CN202126374U - 压力综合试验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种压力综合试验台,包括液体压缩机构(61)、气体压缩机构(62)、泄放机构(63)、压力变送器(13)、温度变送器(14)、称重变送器(4)、控制机构,所述压力变送器(13)、温度变送器(14)、称重变送器(4)和控制机构相连接,该控制机构分别与液体压缩机构(61)、气体压缩机构(62)和泄放机构(63)相连接。本实用新型实现了在同一实验设备上安全可靠地进行耐压、***和疲劳三种分别在气相和液相下的实验,整合重复资源、改变现有计量技术和方法、安全系数高,操作方便,数据准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种对压力容器压力测试时所用的耐压、***和疲劳三种压力试验的压力综合试验平台。
背景技术
压力容器是特种设备,使用过程中涉及生产安全和公共安全问题。如果出现问题可能会***,会严重破坏生产现场和危害人身安全。因此,国家对压力容器进行强制性产品监督。要求相关企业要具有符合要求的资质等级,压力容器在设计制造检验等方面必须符合相关标准。其中,压力容器的压力试验是压力容器检验的必要手段,是压力容器制造标准确定的必须检测手段之一。不同种类的压力容器可以根据标准采用不同的检验手段。压力容器及压力管道元件、气瓶、蓄能器等相关产品,按照国家相关法规标准进行试验。
现在应用的压力试验主要有耐压试验、***试验、疲劳试验三种。根据压力源的压力媒介的不同,可以分为液相和气相两种。
耐压试验是一种采用静态超载方法验证压力容器及相关产品整体强度的、对容器质量进行综合性考核的试验,耐压试验可以防止带有严重问题或是缺陷的压力容器及相关产品投入使用。在压力容器及相关产品设计或是制造过程中有可能出现错误,例如结构设计错误、强度计算错误、材料使用错误、焊接、组装、热处理等工序出现失误等等。虽然在设计和制造过程中有各种审查、检查和试验,但由于检验的局限性,难免有漏检情况。如果压力容器及相关产品存在比较严重而又未发现的质量问题或是缺陷,通过耐压试验可使其暴露出来。所以耐压试验是压力容器及相关产品竣工验收必需的和最重要的试验项目,只有通过耐压试验合格,产品才能出厂。
耐压试验也是压力容器及相关产品定期检验的重要项目。在多年使用后,压力容器及相关产品状况可能发生变化,此时需要判断压力容器及相关产品在工艺要求的工作压力下运行是否安全。虽然在定期检验的各项检验结果可以作为判断依据,但有很多因素限制检测不能充分进行,检验也有可能出现疏漏,而耐压试验可以使压力容器及相关产品存在的某些缺陷因过载而暴露,在试验压力下产生明显的塑性变形或是破裂。可以说耐压试验的作用是其它检验方法难以替代的。
耐压试验的另一作用是改变压力容器及相关产品的应力分布和改善缺陷处的应力状况,由于结构和工艺方面使压力容器及相关产品局部存在较大的残余拉伸应力,试验时残余拉伸应力与试验载荷应力叠加,有可能使局部屈服面产生应力再分部,从而消除或是减小原有的残余位伸应力。若有裂纹存在,卸压后在裂纹尖端区域出现残余压缩压力从而可以部分抵消容器所承受的拉伸应力延缓裂纹的扩展速度。
***试验是对压力容器及相关产品的设计与制造质量,以及其安全性和经济性进行综合考核的一项破坏性验证试验。按相关标准规定,必须按生产批量抽取一定数量的产品进行***试验来考核压力容器的制造质量。
压力容器疲劳试验是指压力容器及相关产品在试验装置中按照一定的循环波形以完成规定的压力循环次数的一种检测手段。这对于保证压力容器及相关产品反复充装、长期可靠使用具有重要意义,是压力容器及相关产品压力试验的一项重要内容。
