CN116380681A - 一种用于工件端面密封的压力平衡试压工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工件端面密封的压力平衡试压工装，包括缸筒，缸筒内滑动设有活塞，活塞能够与试压工件的试压接口抵接以将该试压接口进行压紧密封，活塞与缸筒内壁之间形成平衡腔，缸筒上开设有与平衡腔连通的第一注压通道，活塞上开设有将平衡腔与试压工件内部相连通的第二注压通道，活塞在垂直于轴线方向上与位于平衡腔内的压力介质接触的面积大于活塞在垂直于轴线方向上与试压接口处的压力介质接触的面积。本发明利用试压工件的内部压力进行密封，从而保证试压工件在无额外施力下，其密封结构在高压下仍然可靠，提高了密封性能，且整个密封结构受力区域主要集中在试压接口的端面上，试压工件整体结构几乎不受外力作用。

Description

一种用于工件端面密封的压力平衡试压工装

技术领域

本发明涉及试压技术领域，具体涉及一种用于工件端面密封的压力平衡试压工装。

背景技术

压力测试实验，是对管件、仪表、阀门、容器等进行原材料复验和检查设备制造质量最有效的手段，也是检测设备承压能力最主要的方法。压力测试试验中，保证端面密封结构的工件试压接口的密封可靠性、高效性、工件整体受力的合理性是至关重要的。

目前，对于国内端面密封结构的高压试压工件，密封试压工装主要有以下两种思路：

如图3所示，通过采用螺栓80或卡爪将密封盲板70压紧在法兰盘30端面上对试压接口20进行密封，存在劳动强度大、作业效率低，而且因各方向压紧力不均而存在泄露风险的缺陷；

如图4所示，通过在承压框架110底端设置下密封盲板130，下密封盲板130固定在承压框架110上，承压框架110的上端设置执行器50，执行器50的一端与承压框架110连接，另一端通过伸缩轴60连接上密封盲板120，上密封盲板120与下密封盲板130之间的空间为试压区域；对试压工件10进行试压时，将试压工件10放置在下密封盲板130上，执行器50带动上密封盲板120将试压工件10压紧固定，然后再对试压工件10进行充压力介质试压即可。存在的问题是，上密封盲板120强制压紧在法兰盘30端面上对试压接口20进行密封，试压工件10整体结构受力，不适用于结构强度较低的工件，也不适用于细长工件，且因存在大推力试压工装从而整体造价较高。

因此，申请人提出一种密封效果好，结构简单，操作方便，便于制造，且效率高的用于工件端面密封的压力平衡试压工装。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种用于工件端面密封的压力平衡试压工装。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种用于工件端面密封的压力平衡试压工装，包括：

缸筒，所述缸筒内滑动设有活塞，所述活塞能够与试压工件的试压接口抵接以将该试压接口进行压紧密封；

所述活塞与缸筒内壁之间形成平衡腔，所述缸筒上开设有与平衡腔连通的第一注压通道，所述活塞上开设有将平衡腔与试压工件内部相连通的第二注压通道；

所述活塞在垂直于轴线方向上与位于平衡腔内的压力介质接触的面积大于活塞在垂直于轴线方向上与试压接口处的压力介质接触的面积。

进一步地，所述缸筒与定位支撑套的一端连接，所述定位支撑套的另一端设有开口，所述定位支撑套内设有与开口连通的定位腔。

进一步地，所述活塞通过执行器驱动用于对试压接口进行压紧密封，所述执行器通过连接杆安装在缸筒上。

进一步地，所述活塞靠近试压接口的一侧上安装有密封垫。

进一步地，所述活塞与缸筒内壁之间设有第二密封件。

进一步地，所述执行器通过伸缩轴与活塞连接，所述伸缩轴贯穿缸筒，且与缸筒之间设有第一密封件。

进一步地，所述定位腔与开口的一侧壁贯穿定位支撑套的一侧。

进一步地，所述试压接口为法兰型接口，所述法兰型接口上具有法兰盘，所述法兰盘能够放置于定位腔中。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于工件端面密封的压力平衡试压工装，具备以下有益效果：

