CN114614434B - 基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于应变测量技术领域，公开了一种基于高压力环境水中应变测试电缆引出防水密封装置。包括：锥形金属套杯，所述的金属套杯内由金属套杯的大端面到小端面方向依次套设有锥形密封塞和锥度塞，所述的锥形密封塞和锥度塞与所述的锥形金属套杯锥度相同；所述的锥形密封塞材质为弹性材质；所述的锥形密封塞上设有电缆布线槽，所述的锥度塞上设有电缆出线槽，所述的电缆出线槽的位置与所述的电缆布线槽的位置匹配。本发明采用锥形密封塞，初始水压使得弹性材质的锥形密封塞变形实现密封，锥度塞可以防治密封塞挤出。

Description

基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置及方法

技术领域

本发明涉及应变测量技术领域，具体涉及一种基于高压力环境水中应变测试电缆引出防水密封装置及方法。

背景技术

本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的发明内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。

高压力容器多为金属结构密闭容器，产品结构强度是产品设计及生产考核的主要技术指标。随着产品复杂结构设计及精细化研发需求，产品研制要求获取结构内部关键位置水压加载考核试验应力应变数据，水中应变测试需要粘贴应变片焊接应变测试电缆，将应变电缆引出密闭容器连接数据采集设备记录数据。

在高压力水中环境应变试验技术领域，应变电缆引出是水中应变测量技术难题，需要解决电缆防水绝缘及压力密封技术。目前，公开资料未查阅到可行的技术方案，以往水中应变试验采用电缆引出孔处灌封环氧胶及金属盖板配套橡胶板压紧方式实现电缆引出密封，试验应用在压力达到0.5MPa左右均无法密封可靠密封内部压力，不满足试验保压条件，直接影响试验试验进度及试验数据有效获取。因此，研发设计适合于多芯电缆引出并确保防水密封功能装置尤为重要。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置及方法，采用锥形密封塞，初始水压使得弹性材质的锥形密封塞变形实现密封。

一种基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，包括：

锥形金属套杯，所述的金属套杯内由金属套杯的大端面到小端面方向依次套设有锥形密封塞和锥度塞，所述的锥形密封塞和锥度塞与所述的锥形金属套杯锥度相同；所述的锥形密封塞材质为弹性材质；所述的锥形密封塞上设有电缆布线槽，所述的锥度塞上设有电缆出线槽，所述的电缆出线槽的位置与所述的电缆布线槽的位置匹配。

进一步的，所述的锥形金属套杯的大端面与所述的锥形密封塞的直径相同，所述的锥形密封塞的大端面上具有外延出所述的锥形金属套杯大端面的柱状部分，用于预紧承压。

进一步的，所述的锥形金属套杯的大端面边缘安装环形压盖，所述的环形压盖的内径小于所述的锥形金属套杯的大端面的直径。

进一步的，所述的压盖由两个弧形压盖构成，所述的弧形压盖上设有穿线孔。

进一步的，所述的锥形金属套杯侧壁上设有固定面。

进一步的，所述的固定面上用于与容器内壁接触的一侧设有密封槽，用于容纳密封圈。

进一步的，所述的锥形密封塞与锥度塞之间留有间隙。

进一步的，所述的布线槽的数量小于等于6。

进一步的，所述的锥度塞材质为高强度金属材质。

一种基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置的使用方法，将上述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置用于高压力水中环境测试。

本发明实施例具有如下有益效果：

本发明的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置采用锥形密封塞，初始水压使得弹性材质的锥形密封塞变形实现密封，锥度塞可以防治密封塞挤出。在引出电缆防水密封装置已完成多次密闭容器内壁水压试验应力测试防水密封功能，密封功能可靠有效；引出电缆防水密封装置应用方便、操作简单，适宜于工程试验应用；引出电缆防水密封装置可重复应用于试验测试，价格低廉。

附图说明

图1为本发明中引出电缆防水密封装置实施结构效果图；

图2为本发明中金属套杯设计图；

图3为本发明中密封橡胶塞设计图；

图4为本发明中锥度塞设计图；

图5为本发明中压盖设计图；

图6为本发明中装置装配示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请进行进一步的介绍。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。不同实施例之间可以替换或者合并组合，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施方式。

