CN112881154B - 一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置 - Google Patents

一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置，包括刚性反力基座、环向作动器组、热力加载及密封性能测试系统、高压空气压缩泵系统及温度控制系统，刚性反力基座上开设有密封箱放置槽，热力加载及密封性能测试系统设置在密封箱放置槽中，并与高压空气压缩泵系统相连通，环向作动器组设置在密封箱放置槽的侧壁上，温度控制系统与热力加载及密封性能测试系统相适配。与现有技术相比，本发明形成一个自反力系统，能够在保障安全壳试件受力状态与工程实际一致的情况下，测试安全壳试件的力学行为及密封性能。

Description

一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置
技术领域
本发明属于安全壳测试技术领域，涉及一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置。
背景技术
核电相对于火电和水电，具有高效、清洁和环保的特点，是解决未来能源问题的重要突破口。目前，已有大量核电站建成并投入使用。为降低在严重事故下核泄漏对环境造成污染的风险，反应堆厂房采用双层的安全壳结构，由预应力混凝土筒体和预应力混凝土穹顶构成。安全壳结构的工作性能决定着核电厂的生产安全，因此，对安全壳结构的受力机理，特别是热力耦合作用下的受力机理，以及结构密封性能进行研究具有重大意义。
安全壳结构试件具有一定的弧度，与普通结构试件存在明显区别，常规的试验装置无法完成安全壳结构试件的热力耦合加载及密封性能的试验研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置，用于研究热力耦合作用时安全壳试件位移、变形和承载力的变化规律，同时进行结构密封性能试验，以解决常规的试验装置无法完成相关试验的技术难题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置，该装置包括刚性反力基座、环向作动器组、热力加载及密封性能测试系统、高压空气压缩泵系统及温度控制系统，所述的刚性反力基座上开设有密封箱放置槽，所述的热力加载及密封性能测试系统设置在密封箱放置槽中，并与高压空气压缩泵系统相连通，所述的环向作动器组设置在密封箱放置槽的侧壁上，所述的温度控制系统与热力加载及密封性能测试系统相适配。
进一步地，所述的刚性反力基座包括底座、多个预埋连接螺栓及一对开孔连接垫板，所述的密封箱放置槽开设在底座上，一对开孔连接垫板分别设置在密封箱放置槽相对的两个侧壁上，并通过多个预埋连接螺栓与底座固定连接。
进一步地，所述的环向作动器组包括多个环向作动器，并且多个环向作动器分别设置在密封箱放置槽相对的两个侧壁上。
进一步地，所述的环向作动器包括作动器底板、设置在作动器底板上的环向作动器主体以及设置在环向作动器主体端部并用于连接测试试件的槽型连接件，所述的作动器底板及槽型连接件上均开设有孔口。作动器底板上的孔口与预埋连接螺栓相适配。
进一步地，所述的测试试件的两端均设有试件连接件，所述的试件连接件与对应的槽型连接件之间设有试件连接螺栓。试件连接件预先安装在测试试件上。环向作动器主体通过作动器底板，用预埋连接螺栓与刚性反力基座相连，槽型连接件通过试件连接螺栓与试件连接件相固定。
进一步地，该装置还包括与环向作动器主体相连通的高压油泵。
进一步地，所述的热力加载及密封性能测试系统包括顶部开口的密封箱以及设置在密封箱顶部的密封橡胶垫，所述的密封箱的侧面设有高压空气进气口及高压空气出气口。密封橡胶垫呈口字型，直接与测试试件相接触，通过高压空气进气口和高压空气出气口维持密封箱内部压力平衡。
进一步地，所述的高压空气压缩泵系统包括高压空气压缩泵底座以及设置在高压空气压缩泵底座上的高压空气压缩泵，所述的高压空气压缩泵分别与高压空气进气口、高压空气出气口相连通。