本发明通过活塞将试压工件的试压接口抵接进行压紧密封，然后通过注压通道向试压工件注入压力介质，因为平衡腔通过第二注压通道与试压工件内部相通，所以平衡腔内部压力与试压工件内部压力相等，保持平衡，因为活塞在垂直于轴线方向上与位于平衡腔内的压力介质接触的面积大于活塞在垂直于轴线方向上与试压接口处的压力介质接触的面积，所以活塞与位于平衡腔内的压力介质接触的一侧会朝活塞与试压接口处的压力介质接触的一侧产生一个推力，使得试压接口的端面受到朝内的挤压力，且随着试压工件内部压力的增加，试压接口的端面承受的挤压力也将增大，从而保证试压工件在无额外施力下，其密封结构在高压下仍然可靠，提高了密封性能，且整个密封结构受力区域主要集中在试压接口的端面上，试压工件整体结构几乎不受外力作用。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是现有技术一的结构示意图；

图4是现有技术二的结构示意图。

图中标记:1、缸筒；11、平衡腔；2、定位支撑套；21、定位腔；22、开口；3、活塞；4、第一密封件；5、第二密封件；6、连接杆；7、第一注压通道；8、第二注压通道；9、螺钉；10、试压工件；20、试压接口；30、法兰盘；40、密封垫；50、执行器；60、伸缩轴；70、密封盲板；80、螺栓；90、垫圈；100、螺母；110、承压框架；120、上密封盲板；130、下密封盲板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例提供了一种用于工件端面密封的压力平衡试压工装，参照图1和图2，包括：缸筒1，所述缸筒1内滑动设有活塞3，活塞3的外壁呈圆柱形的外壁，所述活塞3能够与试压工件10的试压接口20抵接以将该试压接口20进行压紧密封，所述活塞3与缸筒1内壁之间形成平衡腔11，所述缸筒1上开设有与平衡腔11连通的第一注压通道7，所述活塞3上开设有将平衡腔11与试压工件10内部相连通的第二注压通道8，使得平衡腔11内部压力与试压工件10内部压力相等，保持平衡，所述活塞3在垂直于轴线方向上与位于平衡腔11内的压力介质接触的面积大于活塞3在垂直于轴线方向上与试压接口20处的压力介质接触的面积。

其中，试压工件10两端具有试压接口20，所述试压接口20为法兰型接口，所述法兰型接口上具有法兰盘30；

具体地，活塞3在垂直于轴线方向上与位于平衡腔11内的压力介质接触的面积，可由活塞3在缸筒1内垂直于轴线方向上的直径结合圆面积公式算出来(其中，伸缩轴60会影响该面积，需要减去伸缩轴60与活塞3接触的面积)，活塞3在垂直于轴线方向上与试压接口20处的压力介质接触的面积，可由试压接口20处的内部直径结合圆面积公式算出来。

活塞3与位于平衡腔11内的压力介质接触的一侧会朝活塞3与试压接口20处的压力介质接触的一侧产生一个推力，推力的大小为活塞3在垂直于轴线方向上与位于平衡腔11内的压力介质接触的面积减去活塞3在垂直于轴线方向上与试压接口20处的压力介质接触的面积的差值在压力介质作用下产生的推力，因为平衡腔11内部压力与试压工件10内部压力相等，即平衡腔11与试压工件10内部单位面积上产生的力是相同的，而因为活塞3在垂直于轴线方向上与位于平衡腔11内的压力介质接触的面积大于活塞3在垂直于轴线方向上与试压接口20处的压力介质接触的面积，两端作用的压力面积不一样，因而产生了力的不平衡，使得两端法兰盘30的端面受到朝内的挤压力，且随着试压工件10内部压力的增加，两端法兰盘30的端面承受的挤压力也将增大，从而保证试压工件10的两端在无额外施力下，其密封结构在高压下仍然可靠，提高了密封性能，且整个密封结构受力区域主要集中在两端法兰盘30的端面上，试压工件10整体结构几乎不受外力作用。