一种基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，包括：

锥形金属套杯1，所述的金属套杯1内由金属套杯的大端面到小端面方向依次套设有锥形密封塞2和锥度塞3，所述的锥形密封塞2和锥度塞3与所述的锥形金属套杯1锥度相同；所述的锥形密封塞2材质为弹性材质；所述的锥形密封塞上设有电缆布线槽21，所述的锥度塞3上设有电缆出线槽31，所述的电缆出线槽31的位置与所述的电缆布线槽21的位置匹配。

顶端安装锥度塞阻止橡胶塞因受力变形太大从金属套杯中挤出，水压试验中水体压力作用于橡胶塞锥底表面产生推力，推力作用橡胶塞挤压橡胶变形实现引出电缆防水密封功能。

以上方案已经可以实现本发明的目的，下面在此基础上给出一些优选方案，应当理解，优选方案不应当作为本发明保护范围的限定。

在本发明的一些实施例中，所述的锥形金属套杯1的大端面与所述的锥形密封塞2的直径相同，所述的锥形密封塞2的大端面上具有外延出所述的锥形金属套杯1大端面的柱状部分，用于预紧承压。金属套杯1底端安装孔安装橡胶塞预紧压盖，实现橡胶塞固定及初始防泄漏功能。

在一些实施例中，出线槽宽度2mm。

如图2所示，金属套杯1为本密封装置主要密封、承载结构，本实施例金属套杯采用圆锥形壳体结构。金属套杯选择Q235材料，结构强度设计参考水压加载试验压力值，金属套杯外形尺寸与布置电缆数量有直接关系，电缆数量较多外形尺寸较大，金属套杯锥度及高度与水压加载压力值相关，加载压力值越大锥度及高度越大。椎体外侧加工密封装置安装平面，安装平面接近锥体主体结构位置处加工放置O型橡胶圈6的防水密封槽，同时，在安装平面内侧加工6个密封装置固定螺栓安装孔，将密封装置固定于容器内壁7。

如图3所示，密封橡胶塞2采用锥体结构，锥体锥度与金属套杯1相同，锥体下底面直径与金属套杯下底面直径相同，同时在橡胶塞锥体加工5mm直线段用于橡胶塞预紧承压使用，锥体高度结合锥度塞3高度设计，通常橡胶塞高度保持与锥度塞下端面距离相差7mm。密封橡胶塞采用高弹减震橡胶或聚氨酯材料，材料强度与水压试验压力载荷值相关，压力载荷值越大使用橡胶材料强度越高。橡胶塞表面由下向上加工直线式电缆布线槽，布线槽加工采用刀具切割方式，杜绝使用锯条切口方式加工，顶端切口深度刚好布置可以布置电缆所需深度即可，底端深度较顶端深3～4mm，预留边沿位置进行压盖压紧使用。电缆布线槽数量、加工深度与电缆数量相关，布线槽通常不多于6个，每个布线槽布置9根电缆。

在本发明的一些实施例中，所述的锥形金属套杯1的大端面边缘安装环形压盖4，所述的环形压盖4的内径小于所述的锥形金属套杯1的大端面的直径。

在本发明的一些实施例中，所述的压盖4由两个弧形压盖构成，所述的弧形压盖上设有穿线孔。

图5所示，压盖4采用圆环形板块结构，盖板使用Q235板材加工。压盖只承载预紧橡胶塞所需拧紧力，该拧紧力相对较小，压盖厚度4～5mm。为了使用中方便穿入电缆，压盖加工为2个半圆弧形状，半圆弧中间加工电缆穿线孔，穿线孔尺寸满足使用中不挤压橡胶塞底面布置电缆。压盖加工6个螺钉安装孔，用于将压盖安装固定在金属套杯1底端，安装孔直径参考金属套杯1安装螺纹孔加工。

在本发明的一些实施例中，所述的锥形金属套杯1侧壁上设有固定面11。

在本发明的一些实施例中，所述的固定面11上用于与容器内壁7接触的一侧设有密封槽，用于容纳密封圈6。

在本发明的一些实施例中，所述的锥形密封塞2与锥度塞3之间留有间隙。

在本发明的一些实施例中，所述的布线槽21的数量小于等于6。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，锥度塞3采用高强度金属材料加工，锥度塞与套杯同锥度设计，锥体顶端直径与套杯顶端内径相同，锥体高度通常设计10～15mm，在锥度塞锥体表面加工与橡胶塞切口间隔角度相同的电缆出线槽，出线槽深度与电缆数量及直径相关，通常加工8～10mm即可。

一种基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置的使用方法，将上述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置用于高压力水中环境测试。