优选地，所述的高压空气压缩泵设有多个。高压空气压缩泵的出气口与高压空气进气口相连通，高压空气压缩泵的进气口与高压空气出气口相连通。
进一步地，所述的温度控制系统包括电源箱、与电源箱电连接的电热丝及测温计，所述的电热丝及测温计均设置在密封箱内。
进一步地，所述的密封箱放置槽的侧壁呈倾斜状。
与现有技术相比，本发明提供了一种适用于进行安全壳试件热力耦合加载与密封性能试验的装置，该装置形成一个自反力系统，保证了安全壳试件在径向、环向的受力特征与工程实际受力特征基本一致，可以很好地测试安全壳试件的力学行为，包括热力耦合作用下试件的变形发展规律、热力耦合作用对试件密封性能的影响趋势，弥补了现有技术的空白。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为本发明的主视结构示意图；
图4为图2中B-B向剖视图；
图5为本发明中刚性反力基座的结构示意图；
图6为本发明中环向作动器组的结构示意图；
图7为本发明中热力加载及密封性能测试系统的结构示意图；
图8为本发明中高压空气压缩泵系统的结构示意图；
图9为图4中A处的局部放大图；
图中标记说明：
1—刚性反力基座、101—底座、102—预埋连接螺栓、103—开孔连接垫板、2—环向作动器组、201—作动器底板、202—环向作动器主体、203—槽型连接件、204—高压油泵、3—热力加载及密封性能测试系统、301—密封箱、302—高压空气进气口、303—高压空气出气口、304—密封橡胶垫、4—高压空气压缩泵系统、401—高压空气压缩泵底座、402—高压空气压缩泵、501—电源箱、502—电热丝、503—测温计、6—试件连接件、7—测试试件、8—孔口、9—试件连接螺栓、10—密封箱放置槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
如图1、图2、图3、图4所示的一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置，包括刚性反力基座1、环向作动器组2、热力加载及密封性能测试系统3、高压空气压缩泵系统4及温度控制系统，刚性反力基座1上开设有密封箱放置槽10，热力加载及密封性能测试系统3设置在密封箱放置槽10中，并与高压空气压缩泵系统4相连通，环向作动器组2设置在密封箱放置槽10的侧壁上，温度控制系统与热力加载及密封性能测试系统3相适配。密封箱放置槽10的侧壁呈倾斜状。
如图5所示，刚性反力基座1包括底座101、多个预埋连接螺栓102及一对开孔连接垫板103，密封箱放置槽10开设在底座101上，一对开孔连接垫板103分别设置在密封箱放置槽10相对的两个侧壁上，并通过多个预埋连接螺栓102与底座101固定连接。
如图6所示，环向作动器组2包括多个环向作动器，并且多个环向作动器分别设置在密封箱放置槽10相对的两个侧壁上。环向作动器包括作动器底板201、设置在作动器底板201上的环向作动器主体202以及设置在环向作动器主体202端部并用于连接测试试件7的槽型连接件203，作动器底板201及槽型连接件203上均开设有孔口8。如图9所示，测试试件7的两端均设有试件连接件6，试件连接件6与对应的槽型连接件203之间设有试件连接螺栓9。该装置还包括与环向作动器主体202相连通的高压油泵204。
如图7所示，热力加载及密封性能测试系统3包括顶部开口的密封箱301以及设置在密封箱301顶部的密封橡胶垫304，密封箱301的侧面设有高压空气进气口302及高压空气出气口303。
如图8所示，高压空气压缩泵系统4包括高压空气压缩泵底座401以及设置在高压空气压缩泵底座401上的高压空气压缩泵402，高压空气压缩泵402分别与高压空气进气口302、高压空气出气口303相连通。
温度控制系统包括电源箱501、与电源箱501电连接的电热丝502及测温计503，电热丝502及测温计503均设置在密封箱301内。
本测试装置的安装过程为：
