CN109682554A - 一种pe球阀阀杆气密性试验装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PE球阀阀杆气密性试验装置，其包括底座和上盖，底座上设有与待测阀杆下部适配的开口容腔，上盖具有可供待测阀杆上部容纳的上盖容腔，上盖容腔的开口端设有双密封结构，开口容腔的开口端面与上盖容腔的开口端面之间通过第一密封圈接触，两者密封连接形成检测容腔，开口容腔的开口端面通过第二密封圈与待测阀杆下部的上沿边密封接触，该密封接触将检测容腔分隔呈相互密闭的进气腔和出气腔，进气腔连接有进气口，出气腔连接有压力传感器，开口容腔与待测阀杆下部之间的空隙构成所述进气腔，上盖内腔与待测阀杆上部之间的空隙构成所述出气腔，进气口设置在开口容腔底面。本发明具有体积小、便于安装和拆卸，检测灵敏度高的优点。

Description

一种PE球阀阀杆气密性试验装置及其检测方法
技术领域
本发明属于阀门气密性检测技术领域，尤其是一种PE球阀阀杆气密性试验装置及其检测方法。
背景技术
目前，PE球阀已广泛应用于城市燃气、供水等管网，而燃气管网具有非常严格的气密性能要求。相关标准对PE球阀产品的内漏和外漏给出了规范的定义。阀杆是阀门重要部件，用于传动，其结构包括上部和下部，上部包括执行机构安装部、杆体部，下部包括阀芯安装部，其上接执行机构或者手柄，下接阀芯，执行机构或手柄驱动阀杆并带动阀芯移动或转动，以实现阀门开关或者调节的作用。而PE球阀的阀杆组件主要涉及PE球阀产品的外漏指标。鉴于PE球阀的结构，球阀在开通状态及关断状态下都有可能出现管道内压力气体通过阀杆组件向外渗漏的情况。现有的PE球阀产品中，造成外漏的主要原因在于阀杆密封不严及阀杆材料密度不够。
阀杆原料加工方法分为挤压和注塑成型两种方式，挤压成型得到的阀杆加工原料杆，一般会出现径向由外向内密度降低的情况，即外层密度高，中心密度低。注塑成型得到的阀杆加工原料杆，其密度与注塑压力和成型后散热收缩特性相关，总体的材料强度不如挤压成型料。鉴于此，PE球阀的阀杆较多地采用了挤压成型原料进行加工。而因材料密度不足，尤其在加工后去掉了部分外部密度高的表层，阀杆材料内部渗漏导致PE阀门外漏的问题就凸显了出来。为了确保阀杆不出现渗漏，除了材料合理选择及对原料杆提出特定密度及密度均匀性要求外，对已完成形状加工的阀杆进行气密性试验是必要的。
现有技术中，完成形状加工的PE阀门阀杆一般不做独立的气密性试验检测，有的生产企业可能针对加工前的原料杆，采用杆料一侧轴心点加压并在另一侧观察是否有浸水环境下的可观测气泡出现。这种方法存在几个方面的不足：(1)完成形状加工的PE阀门阀杆,因材料表面条件改变较大，渗漏的通道条件变得更为恶劣，不能以未加工的原料杆检查替代加工完成的阀杆；(2)尽管针对挤压成型杆料，其轴中心点密度比边沿低，试验加压区仍不能局限于阀杆中心点，理论上应该是整个承压面都有可能是气体的渗漏面如图1所示；(3)以水下观察气泡界定是否存在渗漏，常常被误导为是某特定位有漏点，而实际上可能是某区域面渗漏的一种汇集；且相对水深影响对气泡溢出的可观察性存在一定不确定因素，有误判风险。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种PE球阀阀杆气密性试验装置，该试验装置具有检测灵敏度高、检测方便的优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种PE球阀阀杆气密性试验装置，其特征在于：包括底座和上盖，底座和上盖密封连接形成检测容腔，检测容腔与待测阀杆形成间隙配合，检测容腔经密封机构分隔形成相互密闭的进气腔和出气腔，进气腔连接有进气口，出气腔连接有压力传感器。
