CN116499888A - 一种压力容器压力测试装置及压力测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力容器压力测试装置及压力测试方法，涉及压力容器压力测试领域，包括密封腔体，密封腔体内滑动连接有浮板，该浮板将密封腔体分割成上腔体和下腔体，下腔体内存放有液体，上腔体内活动连接有反光板，浮板与反光板之间设置连接件；上腔体的顶部设置激光笔和能够感受激光感光板，激光笔的入射方向朝向反光板；下腔体上设置有用于连接压力容器的第一进气口，上腔体上设置有第二进气口。本发明不仅能够检测压力容器的工作压力，还能检测出压力容器的极限压力，并且能够及时且准确检测压力容器的变形，避免压力容器在测试极限压力时过度变形或承受超过压力容器的压力，保证测试过程中压力容器只是产生弹性变形。

Description

一种压力容器压力测试装置及压力测试方法

技术领域

本发明涉及压力容器压力测试领域，尤其是一种压力容器压力测试装置及压力测试方法。

背景技术

压力容器是指盛装气体或液体，承载一定压力的密闭设备，压力容器的用途极为广泛，并在工业、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用，因此在压力容器生产完成之后，为了安全起见，需要对压力容器进行压力检测。

压力检测不仅仅存在工作压力检测，还存在极限压力检测，极限压力检测是压力容器安全的保障；目前压力检测通常采用的方式是使用压力传感器来检测压力容器内的压力，该方式只能进行工作压力检测。

压力容器在承受极限压力时会产生变形，若变形时间过度或变形尺寸过度会产生导致材料发生不能恢复的塑性变形，从而导致压力容器失效；压力容器在承受超过极限压力时可能会引起压力容器爆破，爆破产生的冲击波会对检测装置、检测人员的安全造成伤害。所以，在对压力容器进行极限压力测试时，需要立刻检测出压力容器的变形，避免压力容器承受超过极限压力的压力，或者避免压力容器长时间变形，或者避免压力容器过度变形；以保证压力容器只是发生弹性变形。

所以，在对压力容器进行压力检测时候，如何立刻检测出压力容器的弹性变形，是本领域人员需要急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种压力容器压力测试装置及压力测试方法，不仅能够检测压力容器的工作压力，还能检测出压力容器的极限压力，并且能够及时且准确检测压力容器的变形，避免压力容器在测试极限压力时过度变形或承受超过压力容器的压力，保证测试过程中压力容器只是产生弹性变形。

本发明采用的技术方案如下：一种压力容器压力测试装置，包括用于放置压力容器的密封腔体，密封腔体内滑动连接有浮板，该浮板将密封腔体分割成上腔体和下腔体，下腔体内存放有用于包裹压力容器的液体，上腔体内活动连接有反光板，浮板与反光板之间设置有用于驱动反光板活动的连接件；上腔体的顶部设置激光笔和能够感受激光感光板，激光笔的入射方向朝向反光板；下腔体上设置有用于连接压力容器的第一进气口，上腔体上设置有第二进气口。

