CN114061851B - 一种自密封式金属密封环性能测试***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及密封件测试技术领域,具体公开了一种自密封式金属密封环性能测试***及方法。该***包括模拟机构、供水管线、排气管线、密封圈泄漏检测管线,其中,所述模拟机构包括下部压盖、上部压盖以及金属密封环,所述下部压盖和上部压盖通过所述金属密封环密封,形成密封腔室;所述供水管线与所述密封腔室连通;所述排气管线与所述密封腔室连通;所述密封圈泄漏检测管线与所述金属密封环外侧的空间相连通。该***既能够模拟真实工况和密封夹紧力,也能根据需要调整压力工况和试验次数。该***操作简单,使用效率高,实现功能多样。
Description
技术领域
本发明属于密封件测试技术领域,具体涉及一种自密封式金属密封环性能测试***及方法。
背景技术
重水堆装卸料机在更换核燃料过程中需要通过一种自密封式金属密封来保证与燃料通道之间的密封性,防止主热传输***重水介质泄漏。该金属密封圈在制造完成后或使用前应通过某种试验装置来检验其密封性能和使用寿命,包括模拟密封圈的工作环境,包括压力、密封空间尺寸,密封面硬度、表面光洁度等参数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自密封式金属密封环性能测试***及方法,用于对装卸料机与燃料通道之间的金属密封环进行性能测试,获得密封环的实际密封性能和使用寿命等相关参数。
本发明的技术方案如下:一种自密封式金属密封环性能测试***,该***包括模拟机构、供水管线、排气管线、密封圈泄漏检测管线,其中,所述模拟机构包括下部压盖、上部压盖以及金属密封环,所述下部压盖和上部压盖通过所述金属密封环密封,形成密封腔室;所述供水管线与所述密封腔室连通;所述排气管线与所述密封腔室连通;所述密封圈泄漏检测管线与所述金属密封环外侧的空间相连通。
所述下部压盖中心设有圆弧凹槽,在所述圆弧凹槽***开有环形的阶梯楞,所述金属密封环支撑固定在所述阶梯楞上,并通过所述金属密封环外侧的保持架和支撑环对所述金属密封环进行支撑固定。
所述下部压盖设置于支撑板上,且所述支撑两侧设有固定螺杆,在所述上部压盖上设有顶杆和横梁,其中,所述横梁与所述顶杆固定,且所述横梁两端与所述两个固定螺杆通过固定螺母进行连接,并通过旋拧所述固定螺母,通过横梁和顶杆向所述上部压盖施加压力,使金属密封环达到一定的挤压。
所述下部压盖中心圆弧凹槽***设有圆形凹槽,并在所述圆形凹槽中设有O型圈;所述金属密封环设置于所述圆形凹槽的***的阶梯楞上。
所述下部压盖中心凹槽上开有第一通孔,所述第一通孔上设有与O型圈泄漏管线相连接的端口;在所述下部压盖上还设有第二通孔和第三通孔,所述第二通孔上端端口位于O形圈和金属密封环之间,所述第二通孔下端设有与所述供水管线相连接的端口;所述第三通孔上端端口位于所述金属密封环外侧,所述第三通孔下端设有与所述密封圈泄漏检测管线相连接的端口。
所述上部压盖上设有排气孔,所述排气孔与所述排气管线相连接,所述排气孔与上部压盖、下部压盖之间形成的密封腔室相连通;在所述排气管线上设有排气阀和压力表。
所述供水管线包括水箱、柱塞泵、供水阀以及减压阀,其中,所述柱塞泵一端通过管线与水箱相连接,所述柱塞泵另一端与模拟机构中的供水管线连接端口连接,并在所述柱塞泵与模拟机构之间的管线上还设有供水阀以及减压阀。
所述金属密封环横向剖面为两个“几”字型相连的具有一定弹性的金属密封环。
一种自密封式金属密封环性能测试方法,该方法具体包括:
S1、将金属密封环安装在测试***中,并达到金属密封环实际应用环境的工作参数;
S1.1、拆除固定螺母及横梁,将顶杆和上部压盖移除;
S1.2、在金属密封环的外侧安装保持架,将金属密封环和保持架一同安装到支撑环内部,并将金属密封环和支撑环安装在下部压盖的阶梯楞上;
S1.3、在下部压盖上安装上部压盖,并通过旋拧横梁两侧的固定螺母,通过顶杆对上部压盖施加压力,并使顶杆达到规定力矩,满足金属密封环实际应用环境的压力条件;
S2、对金属密封环进行密封性能试验和寿命评估;
S2.1、打开排气管线中的排气阀,以及供水管线中的供水阀,并将O型圈侧泄漏管线和密封圈泄漏检测管线中的泄漏检测阀进行关闭;
S2.2、启动供水管线中的柱塞泵,排空管线和密封腔室中多余气体,并关闭排气阀;
S2.3、调节供水压力到11.3MPa,测量O型圈侧漏管线和密封圈泄漏检测管线中的排水量,并计算泄漏率;
S2.4、降低供水压力到零,重新升压到11.3MPa,完成一个压力工况循环,根据需要多次重复压力工况循环;
S3、完成密封环性能测试,拆除金属密封圈,并对金属密封圈表面磨损状态和形变情况进行分析,完成性能评估。
所述步骤S1.2中,所述保持架安装在所述金属密封环外侧时,所述保持架上端边缘伸入金属密封环外侧中间间隙,利用保持架对金属密封环进行保持固定,支撑环可对金属密封环和保持架进行支撑固定。
本发明的显著效果在于:本发明所述的一种自密封式金属密封环性能测试***及方法,能够实现自密封式金属密封环的密封性能测试,能够进行升降压的模拟工况试验。该***既能够模拟真实工况和密封夹紧力,也能根据需要调整压力工况和试验次数。该***操作简单,使用效率高,实现功能多样。能够应用于类似密封环的性能试验和寿命考验,对同类型金属密封环的改型或研制提供了可靠的基础试验设施。
附图说明
图1为本发明所述的一种自密封式金属密封环性能测试***框架图;
图2为本发明所述的一种自密封式金属密封环性能测试***中模拟机构的结构示意图;
图3为图2中密封腔室的局部放大图;
图中:1、水箱;2、柱塞泵;3、模拟机构;4、减压阀;5、支撑板;6、固定螺杆;7、下部压盖;8、支撑环;9、上部压盖;10、横梁;11、固定螺母;12、固定螺钉;13、压板;14、顶杆;15、排水管线;16、密封腔室;17、O型圈;18、金属密封环;19、保持架;20、供水阀;21、排气阀;22、压力表。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1~3所述,一种自密封式金属密封环性能测试***,包括模拟机构3、供水管线、排气管线、O型圈侧泄漏管线、密封圈泄漏检测管线,其中,模拟机构3包括支撑板5、下部压盖7、上部压盖9、支撑环8以及横梁10,其中,支撑板5中心开有圆形凹槽,并在该圆形凹槽中开有三个通孔;圆盘状的下部压盖7可匹配安装在支撑板5上的圆形凹槽内,其中,下部压盖7上部中心区域存在弧形凹槽,在该弧形凹槽区域处设有第一通孔,其与支撑板5中的通孔相对应,并在下部压盖7第一通孔下端安装有O型圈侧漏水连接端口;下部压盖7上端面环绕弧形凹槽区域设有环形凹槽及阶梯楞,在该环形凹槽中设置有O型圈17,在阶梯楞上设置有金属密封环18,并利用金属密封环18***的保持架19将金属密封环18支撑保持,环状的支撑环8放置在下部压盖7外侧的阶梯楞平台上,对金属密封环18和保持架19进行支撑固定;在下部压盖7上还开有第二通孔和第三通孔,使其分别与支撑板5上的另外两个通孔相对应,其中,第二通孔上端口径缩小,其上端端口位于O型圈17和金属密封环18之间,第二通孔下端安装有供水管线连接端口;第三通孔上端端口位于金属密封环18外侧,第三通孔下端安装有金属密封圈检漏端口;在下部压盖7上端安装有上部压盖9,通过在上部压盖9上施加压力,将上部压盖9的下端面与O型圈17、金属密封环18紧密接触形成密封面;在上部压盖9上设有顶杆14,顶杆14下端通过压板13及固定螺钉12固定在上部压盖9上,横梁10固定在顶杆14上,且横梁10的两端通过固定螺母11固定在两个固定螺杆6上,且螺杆6的下端与支撑板5卡和固定,通过旋转固定螺母11,带动横梁10以及顶杆14下降,并向上部压盖9施加压力;