上述结构中，待测阀杆***由底座和上盖所形成的检测容腔中，该检测容腔的进气腔和出气腔密封隔离，阀杆下部位于进气腔的部分为加气面，阀杆上部位于上盖容腔中的部分为检测面，高压气体从进气腔进入，当待测阀杆的加气面进入高压气体后，如果高压气体沿着材料内部流向低压的检测面渗出，渗出的气体会使得出气腔内的气压产生变化，从而被安装于出气腔中压力传感器检测出来，因该检测容腔整体的腔室狭小，即使只有少量气体渗出即可能改变出气腔的原有气压，因此该阀杆气密性试验装置可以得到很高的渗漏气体检出灵敏度和很小分辨值。
进一步的，所述底座上设有与待测阀杆下部适配的开口容腔，上盖具有可供待测阀杆上部容纳的上盖容腔，上盖容腔的开口端设有双密封结构，开口容腔的开口端面与上盖容腔的开口端面之间通过第一密封圈形成密封接触，开口容腔的开口端面通过第二密封圈与待测阀杆下部的上沿边密封接触，开口容腔与待测阀杆下部之间的空隙构成所述进气腔，所述上盖内腔与待测阀杆上部之间的空隙构成所述出气腔，进气口设置在开口容腔底面。
上述结构中，上盖容腔的开口端通过双密封结构形成密闭的检测容腔以及使得进气腔和出气腔相互密封隔离，保证漏气检测的准确性，待测阀杆的下部位于底座的开口容腔中，其下部周面构成加气面，待测阀杆的上部位于上盖容腔中，上部的杆体周面以及驱动机构安装部的周面均构成检测面。
进一步的，所述开口容腔呈U型结构，待测阀杆下部的径向截面呈T型结构，该T型结构的水平部与开口容腔的直径适配，T型结构竖直部与开口容腔侧壁之间具有凹槽，凹槽处设有支撑块，支撑块呈左右分布于T型结构竖直部的两侧。
上述结构中，待测阀杆下部多为T型结构，T型结构***底座的开口容腔中，为了使其安装结构更稳定，在开口容腔中设置支撑块用于夹持T型结构。
进一步的，所述开口容腔的开口端面与待测阀杆下部的上沿边齐平，所述上盖容腔的开口端面通过内密封圈挤压于待测阀杆下部的上沿边，上盖容腔的开口端面具有径向延伸的外缘，外缘端面与开口容腔的开口端面之间通过外密封圈连接。
上述结构中，上盖容腔的开口端面嵌设了双密封圈用于密封，其内密封圈挤压于待测阀杆下部的上沿边起到密封隔离进气腔和出气腔的作用，其外密封圈嵌设于上盖容腔开口端面的外缘上，其挤压于底座开口容腔的开口端面上使得整个检测容腔为密封腔室，与外界隔离。
进一步的，所述开口容腔的开口端面与待测阀杆T型结构的水平部上沿边齐平，所述上盖容腔的开口端面通过内密封圈挤压于待测阀杆T型结构的水平部上沿边，上盖容腔的开口端面具有径向延伸的外缘，外缘端面与开口容腔的开口端面之间通过外密封圈连接。
上述结构中，上盖容腔的开口端面嵌设了双密封圈用于密封，内密封圈受到上盖压力作用而挤压于待测阀杆T型结构的水平部上沿边，起到隔离进气腔和出气腔的作用，外密封圈则起到密封整个检测容腔的作用。
进一步的，所述支撑块通过紧固件固装于底座的开口容腔底面，支撑块朝向开口容腔底面的一端设有开口槽，开口槽中嵌入弹性件，弹性件一端位于开口槽中，弹性件的另一端抵接于开口容腔底面。
上述结构中，支撑结构起到承托起待测阀杆下部的作用，使其安装结构稳定，该支撑块为矩形结构，分布于T型结构的两侧，支撑块的两端通过紧固螺栓或紧固螺钉固定于底座的开口容腔底面上，而支撑块与开口容腔底面之间的弹性件如弹簧、弹片等等结构，则起到调整支撑块的可承托高度的作用，使得支撑块可以紧靠于T型结构的肩部位置，形成紧配的支撑作用。
进一步的，所述上盖容腔内壁设有与待测阀杆上部的周向凹槽适配的定位突筋。
上述结构中，上盖容腔内壁通过定位突筋与阀杆上部杆体周面的周向凹槽定位配合保持待测阀杆上部的稳定安装。
采用上述方案，本发明具有结构体积小、便于安装和拆卸，检测灵敏度高的优点。
