明通过将试验介质与温控介质分开，比如采用液氮作为温控介质的情况下，可以将样件接口位置的试验介质温度下降到-190℃左右，拓展了试验温度区间。

其三，将保温层、温控层以及试验容器依次套设，保温层的利用效率更高，一个保温层同时满足了温控介质与试验介质在试验装置工作时的隔热保温。且该结构的温控介质利用效率也更高，温控介质尽可能的用于与试验介质的热交换，进而实现试验介质的温度调控与保持。且该结构的试验介质处于温控介质的包覆内，因此可以较好地保持所需的试验温度。且该结构在试验介质流动的动态检测中，试验容器位于温控介质的包覆中的结构，也可以尽可能地降低因试验介质流动而带来的温度变化。

进一步地：

上述低温安全阀试验装置为具有三层依次套设的罐体的罐状结构，三层依次套设的罐体由内而外依次为上述试验容器、上述温控层以及上述保温层。该温控层与该保温层之间形成一个保温空腔，保温空腔为真空保温空腔。

本发明通过三层依次套设的罐体的罐状结构设置，科学合理地以最小成本实现试验装置所需的结构，而真空保温空腔的设置也可以以较低成本实现极为有效的隔热保温。

上述试验介质入口设于上述保温层外，试验介质入口通过介质盘管与上述试验容器内连通设置。上述介质盘管由该试验介质入口依次贯穿该保温层、上述温控层，再沿该试验容器外沿盘绕，最后与试验容器内连通设置。

本发明通过介质盘管结构的设置，在试验介质进入试验容器前通过盘旋流动地在温控空腔内调整试验介质温度，进而提高检测效率。并且在动态试验过程中，由于新加入的试验介质经过了温控空腔的温度调整而后汇入试验容器内，即可以进一步强化上述的尽可能地降低因试验介质流动而带来的温度变化这一效果。

上述试验介质入口设于上述保温层侧面外。上述介质盘管贯穿该保温层、上述温控层侧面设置，介质盘管交替经过上述试验容器顶面、底面地螺旋盘绕设置，介质盘管由试验容器背离试验介质入口所在位置的一侧侧壁接入试验容器设置。

上述温控介质入口设于上述保温层外，温控介质入口通过介质喷淋管往上述温控空腔内输入上述温控介质。上述介质喷淋管由该温控介质入口依次贯穿该保温层、上述温控层后沿温控层内壁延伸设置。该介质喷淋管朝向上述试验容器所在方向的一侧设有复数个喷淋构件，喷淋构件用于朝向试验容器所在方向喷出介质喷淋管内的温控介质。

上述温控介质为液氮。上述温控排放口设于保温层上方，温控排放口通过温控连管与上述温控空腔内连通设置，温控连管沿竖直方向贯穿保温层设置，温控排放口用于在上述低温安全阀试验装置工作时排出上述温控空腔内的氮气。上述温控层附设有一个差压液位计，差压液位计用于测量温控空腔内的液位。

上述温控层附设有第一溢流接口、第二溢流接口以及抽离接口，第一溢流接口、第二溢流接口以及抽离接口均与上述温控空腔内连通设置，第一溢流接口对应的温控空腔内液位为85%至95%，第二溢流接口对应的温控空腔内液位为64%至74%，抽离接口接入温控空腔底部设置。上述温控连管附设有一个温控安全阀。

上述样件接口设于上述保温层外，样件接口通过样件连管与上述试验容器内连通设置，样件连管贯穿上述温控层与上述保温层设置。上述样件连管邻近该样件接口处附设有一个温度传感器、一个压力表以及一个手动泄压接口。

上述试验介质为氦气。上述样件接口设于上述保温层上方。上述样件连管沿竖直方向贯穿上述温控层与上述保温层设置。上述温度传感器、上述压力表以及上述手动泄压接口均设于保温层上方。

上述保温层附设有一个抽真空接口、一个真空检测口以及一个防爆口，抽真空接口、真空检测口以及防爆口均与上述保温空腔内连通设置。上述低温安全阀试验装置为金属焊接而成的罐状结构，该保温层底面设有支座，保温层与上述温控层之间连接有连接座，连接座为玻璃钢连接座。

