CN105466788A - 气瓶低温疲劳***实验装置及实验方法 - Google Patents

气瓶低温疲劳***实验装置及实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明创造涉及一种气瓶低温疲劳***实验装置及实验方法。气瓶低温疲劳***实验装置，设有用于提供气态氮的气态氮源、用于提供液态氮的液态氮源、缓冲瓶和上端设有上盖的液氮保温储箱；气态氮源经瓶阀、三通Ⅰ和管道与缓冲瓶连通；液态氮源经三通Ⅰ和管道与缓冲瓶连通；缓冲瓶经管道和三通Ⅱ连接；低温压力传感器与三通Ⅱ连接；充氮管一端与三通Ⅱ连接，另一端伸入待检测气瓶内。采用本发明创造可以对压力容器在低温环境下(-196℃)进行疲劳试验、***试验，可以准确检测产品质量。

Description

气瓶低温疲劳***实验装置及实验方法
技术领域
本发明创造涉及一种应用于压力容器(气瓶)领域中，可以对压力容器在低温环境下(-196℃)进行疲劳试验和***试验的试验装置。
背景技术
目前，在一些特殊的领域需要使用低温气瓶，这些气瓶疲劳性能、***性能多采用室温环境下进行疲劳试验和***试验，但用室温环境对压力容器进行疲劳性能和***试验，与压力容器在使用工况下存在差距，并且不能验证压力容器在低温环境下是否出现变化。因此，研制开发一种在低温环境下对压力容器进行疲劳性能、***性能试验是亟待解决的新课题。
发明内容
本发明创造的目的是提供一种应用于压力容器领域中，可以对压力容器在低温环境下(-196℃)进行疲劳试验和***试验的实验装置。
本发明创造采用的技术方案是：一种气瓶低温疲劳***实验装置，设有用于提供气态氮的气态氮源、用于提供液态氮的液态氮源、缓冲瓶和上端设有上盖的液氮保温储箱；气态氮源经瓶阀、三通Ⅰ和管道与缓冲瓶连通；液态氮源经三通Ⅰ和管道与缓冲瓶连通；缓冲瓶经管道和三通Ⅱ连接；低温压力传感器与三通Ⅱ连接；充氮管一端与三通Ⅱ连接，另一端伸入待检测气瓶内。
上述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，所述的瓶阀由截止阀和调压阀构成。
上述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，气态氮源和三通Ⅰ之间设有增压泵和截止阀Ⅱ。
上述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，液态氮源和三通Ⅰ之间设有截止阀Ⅲ。
上述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，设有安全阀，安全阀与三通Ⅲ连接，三通Ⅲ设置在缓冲瓶和三通Ⅱ之间的管道上。
上述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，设有电磁阀，电磁阀经管道与待检测气瓶连通。
上述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，设有控制***和摄像头，摄像头的摄像范围对应于液氮保温储箱；控制***用于控制瓶阀、增压泵、截止阀Ⅱ、截止阀Ⅲ；摄像头和低温压力传感器与控制***连接。
上述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，液氮保温储箱内设有支撑待检测气瓶的支座Ⅰ。
一种气瓶低温疲劳***实验方法，采用上述的实验装置包括如下步骤：
1)将待检测气瓶置于液氮保温储箱内，将与缓冲瓶连通的充氮管一端伸入待检测气瓶内，将液氮保温储箱充满液态氮；
2)***试验：关闭瓶阀，打开截止阀Ⅲ，给待检测气瓶内填充液氮，当达到0.15MPa后，关闭截止阀Ⅲ，打开瓶阀中的截止阀Ⅰ，通过气态氮源给缓冲瓶增压，进而给待检测气瓶增压，增压至规定***压力后，关闭瓶阀，观察待检测气瓶；
3)疲劳试验：打开电磁阀，将气瓶泄压，再打开瓶阀，通过气态氮源给缓冲瓶增压，进而给待检测气瓶增压，增压至规定***压力后，关闭瓶阀，观察待检测气瓶，反复进行***试验至气瓶***，记录疲劳次数。
上述的气瓶低温疲劳***实验方法，步骤2)中，当气瓶的规定***压力≤15MPa时，通过调节瓶阀中的调压阀向待检测气瓶充压；当气瓶的规定***压力≥15MPa时，打开增压泵向待检测气瓶充压。
本发明创造的有益效果是：