根据GB T 9251-1997《气瓶水压试验方法》,试验装置必须具备有效的控制试验压力的设施。试验装置不得对受试瓶施加能影响瓶体变形的其他外力。内测法试验装置全部承压管道必须采用金属管装设,承压管道在受试瓶试验压力下的压入水量B值的测量周期不得超过三个月,且在试验装置检修后必须重新测量。试验装置上应采用时间继电器控制保压时间。试验装置连同受试瓶必须具备可靠的安全防护设施。
根据GB T 9252-2001《气瓶疲劳试验方法》,试验装置必须能够在规定的范围内调节和控制循环压力、循环频率以及通过自动控制装置连续进行压力循环的功能。试验装置必须具有超压停机和安全延时报警的措施,当超压至循环压力上限的5%时能自动停机以及当受试气瓶泄漏时能给出延时报警信号并自动停机。试验***必须具有适当的安全设施,以保证试验时操作人员和设备的安全。
根据GB T 9252-2001《气瓶疲劳试验方法》,装置必须具备有效的手动或自动控制试验压力的设施。装置连接处必须具有良好的密封性能。装置应能自动记录压力与压入水量的关系,并自动绘制压力—时间曲线。装置全部承压管道必须采用金属管,并应测出该管道在受试瓶***压力下的压入水量(压入水量应不计管道容积)。
由于耐压试验压力比压力容器及相关产品的工作压力高,因此容器在试验压力下发生破裂的可能性也大。为了防止容器在耐压试验压下发生破裂而造成严重事故,所采取的措施中最重要的是采用卸压时释放能量较小的介质作为试验介质。在相同的试验压力下,气体的***能量比水大数百倍到数万倍,因此,容器的耐压试验时通常采用液体作为试验介质。耐压试验时最常用的介质是水,所以耐压试验常叫用水压试验。
如果由于特殊原因不能用水压试验时,可采用试验时不会导致危险的其他种类液体,耐压试验应在低于液体介质沸点的温度下进行,当采用可燃性液体进行液压试验时,试验温度必须低于可燃液体的闪点,试验场地附近不得有火源,以油为试验介质的常例是超高压容器耐付试验。由于试验压力高,水的压力比油大,不适合作试验介质,特别是试验压力在200Mpa以上时,水会雾化导致难以升压,所以要用煤油或是变压器油作为试验介质。
有些情况下可能无法采用液体作为试验介质,需要用气体作为试验介质。如:由于结构或支承原因,向压力容器充灌液体不能保证容器能安全地承受荷重;运行条件不允许残留试验液体的压力容器;超洁净***采用液体作为介质可能会污染等等这些情况下,只能用气体作为试验介质。
上述不能用液体或是气体作为媒介的情况对于疲劳试验或是***试验同样存在。在实验室做这些压力试验时,如果对应每一种压力试验的两种媒介都建造一套实验***,则需要3 2=6种。因为气体用作***试验的危险性大,所以有关部门规定不能以气体作为媒介做***试验,所以实际可用的试验为5种。如果不加以整合将是一个庞大的***,对资源的有效利用率极低,增加了设备的投入。各个不同***的不同操作规程也容易引起混乱,成为安全隐患。
对于内壁弹性性能较高的压力容器相关产品,使用要求较高的产品,特别是不能进入内部检查的高压产品、超高压产品,在耐压试验时往往需要进行残余变形测定。测定压力容器及相关产品的残余变形的目的是判定试验时压力容器及相关产品壁的一次总体薄膜应力是否处于弹性范围内。测量方法有:直径变形测量——采用内径千分尺或是其他量具测量压力容器及相关产品在耐压试验前后的内径,算是容器的直径相对残余变形;电阻应变测量-——将压力容器及相关产品的变形转换为电阻丝的变形通过测量电阻丝的变形前后的阻值来确定变形量;容积变形内测法——通过注入压力容器及相关产品内部的水量差测量变形量;容积变形外测法——容器浸入密闭水槽中,通过测量压力容器及相关产品的排水量测定变形量。
对于***试验,标准规定***试验过程中须测定压力容器及相关产品中屈服压力。屈服压力与***压力相关,它们与材料的屈服比相符合,***压力约为屈服压力的1.6倍左右。目前在***试验中普遍采用读表法,即观察压力表变化情况确定屈服压力,这种方法的人为误差较大,尤其在屈服压力表现不明显时。