在底座101的密封箱放置槽10侧壁斜面设置预埋连接螺栓102、套上开孔连接垫板103；将密封箱301放置在密封箱放置槽10中，并将电热丝502、测温计503安装在密封箱301内部，在密封箱301顶部开口处铺上密封橡胶垫304；测试试件7放置在密封橡胶垫304上，调整位置以达到密封的效果；安装环向作动器组2，预埋连接螺栓102穿过作动器底板201所留孔口8，将环向作动器主体202固定，槽型连接件203与安装在测试试件7上的试件连接件6用试件连接螺栓9固定；组装高压空气压缩泵系统4，使高压空气压缩泵402的出气口与高压空气进气口302连接，高压空气压缩泵402的进气口与高压空气出气口303连接；组装温度控制系统，将电源箱501与电热丝502连接，将测温计503安装在密封箱301预留位置。
试验时，环向作动器组2可以对测试试件7施加环向的作用力，并且可以控制作用力数值大小变化。热力加载及密封性能测试系统3内部的电热丝502可以施加安全壳内部的温度荷载，施加温度大小可以通过测温计503的读数获得，调节高压空气进气口302、高压空气出气口303的气体流速使密封箱301内部压力维持在恒定的试验测试压力值。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置，其特征在于，该装置包括刚性反力基座（1）、环向作动器组（2）、热力加载及密封性能测试系统（3）、高压空气压缩泵系统（4）及温度控制系统，所述的刚性反力基座（1）上开设有密封箱放置槽（10），所述的热力加载及密封性能测试系统（3）设置在密封箱放置槽（10）中，并与高压空气压缩泵系统（4）相连通，所述的环向作动器组（2）设置在密封箱放置槽（10）的侧壁上，所述的温度控制系统与热力加载及密封性能测试系统（3）相适配；
所述的环向作动器组（2）用于施加环向作用力；
所述的热力加载及密封性能测试系统（3）用于施加温度荷载、径向作用力并进行密封性能测试；
所述的环向作动器组（2）包括多个环向作动器，并且多个环向作动器分别设置在密封箱放置槽（10）相对的两个侧壁上；
所述的环向作动器包括作动器底板（201）、设置在作动器底板（201）上的环向作动器主体（202）以及设置在环向作动器主体（202）端部并用于连接测试试件（7）的槽型连接件（203），所述的作动器底板（201）及槽型连接件（203）上均开设有孔口（8）；
所述的测试试件（7）的两端均设有试件连接件（6），所述的试件连接件（6）与对应的槽型连接件（203）之间设有试件连接螺栓（9）；
所述的热力加载及密封性能测试系统（3）包括顶部开口的密封箱（301）以及设置在密封箱（301）顶部的密封橡胶垫（304），所述的密封箱（301）的侧面设有高压空气进气口（302）及高压空气出气口（303）；
所述的密封箱放置槽（10）的侧壁呈倾斜状。
2.根据权利要求1所述的一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置，其特征在于，所述的刚性反力基座（1）包括底座（101）、多个预埋连接螺栓（102）及一对开孔连接垫板（103），所述的密封箱放置槽（10）开设在底座（101）上，一对开孔连接垫板（103）分别设置在密封箱放置槽（10）相对的两个侧壁上，并通过多个预埋连接螺栓（102）与底座（101）固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置，其特征在于，该装置还包括与环向作动器主体（202）相连通的高压油泵（204）。
4.根据权利要求1所述的一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置，其特征在于，所述的高压空气压缩泵系统（4）包括高压空气压缩泵底座（401）以及设置在高压空气压缩泵底座（401）上的高压空气压缩泵（402），所述的高压空气压缩泵（402）分别与高压空气进气口（302）、高压空气出气口（303）相连通。
5.根据权利要求1所述的一种安全壳局部构件热力耦合加载与密封性能测试装置，其特征在于，所述的温度控制系统包括电源箱（501）、与电源箱（501）电连接的电热丝（502）及测温计（503），所述的电热丝（502）及测温计（503）均设置在密封箱（301）内。
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