本发明的另一个目的：本发明还公开了一种PE球阀阀杆气密性试验检测方法，其特征在于，包括如下步骤：①设定阈值定义气密性等级或渗漏等级；②完成批次阀杆的气密性检测；③针对特定批次阀杆原料加工的阀杆，给出质量合格判定的最大允许压力上升阈值，为实用试验检测设备设计提供依据；步骤①中具体的操作如下：选择金属材料同结构尺寸阀杆为零泄漏基准；选择特定低压力下同材质挤压成型阀杆原料加工的阀杆作为泄漏上限，测知泄漏压力变化值，按零至压力变化上限，定义气密性等级、和/或阀杆渗漏等级。
进一步的，所述步骤①、和/或步骤②中关于气密性测试的具体操作如下：首先，将待测阀杆放入底座和上盖形成的检测容腔中，并加盖密封后，形成进气和出气两个独立的密闭腔体条件；进气腔压力达到试验气压后，由压力传感器检测出气腔的气压变化量，并按设定阈值评定气密性等级或给出是否泄漏的结论。
采用上述方案，本发明可以快速、准确地测定同一批次中阀杆的合格产品。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1为阀杆的渗漏情况介绍，其中A为轴心单点加气渗漏情况；B为整个承压面加气的渗漏情况示意图；
附图2为本发明待测阀杆的加气面、检测面结构示意图；
附图3为本发明具体实施例结构外观图；
附图4为本发明具体实施例上盖和底座分离状态结构示意图；
附图5为本发明具体实施例上盖的仰视状态结构图；
附图6为本发明具体实施例底座的俯视状态结构图；
附图7为本发明具体实施例结构剖视图；
附图8为本发明具体实施例待测阀杆与底座中的支撑块配合的承托结构示意图；
附图9为本发明具体实施例附图8的结构主视图；
附图10发明具体实施例局部B结构放大图；
底座1、开口容腔11、开口端面的局部111、外缘112、上盖2、上盖容腔21、第一密封圈31、第二密封圈32、筒体22、压板23、进气腔41、进气口411、出气腔42、出气口421、压力传感器5、支撑块6、紧固通孔61、紧固件62、开口槽63、弹性件64、阀杆上部71、周向凹槽711、阀杆下部72、水平部721、上沿边721a、竖直部722。
具体实施方式
本发明的具体实施例如图2-10所示是PE球阀阀杆气密性试验装置，其包括底座1和上盖2，底座1和上盖2可以通过螺纹连接固定或者通过外力作用挤压使得底座1和上盖2之间紧密连接形成密封的检测容腔，检测容腔与待测阀杆形成间隙配合，检测容腔经密封机构分隔形成相互密闭的进气腔41和出气腔42，进气腔41连接有进气口411，出气腔42设有出气口421，出气腔42连接有压力传感器5，压力传感器5均为成熟产品，可直接采购即可，压力传感器5可以内置于上盖2中，也可以外置设置且与出气腔42或出气口421联通，优选的是，压力传感器5内置于上盖2顶部压板23中，本实施例中的上盖2包括筒体22和由筒体22顶部开口嵌入的压板23，出气口421设置在压板23上，压力传感器5内置于压板23中且压力传感器5与出气腔42中的气体接触，当待测阀杆的检测面上渗出气体时，将会被上部的压力传感器5检测到，由于整体检测容腔的狭小空间，即使少量气体渗出，也能被检测到。
具体地，底座1上设有与待测阀杆下部72适配的开口容腔11，上盖2具有可供待测阀杆上部71容纳的上盖容腔21，上盖容腔21的开口端设有双密封结构，第一密封圈31和第二密封圈32呈外环、内环形状嵌设于上盖容腔21的开口端面上，开口容腔11的开口端面与上盖容腔21的开口端面之间通过第一密封圈31形成密封接触，该密封接触使得底座1和上盖2之间形成密闭的检测容腔，开口容腔11的开口端面通过第二密封圈32与待测阀杆下部72的上沿边721a密封接触，使得进气腔41和出气腔42相互密封隔离，保证漏气检测的准确性，开口容腔11与待测阀杆下部72之间的空隙构成进气腔41，上盖2内腔与待测阀杆上部71之间的空隙构成出气腔42，进气口411设置在开口容腔11底面，待测阀杆的下部位于底座1的开口容腔11中，其下部周面构成加气面，待测阀杆的上部位于上盖容腔21中，上部的杆体周面以及驱动机构安装部的周面均构成检测面。