现今仪器仪表的发展日新月异,随着科技的发展,适用于各种行业的仪器越来越多,其操作也越来越便捷。智能可编程控制仪的出现使得各种复杂过程探制不再依赖于单片机或是PLC(可编程探制器)这些靠复杂的专业性很强的程序进行过程控制的设备,智能可编程控制仪无故障时间更长、安全性更高且对操作人员的要求更低。可编程控制仪除了简单的开关控制外,最主要的一点就是可以完成复杂的过程控制。
智能可编程控制仪过程控制是通过设定不同的程序段参数来完成的。对于每一个程序段,都可设定时间指定本段程序运行的时间,当程序运行到设定时间时自动转运行下一段程序或是跳转到某一段程序段开始运行。每一段程序中可设定是按一定斜线上升(如加热、加压)或下降(如制冷、降压)或是水平线(如恒温、恒压)状态执行。通过设定曲线调节段数、每一段控制起始值、终止值、调节时间、程序跳转条件等参数可以实现较理想的复杂控制过程。而且本身自带的运行和暂停功能可随时控制程序的运行和暂停以便更高效安全的运行。
实用新型内容
针对压力容器及相关产品压力实验中各不同实验项目的装置分散、不易管理、资源浪费、计量不准且有安全隐患等等一系列的问题,本实用新型提供了一种整合重复资源、改变现有计量技术和方法、安全系数很高的综合性的压力综合试验台。
为解决上述问题,本实用新型采用以下技术方案:
一种压力综合试验台,包括液体压缩机构、气体压缩机构、泄放机构、压力变送器、温度变送器、称重变送器和控制机构,所述压力变送器、温度变送器、称重变送器和控制机构相连接,将压力、温度、重量参数传送给控制机构;所述控制机构分别与液体压缩机构、气体压缩机构和泄放机构相连接,并对其分别控制。
进一步地,所述控制机构包括计算机和智能可编程控制仪,所述智能可编程控制仪设有开关和指示器。
进一步地,所述液体压缩机构、气体压缩机构、泄放机构通过设有分配器的管路连接,该分配器为四通装置。
进一步地,所述液体压缩机构包括液箱和液体压缩机,所述液箱设有进液口和进液阀,所述液箱、液体压缩机与分配器依次连接。
进一步地,所述液体压缩机和液箱设置在设有称重变送器的平台上。
进一步地,所述泄放机构包括泄放阀、电衔铁、缓冲器和放液阀,所述放液阀、缓冲器、泄放阀依次通过管路连接,该泄放阀上设有电衔铁;所述放液阀与液箱连接,所述泄放阀与分配器连接。
进一步地,所述压力变送器、温度变送器通过与一试件连接的管路与分配器连接。
进一步地,所述气体压缩机构包括空压机和气体压缩机,所述空压机、气体压缩机与分配器依次连接。
进一步地,所述开关包括电源开关、方式选择开关、开始按钮、结束按钮和暂停按钮。
进一步地,所述指示器包括有累计时间显示屏、累计次数显示屏、温度显示器、温度显示器、压力显示器、液量计量显示器、电源指示灯、手动方式指示灯、自动方式指示灯、耐压试验按钮/指示灯、***试验按钮/指示灯、疲劳试验按钮/指示灯;所述耐压试验按钮/指示灯、***试验按钮/指示灯、疲劳试验按钮/指示灯为一组单选按钮。
进一步地,所述计算机设有显示器输出图像,设有键盘鼠标供人机交换,设有USB口接供输出数据。
本实用新型具有如下优点:
本实用新型能够对压力容器及相关产品进行所需的耐压、***和疲劳三种在气液两相下的压力试验,除气体***试验外的五种试验组合在一个平台上,达到同一控制平台和压力源就能安全可靠运行液体耐压、液体***、液体疲劳、气体耐压、气体疲劳五种实验的效果,提高了设备利用率,有很高的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的电路连接示意图;
图2为本实用新型的***结构示意图;
图3为本实用新型的测试流程图;
图4为本实用新型的控制平台面板的示意图;
图5为本实用新型的耐压试验曲线图;
图6为本实用新型的***试验曲线图;
图7为本实用新型的疲劳试验曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详述。