使用说明：

电缆引出密封装置组装示意图如图6，组装效果如图1，装置应用操作按以下步骤进行：

a)、密闭容器内应变测试电缆5剥掉300mm～400mm长度电缆外皮保护套，密闭容器内测试电缆也可以选择单根电缆，单根电缆外径(包括绝缘层)应不大于1mm；

b)、通过应变测试设备检测应变电缆5防水绝缘性能，将检测合格单根应变电缆整齐布置橡胶塞2布线槽及锥度塞3出线槽内；

c)、布置好电缆的橡胶塞2、锥度塞3整体安装于金属套杯1内，锥度塞3顶端引出电缆从金属套杯1顶上端口引出，金属套杯1底端通过螺钉安装2个半圆弧压盖4压紧橡胶塞；

d)、装配完成压盖4的密封装置安装于压力容器内侧，安装时在金属套杯1安装面放置O型密封圈6，测试电缆5从压力容器装置安装口整齐穿出，通过安装螺钉将装置固定于压力容器内壁；

e)、初始水压加载过程中橡胶塞2由底端向上移动距离为橡胶塞与锥度塞预留间距，待橡胶塞2顶端与锥度塞底端将要接触时刻观察锥度塞放置位置，确认锥度塞出线槽内布置的电缆均在出线槽槽内；

f)、在初始水压作用下橡胶塞受力变形实现电缆密封功能，密封装置具备高压力水中环境电缆引出密封条件，可应用于水压试验应力测试。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，其特征在于，包括：

锥形金属套杯，所述的金属套杯内由金属套杯的大端面到小端面方向依次套设有锥形密封塞和锥度塞，所述的锥形密封塞和锥度塞与所述的锥形金属套杯锥度相同；所述的锥形密封塞材质为橡胶材质；所述的锥形密封塞上设有电缆布线槽，所述的锥度塞上设有电缆出线槽，所述的电缆出线槽的位置与所述的电缆布线槽的位置匹配；

基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置应用操作按以下步骤进行：

a)、密闭容器内应变测试电缆剥掉300mm～400mm长度电缆外皮保护套，单根电缆外径不大于1mm；

b)、通过应变测试设备检测应变电缆防水绝缘性能，将检测合格的单根应变电缆整齐布置于橡胶塞布线槽及锥度塞出线槽内；

c)、布置好电缆的橡胶塞、锥度塞整体安装于金属套杯内，锥度塞顶端引出电缆从金属套杯顶上端口引出，金属套杯底端通过螺钉安装两个半圆弧压盖压紧橡胶塞；

d)、装配完成压盖的密封装置安装于压力容器内侧，安装时在金属套杯安装面放置O型密封圈，测试电缆从压力容器装置安装口整齐穿出，通过安装螺钉将装置固定于压力容器内壁；

e)、初始水压加载过程中橡胶塞由底端向上移动距离为橡胶塞与锥度塞预留间距，待橡胶塞顶端与锥度塞底端将要接触时刻观察锥度塞放置位置，确认锥度塞出线槽内布置的电缆均在出线槽槽内；

f)、在初始水压作用下橡胶塞受力变形实现电缆密封功能，密封装置具备高压力水中环境电缆引出密封条件，可应用于水压试验应力测试。

2.根据权利要求1所述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，其特征在于，所述的锥形金属套杯的大端面与所述的锥形密封塞的直径相同，所述的锥形密封塞的大端面上具有外延出所述的锥形金属套杯大端面的柱状部分，用于预紧承压。

3.根据权利要求1所述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，其特征在于，所述的锥形金属套杯的大端面边缘安装环形压盖，所述的环形压盖的内径小于所述的锥形金属套杯的大端面的直径。

4.根据权利要求3所述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，其特征在于，所述的压盖由两个弧形压盖构成，所述的弧形压盖上设有穿线孔。

5.根据权利要求1所述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，其特征在于，所述的锥形金属套杯侧壁上设有固定面。

6.根据权利要求5所述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，其特征在于，所述的固定面上用于与容器内壁接触的一侧设有密封槽，用于容纳密封圈。

7.根据权利要求1所述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，其特征在于，所述的锥形密封塞与锥度塞之间留有间隙。

8.根据权利要求1所述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，其特征在于，所述的布线槽的数量小于等于6。

9.根据权利要求1所述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置，其特征在于，所述的锥度塞材质为高强度金属材质。

10.一种基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置的使用方法，其特征在于，将权利要求1-9任一项所述的基于高压力水中环境测试电缆引出防水密封装置用于高压力水中环境测试。