本实施例中如图7所示，待测阀杆下部72为T型结构，且该T型结构的水平部721直径大于阀杆上部71直径，T型结构的水平部721的外周面呈外凸圆台状连接于阀杆上部71周面。底座1上开口容腔11的开口端面与T型结构水平部721的上沿边721a齐平，上盖容腔21与阀杆上部71直径配合，开口容腔11的开口端面的局部111则挤压于该外凸圆台上沿边721a，两者之间通过内密封圈（第二密封圈32）接触使得进气腔41和出气腔42被密封隔离，另外，上盖容腔21的开口端面具有径向延伸的外缘112，外缘112端面与开口容腔11的开口端面之间则通过外密封圈（第一密封圈31）连接，外密封圈使得上盖2与底座1之间形成密封的检测容腔，与外界隔离。
待测阀杆下部72的结构多为T型结构，底座1上的开口容腔11则呈U型结构使得该待测阀杆下部72整体***其中，该T型结构的水平部721与开口容腔11的开口端面齐平，T型结构竖直部722与开口容腔11侧壁之间具有凹槽空间，为了使得待测阀杆下部72的安装结构更稳定，在该凹槽空间处设置支撑块6用于夹持T型结构，该支撑块6呈左右分布于T型结构竖直部722的两侧。支撑结构起到承托起待测阀杆下部72的作用，使其安装结构稳定，本实施例中，该支撑块6为矩形结构，其前后两端设有紧固通孔61，紧固通孔61中配合有紧固件62如紧固螺栓或紧固螺钉，使得支撑块6固定于底座1的开口容腔11底面上，而支撑块6朝向开口容腔11底面的一端则设置开口槽63，开口槽63位于前后端的两个紧固通孔61之间（不一定是正中间的位置），开口槽63中嵌入弹性件64如弹簧、弹片等等结构，弹性件64一端位于开口槽63中，弹性件64的另一端抵接于开口容腔11底面，该弹性件64起到调整支撑块6的可承托高度的作用，使得支撑块6可以紧靠于T型结构的肩部位置（水平部721），形成紧配的支撑作用。
进一步的，上盖容腔21内壁设有与待测阀杆上部71的周向凹槽711（在阀杆实际使用过程中，该周向凹槽711用于安装阀杆密封圈用）适配的定位突筋。上盖容腔21内壁通过定位突筋与阀杆上部71杆体周面的周向凹槽711定位配合保持待测阀杆上部71的稳定安装。
本发明的阀杆气密性试验装置通过将待测阀杆***由底座1和上盖2所形成的密封的检测容腔中进行测试，该检测容腔的进气腔41和出气腔42通过双密封结构密封隔离，阀杆下部72位于进气腔41的部分为加气面，阀杆上部71位于上盖容腔21中的部分为检测面，高压气体从进气腔41进入，当待测阀杆的加气面进入高压气体后，如果高压气体沿着材料内部流向低压的检测面渗出，渗出的气体会使得出气腔42内的气压产生变化，从而被安装于出气腔42中压力传感器5检测出来，因该检测容腔整体的腔室狭小，即使只有少量气体渗出即可能改变出气腔42的原有气压，因此该阀杆气密性试验装置可以得到很高的渗漏气体检出灵敏度和很小分辨值。
阀杆的气密性是以高压腔通过阀杆材料渗透漏出的气压导致出气腔42气压上升的方法来评估的。具体的检测方法如下：①设定阈值定义气密性等级或渗漏等级；②完成批次阀杆的气密性检测；③针对特定批次阀杆原料加工的阀杆，给出质量合格判定的最大允许压力上升阈值，为实用试验检测设备设计提供依据。
步骤①中具体的操作如下：选择金属材料同结构尺寸阀杆为零泄漏基准；选择特定低压力下同材质挤压成型阀杆原料加工的阀杆作为泄漏上限，测知泄漏压力变化值。按零至压力变化上限，定义阀杆渗漏等级。
步骤①-②中关于气密性测试的具体操作如下：首先，将待测阀杆放入底座1和上盖2形成的检测容腔中，并加盖密封后，形成进气和出气两个独立的密闭腔体条件；进气腔41压力达到试验气压后，由压力传感器5检测出气腔42的气压变化量，并按设定阈值评定气密性等级或给出是否泄漏的结论。