实施例
如图1-4所示,本实施例包括液体压缩机构61、气体压缩机构62、泄放机构63、压力变送器13、温度变送器14、称重变送器4、控制机构和试件15,所述试件15通过设有压力变送器13、温度变送器14的管路分别与液体压缩机构61、气体压缩机构62、泄放机构63连接,所述液体压缩机构61设有称重变送器4;所述液体压缩机构61、气体压缩机构62、泄放机构63受智能可编程控制仪100控制启停;压力变送器13、温度变送器14、称重变送器4分别将压力、温度、重量参数传送到计算机41和智能可编程控制仪100,所述智能可编程控制仪100设有开关21和指示器31。
所述管路设置分配器12,该分配器12为四通装置,分别与液体压缩机构61、气体压缩机构62、泄放机构63连接,连接三个方向的气或是液体介质导通,经过压力变送器13、温度变送器14的检测进入试件15。所述分配器12与试件15一直处于导通状态,因为不管做何种介质的试验,介质都要通过分配器12进入到试件15。
所述液体压缩机构61包括液箱3和液体压缩机9,所述液箱3设有进液口1和进液阀2,所述分配器12、液体压缩机9、液箱3依次连接,所述液体压缩机9和液箱3设置在称重变送器4上部。
所述泄放机构63包括泄放阀8、电衔铁7、缓冲器6和放液阀5,所述分配器12、泄放阀8、缓冲器6、放液阀5与液箱3依次连接,所述泄放阀8设有电衔铁7。
所述气体压缩机构62包括空压机10和气体压缩机11,所述分配器12、气体压缩机11、空压机10依次连接。
其中,液体压缩机9本身带有一个单向导通阀,也就是,当液体压缩机启动时,液体能通过液体压缩机9的单向阀进入到分配器12进而到试件15,然而不管液体压缩机9是否启动,试件15中的高压介质均不能通过单向阀而漏出。气体压缩机11也有同样的装置。
如图1所示,所述控制机构包括有计算机41、智能可编程控制仪100、开关21和指示器31,该智能可编程控制仪100分别与计算机41、开关21和指示器31连接;所述液体压缩机构61、气体压缩机构62、泄放机构63受智能可编程控制仪控制启停;压力变送器13、温度变送器14、称重变送器4分别将压力、温度、重量参数传送到智能可编程控制仪100。
其中,所述智能可编程控制仪100是整个设备的核心。智能可编程控制仪通过控制面板上的各种开关21选通的不同,就会知道要进行的是何种实验。将运行与实验类型相匹配的模式。不管是在何种模式下,智能可编程控制仪100都要采集由压力变送器13、温度变送器14的信号得知正在进行压力试验的试件15的压力和温度;如果是水相试验,还要采集由称重变送器4发出的重量变化信号,进而得到进水量。满足一定条件时,智能可编程控制仪100还要控制泄放阀8减压。
所述开关21包括有电源开关111、方式选择开关121、开始按钮113、结束按钮114和暂停按钮115。
所述指示器31包括有累计时间显示屏102、累计次数显示屏103、温度显示器104、温度显示器105、压力显示器106、液量计量显示器107、电源指示灯112、手动方式指示灯122、自动方式指示灯123、耐压试验按钮/指示灯131、***试验按钮/指示灯132、疲劳试验按钮/指示灯133。所述耐压试验按钮/指示灯131、***试验按钮/指示灯132、疲劳试验按钮/指示灯133是一组单选按钮,选定实验内容时,按下任何一个按钮,此按钮锁定为选通状态,按钮中的指示灯点亮,其余两个按钮为不选通状态,指示灯熄灭。
所述计算机41设有显示器101输出图像,设有键盘鼠标151供人机交换,设有USB口接116供输出数据。
如图3所示,对于所有压力试验,流程控制为:
1、准备:安装试件15,安装时应注意牢固,并仔细检查各设备的连接点是否可靠连接。确认了解所要进行的压力试验内容、方式、方法。
2、气液选择:确认所做试验是气相还是液相试验。若是液相试验,检查液箱中的水是否可用,够用。