1.本发明创造，将待检测气瓶置于充满液氮的液氮保温储箱内，可以实现在低温环境(-196℃)下，气瓶进行***和疲劳试验。
2.本发明创造，低温疲劳试验、***试验装置结构安全，通过控制***即可控制疲劳******。
3.本发明创造，可以保证压力容器在低温环境下试验，***内基本都是液氮，充液比例几乎达到100％，气化比例几乎没有。
4.本发明创造，采用先向气瓶内充液氮，然后再向气瓶内充气态氮的方法，进行***试验。首先，实现了气瓶内外部均为液氮环境，保证了气瓶在低温环境下进行试验。其次，在常温环境对气瓶填充液氮，需要低温增压泵，而低温增压泵需要耐-196℃低温，对增压泵使用环境要求较高，而且难以达到增压到高压力；而先充填液氮，保证试验工件填充满，达到较低压力下，通过气体增压泵打氮气，对缓冲连通器中液氮增压，可以实现高压循环及***压力。第三，直接使用液氮充填试验工件，试验管路较长，即使对管路进行保温隔热处理，但是也会存在部分液氮气化，液氮气化比为1:696，导致试验设备增压不稳定，甚至会瞬时增压到较高压力，增加试验管路及试验设备安全风险。而先充填液氮，保证试验工件填充满，达到较低压力下，通过气体增压泵打氮气，对缓冲连通器中液氮增压，可以实现高压循环及***压力，降低试验管路及试验设备风险，而且气体增压泵保证试验设备增压稳定。第四，经济效益明显，可以有效减少液氮使用量，而且气体增压泵较低温增压泵价格更便宜。
附图说明
图1是本发明创造气瓶低温疲劳***实验装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1气瓶低温疲劳***实验装置
如图1所示一种气瓶低温疲劳***实验装置，由气态氮源15、液态氮源9、缓冲瓶8、液氮保温储箱1、控制***16和摄像头17构成。
气态氮源15用于向待检测气瓶2内提供气态氮。
液态氮源9用于向待检测气瓶2内提供液态氮。
缓冲瓶8起到缓冲作用。
液氮保温储箱1上端设有上盖3，实验时形成密闭的腔体，其内部充满液态氮，以满足检测的低温环境。液氮保温储箱1内设有支撑待检测气瓶2的支座Ⅰ19，所述的支座Ⅰ19为配重支座。为了保证液氮保温储箱1的稳定性，将液氮保温储箱1安装在支座Ⅲ20上。
气态氮源15依次经过瓶阀14、增压泵13、截止阀Ⅱ12、三通Ⅰ11和管道与缓冲瓶8连通。优选的，瓶阀14由截止阀Ⅰ和调压阀构成。
液态氮源9依次经过截止阀Ⅲ10、三通Ⅰ11和管道与缓冲瓶8连通。优选的，设有两个液态氮源9串联在一起。
三通Ⅱ5分别与缓冲瓶8、低温压力传感器6和充氮管24连接。
在缓冲瓶8和三通Ⅱ5之间的连通管道上设有三通Ⅲ7，安全阀22与三通Ⅲ7连接。优选的，为了保证缓冲瓶的稳定性，将缓冲瓶安装在支座Ⅱ21上。
充氮管24一端与三通Ⅱ5连接，另一端伸入待检测气瓶2内。
设有电磁阀4，电磁阀4经管道与待检测气瓶2连通。
控制***16用于远程控制瓶阀14、增压泵13、截止阀Ⅱ12和截止阀Ⅲ10。
摄像头17的摄像范围对应于液氮保温储箱1；摄像头17与控制***16连接。
实施例2气瓶低温疲劳***实验方法
采用实施例1的气瓶低温疲劳***实验装置，包括如下步骤：
1)将待检测气瓶2置于液氮保温储箱1内，将与缓冲瓶8连通的充氮管24一端伸入待检测气瓶2内，将液氮保温储箱1充满液态氮。
2)***试验：关闭瓶阀14，打开截止阀Ⅲ10，给待检测气瓶2内填充液氮，当达到0.15MPa后，关闭截止阀Ⅲ10，打开瓶阀14中的截止阀Ⅰ，通过气态氮源15给缓冲瓶8增压，进而给待检测气瓶2增压，增压至规定***压力后，关闭瓶阀14，观察待检测气瓶2。
规定***压力是指成品气瓶出厂的标准，即气瓶能够耐受的最大压力。本实验装置将***压力实验以15MPa为分界，当气瓶的规定***压力≤15MPa时，在实验过程中，不需要启动增压泵13，只需要通过调节瓶阀14中的调压阀向待检测气瓶2充压，即可。当气瓶的规定***压力≥15MPa时，需要打开增压泵13向待检测气瓶2充压。
***试验，在实验过程中，当待检测气瓶2内压力达到规定***压力而没有发生***，说明待检测气瓶复合质量标准，若没有达到***压力即***，即为不合格产品。
3)疲劳试验：打开电磁阀4，将气瓶泄压，再打开瓶阀14，通过气态氮源15给缓冲瓶8增压，进而给待检测气瓶2增压，增压至规定***压力后，关闭瓶阀14，观察待检测气瓶2，反复进行***试验至气瓶***，记录疲劳次数。