进一步地，下腔体设置有用于支撑压力容器的支撑架。

进一步地，支撑架具有支撑伸缩结构。

进一步地，连接件为能够调节长度的伸缩杆。

进一步地，连接件的一端与反光板滑动连接，连接件的另一端与浮板固定连接；或者连接件的一端与反光板转动连接，连接件的另一端与浮板滑动连接。

进一步地，激光笔的入射方向与反光板的的表面之间存在非90°的夹角。

进一步地，第一进气口、第二进气口均连接空压机。

进一步地，感光板上具有初始感应点，感光板信号连接于控制系统，控制系统连接于空压机。

进一步地，密封腔体包括具有高强度的盒体和封盖，封盖与盒体的顶部可拆卸连接；并且封盖与盒体之间设置有密封圈。

一种压力容器压力测试方法，运用的测试装置，包括以下步骤：

S1：将待测试的压力容器安装在密封腔体的下腔体中；并且压力容器的进气口与第一进气口连接；

S2：调整反光板，反光板反射的激光作用于初始感应点，使用封盖封闭盒体；

S3：测试压力容器的极限压力；

S311：通过空压机经过第一进气口向压力容器内增加压力，直到反光板反射的激光偏移于初始感应点；

S312：获取压力容器中的压力，该压力为压力容器内部承受的极限压力；

S321：通过空压机经过第二进气口向上腔体内增加压力，直到反光板反射的激光偏移于初始感应点；

S322：获取上腔体中的压力，通过该压力换算获取压力容器外部承受的极限压力。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过液体获取压力容器的体积改变，具有实时性和准确性；在压力容器体积发生改变时，液体的液位也会出现变化，从而使得浮板的位置发生改变，进而改变反光板的角度，进而使得反光板反射的激光位置出现改变；即通过感光板感应激光位置的变化，即可知道压力容器开始产生弹性变形，从而获取到压力容器的极限压力；能够及时且准确检测压力容器的变形，避免压力容器在测试极限压力时过度变形或承受超过压力容器的压力，保证测试过程中压力容器只是产生弹性变形。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明压力测试前的状态示意图；

图2为图1中A处的放大示意图；

图3为本发明极限压力测试中的状态示意图；

图中标记：1-密封腔体；11-上腔体；12-下腔体；13-第一进气口；14-第二进气口；15-盒体；16-封盖；2-浮板；3-连接件；4-反光板；5-激光笔；6-感光板；7-支撑架；8-密封圈。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

需要说明的是，本说明书所述的压力即为压强；当然，可以根据压力-压强公式进行换算，即根据进行换算，其中，F为压力；A为作用面积；P为压强。

对于有液体存在，液体中传递的压强处处相等，结合压力-压强公式，可以直接酸的作用在压力容器表面的压力；这些换算对于本领域技术人员是所知晓的，在本说明书不再详细说明。

实施例1

如图1-图3所示，一种压力容器压力测试装置，包括密封腔体1，密封腔体1用于放置压力容器；密封腔体1内滑动连接有浮板2，浮板2沿着密封腔体1的内壁上下滑动；该浮板2将压力容器分割成上腔体11和下腔体12，上腔体11位于浮板2上方，下腔体12位于浮板2下方，下腔体12内存放有用于包裹压力容器的液体，浮板2漂浮于液体上；上腔体11内转动连接有反光板4，浮板2与反光板4之间设置有用于驱动反光板4转动的连接件3；上腔体11的顶部设置激光笔5和能够感受激光感光板6，激光笔5的入射方向朝向反光板4；下腔体12上设置有用于连接压力容器的第一进气口13，上腔体11上设置有第二进气口14；第一进气口13和第二进气口14均用于压力气体的进入。

在本实施例中，下腔体12内的液体完全包裹位于密封腔体1的压力容器，压力容器在受到极限压力时，其会产生弹性变形，从而自身占用的体积发生改变，进而液体的液位发生改变；进一步地，浮板2的位置发生改变，浮板2通过连接件3牵动反光板4，反光板4旋转改变反光板4的表面与激光笔5的入射方向之间的角度，从而反光板4反射的激光作用于感光板6的位置发生改变；即实现通过感光板6上感受到的激光位置改变来放大且反应压力容器的体积变化，使得压力容器的体积变化可视化，从而能够及时且准确检测压力容器的变形，避免压力容器在测试极限压力时过度变形或承受超过压力容器的压力，保证测试过程中压力容器只是产生弹性变形；获取压力容器产生弹性变形时所承受的压力，即为该压力容器所能承受的极限压力。

在本实施例中，该测试装置既能测试压力容器的内部受压情况，也能测试压力容器的外部受压情况；具体的，当测试压力容器的内部受压情况时，则通过第一进气口13向压力容器内部充入压力气体，压力容器内的压力气体当达到极限压力时，压力容器会产生膨胀，从而压力容器占用的空间变大，下腔体12内的液位变高，进而浮板2位置上升，并且推动连接件3的反光板4发生偏转，反光板4反射的激光作用于感光板6的位置发生改变；当测试压力容器的外部受压情况时，则通过第二进气口14向上腔体11内部充入压力气体，压力气体作用于液体表面，液体传递压力气体的压力，当压力容器受到来自液体的压力达到极限压力时，压力容器会被挤压变形，从而压力容器占用的空间变小，下腔体12内对的液位变低，进而浮板2位置降低，并且拉扯连接件3的反光板4发生偏转，反光板4反射的激光作用于感光板6的位置发生改变。