3、内容选择:通过控制面板上的试验按钮/指示灯选择耐压、***、疲劳试验。确认所选内容正确。
4、启动气/液压机:根据步骤2内容,启动气压机或是液压机。
5、试验过程曲线编制:跟据不同耐压、***、疲劳试验内容以及试件15的不同要求,编制合理的试验过程曲线给智能可编程控制仪100,并在探制面板的方式选择中选择自动运行方式。
6、启动计算机采集软件:打开计算机,启动压力试验软件。
7、启动试验,按下控制面板的开始按钮,启动压力试验。若在运行过程中有必要暂停时,可按暂停按钮,保持压力试验之前的测试内容
8、结束试验,保存数据。
由前述的步骤可以看出,对于气液介质试验的不同,只需打开气压机或是液压机即可,而对于不同的试验内容,如耐压、***、疲劳等,除了要在控制面板上按不对应于不同试验内容的按钮外,最主要的是要对不同的试验内容编制不同的试验过程曲线,试验过程曲线就是欲加载给试件15内的压力值随时间变化的曲线,曲线上的每一个点都可以用一组数(P,T)来表示,T是从试验开始后的某一个时刻值,P是T时刻时试件15内的压力值。三种试验内容典型的试验过程曲线如图所示:
耐压试验:曲线如图5所示,总体的曲线过程为升压(AB段)→保持(BC段)→降压(CD段)→升压(DE段)→保持(EF段)→降压(FH段),编制试验过程曲线时,只需要把A、B、C、D、E、F、G、H各点的坐标输入即可,实验时,在升压阶段,智能可编程控制仪100就会控制液体压缩机构61或是气体压缩机构62的开启,按照设定的时间区间给试件15平缓的加压(或是泄压)到所指定的压强值后停止工作;而在降压阶段,智能可编程控制仪100就会控制液体压缩机构61或是气体压缩机构62的停止工作、打开泄放机构63中的泄放阀8泄压到所指定的压强值后关闭泄放阀8。上述的压强值是智能可编程控制仪100通过压力变送器13读出的。比如A、B点坐标分别为(0,0)、(20,10)则设备会在10分种内平缓的给试件从0Mp加压到20Mp,降压过程也是一样。不过要注意的是升降压过程中短时间不易幅度过大升降压,否则有可能超过设备的升降压能力而达不到试验目的。
***试验就是一直给试件15加压直到试件破裂,***试验曲线如图6所示,所以对于***试验,设定给试件15加压到设备可达到的最大压强值Pmax,则智能可编程控制仪100控制液体压缩机构61持续工作,直到试件15破裂。智能可编程控制仪100除一过程编程控制外,还有一个上下限控制功能。就是设定好某一参定参数的上下限数值(在此实用新型中为压力变送器传递的压强值),智能可编程控制仪100就可以控制升压到上限值,然后泄压。设定上限值为设备可达到的最大压强值Pmax,也可以达以同样的功能。实际中做***实验时,常用智能可编程控制仪100的这种控制方式。
疲劳试验:如图7所示,给试件15加压到Pt后泄压到Pd,再升压到Pt,再泄压到Pd……如此反复,做N次。利用智能可编程控制仪100的上下限控制功能,设定上下限的压强值和重复次数N,智能可编程控制仪100控制压缩机构和泄放机构重复快速运行,到满足条件N次时,泄压到0。
在用液体做介质进行压力实验时,液体作为压力媒介进入到试件15,泄压时,液体又通过泄放阀8、缓冲器6和放液阀5流回到液箱3。在任意时刻,智能可编程控制仪100不仅能得到压力变送器13变送输出的试件15内的压强值,还能得到称重变送器4变送输出的进入试件15的水量值。智能可编程控制仪100把这些所有数据都传到计算机41,计算机中的专用压力试验软件就可以根据这些数值绘制出“压力—时间”曲线、“水量—时间”曲线和“压力—水量”曲线等等可表征试件15在进行不同的压力试验时机械性能的曲线。通过曲线可以更直观的得出所进行压力试验的内容、状态和结果等等,还可以得出试件在压力试验之后的残余变形量等等不直观的变化。所有这些,都是评定试件15的重要参数。