Claims (10)

1.一种气瓶低温疲劳***实验装置，其特征在于：设有用于提供气态氮的气态氮源(15)、用于提供液态氮的液态氮源(9)、缓冲瓶(8)和上端设有上盖(3)的液氮保温储箱(1)；气态氮源(15)经瓶阀(14)、三通Ⅰ(11)和管道与缓冲瓶(8)连通；液态氮源(9)经三通Ⅰ(11)和管道与缓冲瓶(8)连通；缓冲瓶(8)经管道和三通Ⅱ(5)连接；低温压力传感器(6)与三通Ⅱ(5)连接；充氮管(24)一端与三通Ⅱ(5)连接，另一端伸入待检测气瓶(2)内。
2.根据权利要求1所述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，其特征在于：所述的瓶阀(14)由截止阀Ⅰ和调压阀构成。
3.根据权利要求1或2所述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，其特征在于：气态氮源(15)和三通Ⅰ(11)之间设有增压泵(13)和截止阀Ⅱ(12)。
4.根据权利要求3所述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，其特征在于：液态氮源(9)和三通Ⅰ(11)之间设有截止阀Ⅲ(10)。
5.根据权利要求4所述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，其特征在于：设有安全阀(22)，安全阀(22)与三通Ⅲ(7)连接，三通Ⅲ(7)设置在缓冲瓶(8)和三通Ⅱ(5)之间的管道上。
6.根据权利要求5所述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，其特征在于：设有电磁阀(4)，电磁阀(4)经管道与待检测气瓶(2)连通。
7.根据权利要求6所述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，其特征在于：设有控制***(16)和摄像头(17)，摄像头(17)的摄像范围对应于液氮保温储箱(1)；控制***(16)用于控制瓶阀(14)、增压泵(13)、截止阀Ⅱ(12)、截止阀Ⅲ(10)；摄像头(17)和低温压力传感器(6)与控制***(16)连接。
8.根据权利要求7所述的一种气瓶低温疲劳***实验装置，其特征在于：液氮保温储箱1内设有支撑待检测气瓶(2)的支座Ⅰ(19)。
9.一种气瓶低温疲劳***实验方法，其特征在于，采用权利要求8所述的实验装置包括如下步骤：
1)将待检测气瓶(2)置于液氮保温储箱(1)内，将与缓冲瓶(8)连通的充氮管(24)一端伸入待检测气瓶(2)内，将液氮保温储箱(1)充满液态氮；
2)***试验：关闭瓶阀(14)，打开截止阀Ⅲ(10)，给待检测气瓶(2)内填充液氮，当达到0.15MPa后，关闭截止阀Ⅲ(10)，打开瓶阀(14)中的截止阀Ⅰ，通过气态氮源(15)给缓冲瓶(8)增压，进而给待检测气瓶(2)增压，增压至规定***压力后，关闭瓶阀(14)，观察待检测气瓶(2)；
3)疲劳试验：打开电磁阀(4)，将气瓶泄压，再打开瓶阀(14)，通过气态氮源(15)给缓冲瓶(8)增压，进而给待检测气瓶(2)增压，增压至规定***压力后，关闭瓶阀(14)，观察待检测气瓶(2)，反复进行***试验至气瓶***，记录疲劳次数。
10.根据权利要求9所述的气瓶低温疲劳***实验方法，其特征在于，步骤2)中，当气瓶的规定***压力≤15MPa时，通过调节瓶阀(14)中的调压阀向待检测气瓶(2)充压；当气瓶的规定***压力≥15MPa时，打开增压泵(13)向待检测气瓶(2)充压。
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