供水管线通过供水管线连接端口与模拟机构3相连接,其中,供水管线包括水箱1、柱塞泵2、供水阀20以及减压阀4,其中,柱塞泵2一端通过管线与水箱相连接,柱塞泵2另一端与模拟机构3中的供水管线连接端口连接,并在柱塞泵2与模拟机构3之间的管线上还安装有供水阀20以及减压阀4;O型圈侧泄漏管线直接与模拟机构3中的O型圈侧漏水连接端口相连接;密封圈泄漏检测管线直接与模拟机构3中的金属密封圈检漏端口相连接;排气管线与模拟机构3中的上部压盖9上的排气孔相连接,该排气孔与上部压盖9、下部压盖7之间形成的密封腔室相连通;在排气管线上安装有排气阀21和压力表22。
一种自密封式金属密封环性能测试方法,该方法具体包括如下步骤:
S1、将金属密封环安装在测试***中,并达到金属密封环实际应用环境的工作参数;
S1.1、拆除固定螺母及横梁,将顶杆和上部压盖移除;
S1.2、在金属密封环的外侧安装保持架,将金属密封环和保持架一同安装到支撑环内部,并将金属密封环和支撑环安装在下部压盖的阶梯楞上,其中,保持架上端边缘伸入金属密封环外侧中间间隙,利用保持架对金属密封环进行保持固定,支撑环可对金属密封环和保持架进行支撑固定;
S1.3、在下部压盖上安装上部压盖,并通过旋拧横梁两侧的固定螺母,通过顶杆对上部压盖施加压力,并使顶杆达到规定力矩,满足金属密封环实际应用环境的压力条件;
S2、对金属密封环进行密封性能试验和寿命评估;
S2.1、打开排气管线中的排气阀,以及供水管线中的供水阀,并将O型圈侧泄漏管线和密封圈泄漏检测管线中的泄漏检测阀进行关闭;
S2.2、启动供水管线中的柱塞泵,排空管线和密封腔室中多余气体,并关闭排气阀;
S2.3、调节供水压力到11.3MPa,测量O型圈侧漏管线和密封圈泄漏检测管线中的排水量,并计算泄漏率;
S2.4、降低供水压力到零,重新升压到11.3MPa,完成一个压力工况循环,根据需要多次重复压力工况循环;
S3、完成密封环性能测试,拆除金属密封圈,并对金属密封圈表面磨损状态和形变情况进行分析,完成性能评估。
Claims (9)
1.一种自密封式金属密封环性能测试***,其特征在于,该***包括模拟机构(3)、供水管线、排气管线、密封圈泄漏检测管线,其中,所述模拟机构(3)包括下部压盖(7)、上部压盖(9)以及金属密封环(18),所述下部压盖(7)和上部压盖(9)通过所述金属密封环(18)密封,形成密封腔室;所述供水管线与所述密封腔室连通;所述排气管线与所述密封腔室连通;所述密封圈泄漏检测管线与所述金属密封环(18)外侧的空间相连通;所述下部压盖(7)中心凹槽上开有第一通孔,所述第一通孔上设有与O型圈泄漏管线相连接的端口;在所述下部压盖(7)上还设有第二通孔和第三通孔,所述第二通孔上端端口位于O型圈(17)和金属密封环(18)之间,所述第二通孔下端设有与所述供水管线相连接的端口;所述第三通孔上端端口位于所述金属密封环(18)外侧,所述第三通孔下端设有与所述密封圈泄漏检测管线相连接的端口。