本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种PE球阀阀杆气密性试验装置，其特征在于：包括底座和上盖，底座和上盖密封连接形成检测容腔，检测容腔与待测阀杆形成间隙配合，检测容腔经密封机构分隔形成相互密闭的进气腔和出气腔，进气腔连接有进气口，出气腔连接有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的PE球阀阀杆气密性试验装置，其特征在于：所述底座上设有与待测阀杆下部适配的开口容腔，上盖具有可供待测阀杆上部容纳的上盖容腔，上盖容腔的开口端设有双密封结构，开口容腔的开口端面与上盖容腔的开口端面之间通过第一密封圈形成密封接触，开口容腔的开口端面通过第二密封圈与待测阀杆下部的上沿边密封接触，开口容腔与待测阀杆下部之间的空隙构成所述进气腔，所述上盖内腔与待测阀杆上部之间的空隙构成所述出气腔，进气口设置在开口容腔底面。
3.根据权利要求2所述的PE球阀阀杆气密性试验装置，其特征在于：所述开口容腔呈U型结构，待测阀杆下部的径向截面呈T型结构，该T型结构的水平部与开口容腔的直径适配，T型结构竖直部与开口容腔侧壁之间具有凹槽，凹槽处设有支撑块，支撑块呈左右分布于T型结构竖直部的两侧。
4.根据权利要求2所述的PE球阀阀杆气密性试验装置，其特征在于：所述开口容腔的开口端面与待测阀杆下部的上沿边齐平，所述上盖容腔的开口端面通过内密封圈挤压于待测阀杆下部的上沿边，上盖容腔的开口端面具有径向延伸的外缘，外缘端面与开口容腔的开口端面之间通过外密封圈连接。
5.根据权利要求3所述的PE球阀阀杆气密性试验装置，其特征在于：所述开口容腔的开口端面与待测阀杆T型结构的水平部上沿边齐平，所述上盖容腔的开口端面通过内密封圈挤压于待测阀杆T型结构的水平部上沿边，上盖容腔的开口端面具有径向延伸的外缘，外缘端面与开口容腔的开口端面之间通过外密封圈连接。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的PE球阀阀杆气密性试验装置，其特征在于：所述支撑块通过紧固件固装于底座的开口容腔底面，支撑块朝向开口容腔底面的一端设有开口槽，开口槽中嵌入弹性件，弹性件一端位于开口槽中，弹性件的另一端抵接于开口容腔底面。
7.根据权利要求2-5任意一项所述的PE球阀阀杆气密性试验装置，其特征在于：所述上盖容腔内壁设有与待测阀杆上部的周向凹槽适配的定位突筋。
8.根据权利要求6所述的PE球阀阀杆气密性试验装置，其特征在于：所述上盖容腔内壁设有与待测阀杆上部的周向凹槽适配的定位突筋。
9.一种PE球阀阀杆气密性试验检测方法，其特征在于，包括如下步骤：①设定阈值定义气密性等级或渗漏等级；②完成批次阀杆的气密性检测；③针对特定批次阀杆原料加工的阀杆，给出质量合格判定的最大允许压力上升阈值，作为判定待测阀杆质量合格的依据；步骤①中具体的操作如下：选择金属材料同结构尺寸阀杆为零泄漏基准；选择特定低压力下同材质挤压成型阀杆原料加工的阀杆作为泄漏上限，测知泄漏压力变化值，按零至压力变化上限，定义气密性等级、和/或阀杆渗漏等级。
10.根据权利要求9所述的PE球阀阀杆气密性试验检测方法，其特征在于，所述步骤①、和/或步骤②中关于气密性测试的具体操作如下：首先，将待测阀杆放入底座和上盖形成的检测容腔中，并加盖密封后，形成进气和出气两个独立的密闭腔体条件；进气腔压力达到试验气压后，由压力传感器检测出气腔的气压变化量，并按设定阈值评定气密性等级或给出是否泄漏的结论。
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