由上述对本发明进一步方案的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

第一，上述的介质盘管螺旋盘绕方向的设置，配合介质喷淋管、液氮这一温控介质的特性，具体如将喷淋构件设于试验容器上方等，具有如下好处：

其一，在试验介质要求温度较低，需要高效对试验介质降温时，该结构令介质盘管一部分处于液氮液位下方，一部分直接受到喷淋，可以更加高效地实现降温。

其二，在需要调整试验介质温度时，通过配合降低温控空腔内的液氮液位并持续从介质喷淋管喷出液氮，进而实现对试验介质温度进行相对精确调整，提升试验装置的适用性、检测精准程度等。抽离接口还能用于试验装置清理时抽出温控空腔内的残留物。

第二，本发明以最适合检漏的氦气为试验介质，令试验装置的试验结果更加科学客观。

第三，温控安全阀、第一溢流接口、第二溢流接口的设置可以放置液氮蒸发快而导致的对试验装置整体稳定性的影响，特别是罐装结构的罐体的安全性的影响。而第一溢流接口与第二溢流接口的设置，再配合抽离接口的设置，在液氮吸热调控、保持试验介质温度的过程中，可以提升该过程的效率以及操作便利性，该提升效率以及操作便利性体现在通过保持温控空腔内的液位来实现对试验介质温度的控制、保持。

第四，将样件接口、温度传感器、压力表以及手动泄压接口设于保温层上方的结构，配合试验装置的高度，该结构恰好处于常人站立工作的舒适高度，提升产品使用便利性。

附图说明

图1为本发明的低温安全阀试验装置的结构示意图。

图2为本发明的低温安全阀试验装置的侧视结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

参考图1、图2，一种低温安全阀试验装置，包括试验容器1、温控层2以及保温层3，试验容器1用于容置试验介质。上述温控层2套设于上述试验容器1外，保温层3套设于温控层2外，保温层3用于温控层2的隔热保温。低温安全阀试验装置为具有三层依次套设的罐体的罐状结构，三层依次套设的罐体由内而外依次为上述试验容器1、上述温控层2以及上述保温层3。该罐状结构可以为任意需要的几何形状。具体的，本具体实施方式中，低温安全阀试验装置为金属焊接而成的罐状结构，该保温层3底面设有支座4，保温层3与上述温控层2之间连接有连接座5，连接座5为玻璃钢连接座5。试验容器1、温控层2以及保温层3的几何容积分别为0.5m³、0.9 m³、2 m³。

参考图1，上述该温控层2与该保温层3之间形成一个保温空腔30，保温空腔30为真空保温空腔30。上述保温层3附设有一个抽真空接口31、一个真空检测口以及一个防爆口，抽真空接口31、真空检测口以及防爆口均与上述保温空腔30内连通设置。对于将一个腔体通过抽离空气而设置成真空保温空腔30为本领域惯用技术手段，因此上述抽真空接口31、真空检测口以及防爆口的设置此处不再赘述。其中，抽真空接口31、真空检测口以及防爆口依次并列设置，由于图中视角缘故，真空检测口以及防爆口图中未画出。

参考图1、图2：

上述温控层2与试验容器1之间形成一个温控空腔20，温控空腔20用于容置温控介质，温控介质用于通过其与上述试验介质的热交换调控试验介质的温度。上述温控介质为液氮。该温控层2附设有一个温控介质入口21、一个温控排放口22、第一溢流接口23、第二溢流接口24、抽离接口25以及一个差压液位计，温控介质入口21用于往上述温控空腔20输入温控介质，温控排放口22与温控空腔20内连通设置。上述温控介质入口21设于上述保温层3侧面外，温控介质入口21通过介质喷淋管211往上述温控空腔20内输入上述温控介质。上述介质喷淋管211由该温控介质入口21依次贯穿该保温层3、上述温控层2后沿温控层2内壁延伸设置。该介质喷淋管211朝向上述试验容器1所在方向的一侧设有复数个喷淋构件212，喷淋构件212用于朝向试验容器1所在方向喷出介质喷淋管211内的温控介质。喷淋构件212可以为喷嘴也可以为开设于介质喷淋管211的孔洞。本具体实施方式中，喷淋构件212均布于试验容器1上方。