在进行压力试验时,试件15的温度可能在高压高频的实验下有很大变化,同时由于制作试件15的材料在不同温度的机械性能有所差异,所以给出试件的温度也是非常有必要的。温度变送器14把试件温度传送到智能可编程控制仪100,显示在试件温度显示器104上。对于一些特殊的试件,还要求给出测试的环境温度。环境温度显示器105显示了另一个温度变送器14送来了测试环境温度。
通过本实用新型即可对试件15进行安全可靠的液体耐压、液体***、液体疲劳、气体耐压、气体疲劳五种实验,操作简单方便,实验结果生成方便,数据准确。
显然,本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例,而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种压力综合试验台,其特征在于,包括液体压缩机构(61)、气体压缩机构(62)、泄放机构(63)、压力变送器(13)、温度变送器(14)、称重变送器(4)和控制机构,所述压力变送器(13)、温度变送器(14)、称重变送器(4)和控制机构相连接,该控制机构分别与液体压缩机构(61)、气体压缩机构(62)和泄放机构(63)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种压力综合试验台,其特征在于,所述控制机构包括计算机(41)和智能可编程控制仪(100),所述智能可编程控制仪(100)设有开关(21)和指示器(31)。
3.根据权利要求1所述的一种压力综合试验台,其特征在于,所述液体压缩机构(61)、气体压缩机构(62)、泄放机构(63)通过设有分配器(12)的管路连接,该分配器(12)为四通装置。
4.根据权利要求3所述的一种压力综合试验台,其特征在于,所述液体压缩机构(61)包括液箱(3)和液体压缩机(9),所述液箱(3)设有进液口(1)和进液阀(2),所述液箱(3)、液体压缩机(9)与分配器(12)依次连接。
5.根据权利要求4所述的一种压力综合试验台,其特征在于,所述液体压缩机(9)和液箱(3)设置在设有称重变送器(4)的平台上。
6.根据权利要求3、4或5所述的一种压力综合试验台,其特征在于,所述泄放机构(63)包括泄放阀(8)、电衔铁(7)、缓冲器(6)和放液阀(5),所述放液阀(5)、缓冲器(6)、泄放阀(8)依次通过管路连接,该泄放阀(8)上设有电衔铁(7);所述放液阀(5)与液箱(3)连接,所述泄放阀(8)与分配器(12)连接。
7.根据权利要求4所述的一种压力综合试验台,其特征在于,所述压力变送器(13)、温度变送器(14)通过与一试件(15)连接的管路与分配器(12)连接。
8.根据权利要求2所述的一种压力综合试验台,其特征在于,所述气体压缩机构(62)包括空压机(10)和气体压缩机(11),所述空压机(10)、气体压缩机(11)与分配器(12)依次连接。
9.根据权利要求2所述的一种压力综合试验台,其特征在于,所述开关(21)包括电源开关(111)、方式选择开关(121)、开始按钮(113)、结束按钮(114)和暂停按钮(115)。
10.根据权利要求2或9所述的一种压力综合试验台,其特征在于,所述指示器(31)包括有累计时间显示屏(102)、累计次数显示屏(103)、温度显示器(104)、温度显示器(105)、压力显示器(106)、液量计量显示器(107)、电源指示灯(112)、手动方式指示灯(122)、自动方式指示灯(123)、耐压试验按钮/指示灯(131)、***试验按钮/指示灯(132)、疲劳试验按钮/指示灯(133);所述耐压试验按钮/指示灯(131)、***试验按钮/指示灯(132)、疲劳试验按钮/指示灯(133)为一组单选按钮。
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