需要说明的是，液体的体积压缩系数远远大于气体的的体积压缩系数，所以在测试压力容器的外部受压情况时，液体传递压力时自身被压缩的体积远远小于气体；在本实施例中，液体可以选择水，水在常温下的体积压缩系数达到，并且随着压强的增大，水的体积压缩系数逐渐减少，据本领域技术人员所了解，在100MPa时水的压缩率仅在3%左右；而大部分压力容器的设计压力在0.1MPa-100MPa之间，所以，采用水来传递压力，水自身被压缩的体积几乎不影响实验结果；当然，采用体积压缩率更低的液体进行测试，测试结果更加准确。

需要说明的是，液体完全包裹压力容器，使得在测试压力容器的外部受压情况时，压力容器受到的压力分布更均匀。

在本实施例中，在测试压力容器的工作压力时，通过第一进气口13向压力容器内充入与工作压力相等的压力值，或者通过第二进气口14向上腔体11内充入相当于工作压力的压力值(通过压力传递换算，压力容器外表面受到的压力值等于工作压力)，若感光板6感受激光的位置并没有发生改变，即该压力容器能够承受该压力值，从而该压力容器合格。

在本实施例中，在测试压力容器的极限压力时，若感光板6感受激光的位置并没有发生改变，即压力容器开始产生弹性变形，从而该压力值为压力容器的极限压力。

在本实施例中，反光板4与密封腔体1的连接方式可以为转动连接，也可以为在反光板4法向量方向上的平移，两种方式能够使得激光笔5的入射角度或/和入射位置发生改变，均能够在浮板2发生位置变化时引起感光板6感受的激光位置发生改变；但是，相对于平移，转动连接主要改变的是入射角度，从而能够放大浮板2的位移，进一步地放大液体体积变化，等效于放大压力容器的体积变化，对定量分析压力容器的受压情况具有更高的精确度，即能够检测压力容器更细微的体积变化，为避免压力容器产生塑性变形做保障。

具体的，密封腔体1的内壁上设置有转轴，反光板4与转轴转动连接。

在本实施例中，感光板6可以为在板状结构上阵列若干个激光传感器或阵列若干个红外线传感器，或者阵列若干个光敏传感器；激光笔5可以选择能够发射激光的激光笔，或者能够产生红外线的激光笔，可以能够产生线性可见光的激光笔。

在本实施例中，需要说明的是，为了尽可能的将体积变化反应在液位变化上，根据体积公式，底面面积越小，同样体积的变化量反应在液位变化上越大，所以，密封腔体1的内径应尽可能的小。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步地提出可实施的具体实施方式。

一种可选的具体实施方式，为了方便获取上腔体11内的压力值，上腔体11内设置有压力传感器。

一种可选的具体实施方式，下腔体12设置有支撑架7，支撑架7支撑压力容器，使得压力容器悬空，从而被液体完全包裹，避免密封腔体1的内壁对压力容器的体积变化产生干扰，影响测试数据的准确性。

进一步地，为了调整压力容器被支撑的位置，使得第一进气口13与压力容器的进气口位于同一高度，保证压力容器的进气口与第一进气口13密封连接，支撑架7具有支撑伸缩结构。

具体的，该支撑伸缩结构可以为液压伸缩杆，也可以为滚珠丝杆副等直线伸缩结构。

实施例3

在实施例1-2中任意一种实施方式的基础上，进一步地提出关于“连接件3”可实施的具体实施方式。

一种可行的具体实施方式，为了适应不同的初始液位，连接件3为能够调节长度的伸缩杆，该伸缩杆具有锁定长度的功能，如伸缩杆上设置有锁紧螺钉。

一种可行的具体实施方式，为了避免浮板2、连接件3与反光板4之间存在运动干涉，对“连接件3”的连接方式提出如下的具体实施方式。

第一种实施方式，反光板4的背面设置有滑槽，连接件3的一端与反光板4上的滑槽滑动连接，连接件3的另一端与浮板2固定连接；当浮板2发生位置改变时，连接件3能够沿着滑槽滑动，滑槽的存在使得连接件3具有可运动的空间，从而避免出现运动干涉。