上述温控排放口22设于保温层3上方，温控排放口22通过温控连管221与上述温控空腔20内连通设置，温控连管221沿竖直方向贯穿保温层3设置，温控排放口22用于在上述低温安全阀试验装置工作时排出上述温控空腔20内的氮气。上述温控层2附设有一个差压液位计，差压液位计用于测量温控空腔20内的液位。差压液位计通过由温控空腔20延伸至保温层3侧面外的液位计接口261装配，为满足差压液位计的安装需求，液位计接口261设有两个。由于液氮吸热成为氮气，因此将温控排放口22设于顶面，便于氮气排出，实现温控空腔20内热交换。

上述温控层2附设有第一溢流接口23、第二溢流接口24以及抽离接口25均与上述温控空腔20内连通设置，第一溢流接口23对应的温控空腔20内液位为85%至95%，第二溢流接口24对应的温控空腔20内液位为64%至74%，抽离接口25接入温控空腔20底部设置。上述温控连管221附设有一个温控安全阀。该温控安全阀通过一个DN25的安全阀法兰接口222连接。第一溢流接口23、第二溢流接口24均为DN10的法兰接口。温控介质入口21以及抽离接口25均为DN25的法兰接口。温控排放口22为DN100法兰接口。

继续参考图1、图2：

上述试验容器1附设有一个试验介质入口11以及一个样件接口12，试验介质入口11用于往试验容器1内部输入试验介质，样件接口12连通试验容器1内部设置，样件接口12用于连接被试验安全阀。上述试验介质入口11设于上述保温层3外，试验介质入口11通过介质盘管111与上述试验容器1内连通设置。上述介质盘管111由该试验介质入口11依次贯穿该保温层3、上述温控层2，再沿该试验容器1外沿盘绕，最后与试验容器1内连通设置。上述试验介质入口11设于上述保温层3侧面外。上述介质盘管111贯穿该保温层3、上述温控层2侧面设置，介质盘管111交替经过上述试验容器1顶面、底面地螺旋盘绕设置，介质盘管111由试验容器1背离试验介质入口11所在位置的一侧侧壁接入试验容器1设置。试验介质入口11为DN25法兰接口。

上述试验介质为氦气。上述样件接口12设于上述保温层3上方，样件接口12通过样件连管121与上述试验容器1内连通设置，样件连管121沿竖直方向贯穿上述温控层2与上述保温层3设置。上述样件连管121邻近该样件接口12处附设有一个温度传感器、一个压力表以及一个手动泄压接口122。样件接口12为DN150法兰接口。上述温度传感器、上述压力表以及上述手动泄压接口122均设于保温层3上方，该手动泄压接口122为DN15法兰接口，温度传感器、压力表分别通过温度传感器接口123以及压力表接口124接入，温度传感器接口123以及压力表接口124均为内螺纹接口。

继续参考图1、图2，本发明的低温安全阀试验装置使用过程为：在各个接口按照上述描述接入各个结构，在样件接口12装上被试验安全阀。保持保温空腔30处于一定程度真空水平实现隔热保温。向试验容器1内充入氦气后关闭被试验安全阀。保持温控排放口22开启后，往温控空腔20内输入液氮。通过差压液位计获取温控空腔20内液氮的液位。通过温控介质入口21、温控排放口22、第一溢流接口23、第二溢流接口24、抽离接口25等开闭实现对氦气温度的控制。通过试验介质入口11充入氦气控制氦气压力。在整个试验过程中，通过温度传感器、压力表来获取被试验安全阀处的氦气温度、压力，根据试验需求，调整该温度、压力，并完成试验。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种低温安全阀试验装置，包括试验容器，试验容器用于容置试验介质；所述试验容器附设有一个试验介质入口以及一个样件接口，试验介质入口用于往试验容器内部输入试验介质，样件接口连通试验容器内部设置，样件接口用于连接被试验安全阀；其特征在于：还包括温控层以及保温层，温控层套设于所述试验容器外，保温层套设于温控层外，保温层用于温控层的隔热保温；所述温控层与试验容器之间形成一个温控空腔，温控空腔用于容置温控介质，温控介质用于通过其与所述试验介质的热交换调控试验介质的温度；该温控层附设有一个温控介质入口以及一个温控排放口，温控介质入口用于往所述温控空腔输入温控介质，温控排放口与温控空腔内连通设置。