2.根据权利要求1所述的一种自密封式金属密封环性能测试***,其特征在于,所述下部压盖(7)中心设有圆弧凹槽,在所述圆弧凹槽***开有环形的阶梯楞,所述金属密封环(18)支撑固定在所述阶梯楞上,并通过所述金属密封环(18)外侧的保持架(19)和支撑环(8)对所述金属密封环(18)进行支撑固定。
3.根据权利要求1所述的一种自密封式金属密封环性能测试***,其特征在于,所述下部压盖(7)设置于支撑板(5)上,且所述支撑板(5)两侧设有固定螺杆(6),在所述上部压盖(9)上设有顶杆(14)和横梁(10),其中,所述横梁(10)与所述顶杆(14)固定,且所述横梁(10)两端与所述两个固定螺杆(6)通过固定螺母(11)进行连接,并通过旋拧所述固定螺母(11),通过横梁(10)和顶杆(14)向所述上部压盖(9)施加压力,使金属密封环(18)达到一定的挤压。
4.根据权利要求3所述的一种自密封式金属密封环性能测试***,其特征在于,所述下部压盖(7)中心圆弧凹槽***设有圆形凹槽,并在所述圆形凹槽中设有O型圈(17);所述金属密封环(18)设置于所述圆形凹槽的***的阶梯楞上。
5.根据权利要求1所述的一种自密封式金属密封环性能测试***,其特征在于,所述上部压盖(9)上设有排气孔,所述排气孔与所述排气管线相连接,所述排气孔与上部压盖(9)、下部压盖(7)之间形成的密封腔室相连通;在所述排气管线上设有排气阀(21)和压力表(22)。
6.根据权利要求1所述的一种自密封式金属密封环性能测试***,其特征在于,所述供水管线包括水箱(1)、柱塞泵(2)、供水阀(20)以及减压阀(4),其中,所述柱塞泵(2)一端通过管线与水箱相连接,所述柱塞泵(2)另一端与模拟机构(3)中的供水管线连接端口连接,并在所述柱塞泵(2)与模拟机构(3)之间的管线上还设有供水阀(20)以及减压阀(4)。
7.根据权利要求1~6任意一个所述的一种自密封式金属密封环性能测试***,其特征在于,所述金属密封环(18)横向剖面为两个“几”字型相连的具有一定弹性的金属密封环。
8.一种如权利要求1所述的自密封式金属密封环性能测试***的测试方法,其特征在于,该方法具体包括:
S1、将金属密封环安装在测试***中,并达到金属密封环实际应用环境的工作参数;
S1.1、拆除固定螺母及横梁,将顶杆和上部压盖移除;
S1.2、在金属密封环的外侧安装保持架,将金属密封环和保持架一同安装到支撑环内部,并将金属密封环和支撑环安装在下部压盖的阶梯楞上;
S1.3、在下部压盖上安装上部压盖,并通过旋拧横梁两侧的固定螺母,通过顶杆对上部压盖施加压力,并使顶杆达到规定力矩,满足金属密封环实际应用环境的压力条件;
S2、对金属密封环进行密封性能试验和寿命评估;
S2.1、打开排气管线中的排气阀,以及供水管线中的供水阀,并将O型圈侧泄漏管线和密封圈泄漏检测管线中的泄漏检测阀进行关闭;
S2.2、启动供水管线中的柱塞泵,排空管线和密封腔室中多余气体,并关闭排气阀;
S2.3、调节供水压力到11.3MPa,测量O型圈侧漏管线和密封圈泄漏检测管线中的排水量,并计算泄漏率;
S2.4、降低供水压力到零,重新升压到11.3MPa,完成一个压力工况循环,根据需要多次重复压力工况循环;
S3、完成密封环性能测试,拆除金属密封圈,并对金属密封圈表面磨损状态和形变情况进行分析,完成性能评估。
9.根据权利要求8所述的一种自密封式金属密封环性能测试方法,其特征在于,所述步骤S1.2中,所述保持架安装在所述金属密封环外侧时,所述保持架上端边缘伸入金属密封环外侧中间间隙,利用保持架对金属密封环进行保持固定,支撑环可对金属密封环和保持架进行支撑固定。
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