具体地，第二注压通道8绕活塞3的轴线均匀间隔设置，数量为4～10个，在本实施例中，第二注压通道8数量为8个。

向试压工件10内注入压力介质时，压力介质通过试压工件10一端缸筒1上的第一注压通道7进入平衡腔11，再由活塞3上的第二注压通道8进入试压工件10内，随着试压工件10内部压力的增加，压力介质通过试压工件10另一端活塞3上的第二注压通道8进入另一个平衡腔11中。

其中，参照图1，在本实施例中，所述活塞3通过执行器50驱动用于对试压接口20进行压紧密封，所述执行器50通过连接杆6安装在缸筒1上，所述执行器50通过伸缩轴60与活塞3连接，所述伸缩轴60贯穿缸筒1，且与缸筒1之间设有第一密封件4，第一密封件4为密封圈，在伸缩轴60贯穿缸筒1位置处的缸筒1上开设有环形凹槽，环形凹槽内放置有第一密封件4，防止平衡腔11内介质出现泄漏，影响平衡腔11内部压力平衡，降低密封性能。

优选地，伸缩轴60与活塞3的轴线相同，使得活塞3上各方的压紧力均匀，避免因为各方压紧力不均而存在泄露风险。

执行器50为气缸、油缸或伺服电机，此为现有技术，在此不做过多赘述。通过伸缩轴60带动活塞3在缸筒1内移动，对试压工件10的法兰盘30端面进行压紧，提供压紧力，实现对试压接口20的密封，提高密封性能，防止在法兰盘30端面处出现泄漏，进而保证了试压检测的顺利进行。

具体地，活塞3通过螺钉9与伸缩轴60连接。

具体地，法兰盘30的端面承受的力为两个，一个是执行器50提供的压紧力(该压紧力在合力中的占比很小，且方向是可以控制的)，一个是平衡腔11内提供的挤压力。

参照图1，在本实施例中，所述活塞3与缸筒1内壁之间设有第二密封件5，第二密封件5为密封圈，在活塞3外壁上开设有环形放置槽，环形放置槽内放置有第二密封件5，防止平衡腔11内介质出现泄漏，影响平衡腔11内部压力平衡，降低密封性能。

参照图1和图2，在本实施例中，所述活塞3靠近试压接口20的一侧上安装有密封垫40。

具体地，密封时，密封垫40与法兰盘30端面接触，通过对密封垫40的挤压变形，形成密封效果。

参照图1和图2，在本实施例中，所述缸筒1与定位支撑套2的一端连接，所述定位支撑套2的另一端设有开口22，所述定位支撑套2内设有与开口22连通的定位腔21。

具体地，开口22的直径略大于试压工件10的外壁直径，定位腔21的直径略大于法兰盘30的直径，定位腔21的直径大于开口22的直径，通过定位腔21与开口22的面积差，对法兰盘30进行支撑，提供支撑力，对执行器50提供的压紧力与法兰盘30的端面承受的挤压力进行维持，维持力的平衡。