第二种实施方式，连接件3的一端与反光板4转动连接，连接件3能够反光板4转动，浮板2上设置有滑槽，连接件3的另一端与滑槽滑动连接，以实现连接件3与浮板2滑动连接；当浮板2发生位置改变时，连接件3能够沿着滑槽滑动，并且同时能够与反光板4产生相对转动，进而避免出行运动干涉。

上述两种实施方式中，为了减少连接件3与滑槽滑动产生的摩擦，连接件3上与滑槽连接的一端设置有滚珠。

实施例3

在实施例1-2中任意一种实施方式的基础上，进一步地提出可行的具体实施方式。

一种可行的具体实施方式，激光笔5的入射方向与反光板4的的表面之间存在非90°的夹角，能够增大位置改变后感光板6感受激光的位置与位置改变前感光板6感受激光位置之间的距离，从而使得压力容器体积具有微弱的变化时，也能以较大的位置变化反应在感光板6上。

一种可行的具体实施方式，第一进气口13、第二进气口14均连接空压机，空压机提供压力空气。

一种可行的具体实施方式，感光板6上具有初始感应点，在测试之前，感光板6上的初始感应点感受激光；测试过程中，若感光板6感受激光的位置偏移初始感应点，则说明压力容器存在体积变化，进而感光板6将信号传递至与感光板6信号连接的控制系统，控制系统接收到信号后立刻控制空压机停机，避免压力持续升高；为整个测试的安全做保障。

实施例4

在实施例1-3中任意一种实施方式的基础上，进一步地提出可行的具体实施方式。

一种可行的具体实施方式，密封腔体1包括具有高强度的盒体15和封盖16，密封腔体1的内部空间实际上为盒体15的内部空间；设置封盖16能够使得密封腔体1的开启或关闭，方便将压力容器放入密封腔体1内；盒体15的顶部开设有用于压力容器进入的盒口，封盖16与盒体15的顶部可拆卸连接，达到封闭与开启盒口的目的；并且封盖16与盒体15之间设置有密封圈8，密封圈8保证密封腔体1的密封性能。

需要说明的是，若只是对压力容器的内部受压做测试，无需考虑盒体15与封盖16的密封性能与强度；若需要对压力容器的外部受压做测试，则需要考虑盒体15与封盖16的密封性能与强度，保证密封腔体1能够承受足够的压力。

实施例5

一种压力容器压力测试方法，运用实施例1-4中任意一种实施方式的测试装置，包括以下步骤：

S1：开启封盖16，将待测试的压力容器安装在密封腔体1的下腔体12中，压力容器由支撑架7支撑；调节支撑架7的支撑伸缩结构，使得压力容器的进气口与第一进气口13对齐，并且压力容器的进气口与第一进气口13通过法兰密封连接。

S2：调整反光板4，反光板4反射的激光作用于初始感应点，使用封盖16封闭盒体15；此时，反光板4为水平状态，连接件3的一端连接于反光板4，另一端连接于浮板2。

S3：测试压力容器的极限压力；包括以下步骤S311-步骤S322.