2.根据权利要求1所述的一种低温安全阀试验装置，其特征在于：所述低温安全阀试验装置为具有三层依次套设的罐体的罐状结构，三层依次套设的罐体由内而外依次为所述试验容器、所述温控层以及所述保温层；该温控层与该保温层之间形成一个保温空腔，保温空腔为真空保温空腔。

3.根据权利要求2所述的一种低温安全阀试验装置，其特征在于：所述试验介质入口设于所述保温层外，试验介质入口通过介质盘管与所述试验容器内连通设置；所述介质盘管由该试验介质入口依次贯穿该保温层、所述温控层，再沿该试验容器外沿盘绕，最后与试验容器内连通设置。

4.根据权利要求3所述的一种低温安全阀试验装置，其特征在于：所述试验介质入口设于所述保温层侧面外；所述介质盘管贯穿该保温层、所述温控层侧面设置，介质盘管交替经过所述试验容器顶面、底面地螺旋盘绕设置，介质盘管由试验容器背离试验介质入口所在位置的一侧侧壁接入试验容器设置。

5.根据权利要求2所述的一种低温安全阀试验装置，其特征在于：所述温控介质入口设于所述保温层外，温控介质入口通过介质喷淋管往所述温控空腔内输入所述温控介质；所述介质喷淋管由该温控介质入口依次贯穿该保温层、所述温控层后沿温控层内壁延伸设置；该介质喷淋管朝向所述试验容器所在方向的一侧设有复数个喷淋构件，喷淋构件用于朝向试验容器所在方向喷出介质喷淋管内的温控介质。

6.根据权利要求5所述的一种低温安全阀试验装置，其特征在于：所述温控介质为液氮；所述温控排放口设于保温层上方，温控排放口通过温控连管与所述温控空腔内连通设置，温控连管沿竖直方向贯穿保温层设置，温控排放口用于在所述低温安全阀试验装置工作时排出所述温控空腔内的氮气；所述温控层附设有一个差压液位计，差压液位计用于测量温控空腔内的液位。

7.根据权利要求6所述的一种低温安全阀试验装置，其特征在于：所述温控层附设有第一溢流接口、第二溢流接口以及抽离接口，第一溢流接口、第二溢流接口以及抽离接口均与所述温控空腔内连通设置，第一溢流接口对应的温控空腔内液位为85%至95%，第二溢流接口对应的温控空腔内液位为64%至74%，抽离接口接入温控空腔底部设置；所述温控连管附设有一个温控安全阀。

8.根据权利要求2所述的一种低温安全阀试验装置，其特征在于：所述样件接口设于所述保温层外，样件接口通过样件连管与所述试验容器内连通设置，样件连管贯穿所述温控层与所述保温层设置；所述样件连管邻近该样件接口处附设有一个温度传感器、一个压力表以及一个手动泄压接口。

9.根据权利要求8所述的一种低温安全阀试验装置，其特征在于：所述试验介质为氦气；所述样件接口设于所述保温层上方；所述样件连管沿竖直方向贯穿所述温控层与所述保温层设置；所述温度传感器、所述压力表以及所述手动泄压接口均设于保温层上方。

10.根据权利要求2所述的一种低温安全阀试验装置，其特征在于：所述保温层附设有一个抽真空接口、一个真空检测口以及一个防爆口，抽真空接口、真空检测口以及防爆口均与所述保温空腔内连通设置；所述低温安全阀试验装置为金属焊接而成的罐状结构，该保温层底面设有支座，保温层与所述温控层之间连接有连接座，连接座为玻璃钢连接座。

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