参照图1和图2，在本实施例中，所述定位腔21与开口22的一侧壁贯穿定位支撑套2的一侧，使得定位腔21与开口22均呈U型，方便试压工件10的快速安装、自动定位。

具体地，法兰盘30放置于定位腔21中时，伸缩轴60、活塞3、定位腔21、开口22、密封垫40、法兰盘30和试压接口20的轴线相同。

工作原理：使用时，将试压工件10两端的法兰盘30分别放入两个定位支撑套2的定位腔21中进行定位支撑，然后启动执行器50，驱动两个活塞分别与对应的法兰盘30抵接进行压紧密封，提供压紧力，然后向试压工件10内注入压力介质时，试压工件10两端缸筒1的第一注压通道7一端打开，另一端关闭，压力介质通过试压工件10一端缸筒1上的第一注压通道7进入平衡腔11，再由活塞3上的第二注压通道8进入试压工件10内，随着试压工件10内部压力的增加，压力介质通过试压工件10另一端活塞3上的第二注压通道8进入另一个平衡腔11中，使得平衡腔11内部压力与试压工件10内部压力相等，保持平衡，因为活塞3在垂直于轴线方向上与位于平衡腔11内的压力介质接触的面积大于活塞3在垂直于轴线方向上与试压接口20处的压力介质接触的面积，所以活塞3与位于平衡腔11内的压力介质接触的一侧会朝活塞3与试压接口20处的压力介质接触的一侧产生一个推力，使得两端法兰盘30的端面受到朝内的挤压力，且随着试压工件10内部压力的增加，两端法兰盘30的端面承受的挤压力也将增大，从而保证试压工件10的两端在无额外施力下，其密封结构在高压下仍然可靠，提高了密封性能，且整个密封结构受力区域主要集中在两端法兰盘30的端面上，试压工件10整体结构几乎不受外力作用。

本发明结构简单、成本低，试压工件10可快速安装、自动定位，利用试压工件10的内部压力进行密封，密封效果好。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。

Claims (8)

1.一种用于工件端面密封的压力平衡试压工装，其特征在于，包括：

缸筒(1)，所述缸筒(1)内滑动设有活塞(3)，所述活塞(3)能够与试压工件(10)的试压接口(20)抵接以将该试压接口(20)进行压紧密封；

所述活塞(3)与缸筒(1)内壁之间形成平衡腔(11)，所述缸筒(1)上开设有与平衡腔(11)连通的第一注压通道(7)，所述活塞(3)上开设有将平衡腔(11)与试压工件(10)内部相连通的第二注压通道(8)；

所述活塞(3)在垂直于轴线方向上与位于平衡腔(11)内的压力介质接触的面积大于所述活塞(3)在垂直于轴线方向上与试压接口(20)处的压力介质接触的面积。

2.根据权利要求1所述的用于工件端面密封的压力平衡试压工装，其特征在于，所述缸筒(1)与定位支撑套(2)的一端连接，所述定位支撑套(2)的另一端设有开口(22)，所述定位支撑套(2)内设有与开口(22)连通的定位腔(21)。

3.根据权利要求1所述的用于工件端面密封的压力平衡试压工装，其特征在于，所述活塞(3)通过执行器(50)驱动对试压接口(20)进行压紧密封，所述执行器(50)通过连接杆(6)安装在缸筒(1)上。

4.根据权利要求1所述的用于工件端面密封的压力平衡试压工装，其特征在于，所述活塞(3)靠近试压接口(20)的一侧上安装有密封垫(40)。

5.根据权利要求1所述的用于工件端面密封的压力平衡试压工装，其特征在于，所述活塞(3)与缸筒(1)内壁之间设有第二密封件(5)。

6.根据权利要求3所述的用于工件端面密封的压力平衡试压工装，其特征在于，所述执行器(50)通过伸缩轴(60)与活塞(3)连接，所述伸缩轴(60)贯穿缸筒(1)，且与缸筒(1)之间设有第一密封件(4)。

7.根据权利要求2所述的用于工件端面密封的压力平衡试压工装，其特征在于，所述定位腔(21)与开口(22)的一侧壁贯穿定位支撑套(2)的一侧。

8.根据权利要求7所述的用于工件端面密封的压力平衡试压工装，其特征在于，所述试压接口(20)为法兰型接口，所述法兰型接口上具有法兰盘(30)，所述法兰盘(30)能够放置于定位腔(21)中。

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