S311：测试压力容器内部受压，通过空压机经过第一进气口13向压力容器内增加压力，若压力值达到工作压力时，反光板4反射的激光仍作用于初始感应点，则该压力容器能够承受该工作压力；

继续增加压力，直到反光板4反射的激光偏移于初始感应点；激光偏移于初始感应点的过程表现为：压力容器内部受压产生膨胀变形，占用的空间变大，液体的液面升高，带着浮板2上移；浮板2上移推动反光板4旋转，从而激光作用于反光板4的入射角度、入射位置均发生改变，反光板4反射激光的反射角和反射位置也发生改变，从而使得感光板6感受到的激光偏移于初始感应点。

S312：获取压力容器中的压力，该压力为压力容器内部承受的极限压力；

S321：测试压力容器外部受压，通过空压机经过第二进气口14向上腔体11内增加压力，若压力容器外部受到压力值达到工作压力时，反光板4反射的激光仍作用于初始感应点，则该压力容器能够承受该工作压力；

继续增加压力，直到反光板4反射的激光偏移于初始感应点；激光偏移于初始感应点的过程表现为：压力容器外部受压产生挤压变形，占用的空间变小，液体的液面下降，带着浮板2下移；浮板2上移牵引反光板4旋转，从而激光作用于反光板4的入射角度、入射位置均发生改变，反光板4反射激光的反射角和反射位置也发生改变，从而使得感光板6感受到的激光偏移于初始感应点。

S322：获取上腔体11中的压力，通过该压力换算获取压力容器外部承受的极限压力。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种压力容器压力测试装置，其特征在于：包括用于放置压力容器的密封腔体（1），所述密封腔体（1）内滑动连接有浮板（2），该浮板（2）将密封腔体（1）分割成上腔体（11）和下腔体（12），所述下腔体（12）内存放有用于包裹压力容器的液体，所述上腔体（11）内活动连接有反光板（4），所述浮板（2）与反光板（4）之间设置有用于驱动反光板（4）活动的连接件（3）；所述上腔体（11）的顶部设置有激光笔（5）和能够感受激光的感光板（6），所述激光笔（5）的入射方向朝向反光板（4）；所述下腔体（12）上设置有用于连接压力容器的第一进气口（13），所述上腔体（11）上设置有第二进气口（14）。

2.根据权利要求1所述的压力容器压力测试装置，其特征在于：所述下腔体（12）设置有用于支撑压力容器的支撑架（7）。

3.根据权利要求2所述的压力容器压力测试装置，其特征在于：所述支撑架（7）具有支撑伸缩结构。

4.根据权利要求1所述的压力容器压力测试装置，其特征在于：所述连接件（3）为能够调节长度的伸缩杆。

5.根据权利要求1所述的压力容器压力测试装置，其特征在于：所述连接件（3）的一端与反光板（4）滑动连接，所述连接件（3）的另一端与浮板（2）固定连接；或者所述连接件（3）的一端与反光板（4）转动连接，所述连接件（3）的另一端与浮板（2）滑动连接。

6.根据权利要求1所述的压力容器压力测试装置，其特征在于：所述激光笔（5）的入射方向与反光板（4）的表面之间存在非90°的夹角。

7.根据权利要求1所述的压力容器压力测试装置，其特征在于：所述第一进气口（13）、第二进气口（14）均连接空压机。

8.根据权利要求7所述的压力容器压力测试装置，其特征在于：所述感光板（6）上具有初始感应点，所述感光板（6）信号连接于控制系统，所述控制系统连接于空压机。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的压力容器压力测试装置，其特征在于：所述密封腔体（1）包括具有高强度的盒体（15）和封盖（16），所述封盖（16）与盒体（15）的顶部可拆卸连接；并且所述封盖（16）与盒体（15）之间设置有密封圈（8）。

10.一种压力容器压力测试方法，运用权利要求1-9任意一项所述的压力容器压力测试装置，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将待测试的压力容器安装在密封腔体（1）的下腔体（12）中；并且压力容器的进气口与第一进气口（13）连接；

S2：调整反光板（4），反光板（4）反射的激光作用于初始感应点，使用封盖（16）封闭盒体（15）；

S3：测试压力容器的极限压力；

S311：通过空压机经过第一进气口（13）向压力容器内增加压力，直到反光板（4）反射的激光偏移于初始感应点；

S312：获取压力容器中的压力，该压力为压力容器内部承受的极限压力；

S321：通过空压机经过第二进气口（14）向上腔体（11）内增加压力，直到反光板（4）反射的激光偏移于初始感应点；

S322：获取上腔体（11）中的压力，通过该压力换算获取压力容器外部承受的极限压力。