卡式快速管口试压器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种卡式快速管口试压器，包括盲板，所述盲板的迎水端设有密封；在所述盲板的外圆上设有多个楔形槽，多个所述楔形槽沿所述盲板的外圆周向均布，所述楔形槽的槽底自所述盲板的背水端始逐渐升高至所述盲板的外圆周面止；所述楔形槽内设有与其适配的楔形卡片，所述卡片的外表面与所述盲板的外圆面平齐，在所述卡片的外表面上设有多道倾斜的锚爪，所述锚爪沿所述卡片的宽度方向布置，所述锚爪的外端高内端低，多道所述锚爪相互平行，所述卡片的外端设有卡片压盖。本实用新型利用楔形原理，采用在盲板上设置卡片，盲板通过卡片固定在管道上，并最终达到使盲板承受管道内部水压试验载荷的目的。
【专利说明】卡式快速管口试压器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种管口试压器，特别是涉及一种卡式快速管口试压器。
【背景技术】
[0002]管道工程安装结束或管段预制完成后，均要进行水压或气压试验以检验管道的强度和严密性。对于法兰连接部位可安装对夹式盲板将管道系统隔离后试验，而对焊接连接部位，如不同工艺区的连接点，则需要在管口上焊接临时盲板进行管道隔离后才能试验，且在不同区域管道试验后，需重新连头再对最后焊口进行RT检验。而对于预制管段，用常规的方式难以完成管段试验，因此管道在预制场内不能对焊接部位进行除锈和底漆施工，预制焊口长期放置会出现锈蚀，而安装后对单独的焊口部位进行除锈和防腐施工，不仅操作困难，而且也难以达到质量要求，为此需要开发一套非焊接连接的管道试验工具，既安装便利，又能达到密封效果，避免目前的在管口焊接盲板、试验结束后再切割操作，降低工程成本。
【发明内容】
[0003]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种卡式快速管口试压器，该试压器使用方便、性能可靠。
[0004]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种卡式快速管口试压器，包括盲板，所述盲板的迎水端设有0型密封圈I和0型密封圈II，所述0型密封圈II夹压在内密封压盖和所述盲板之间，所述内密封压盖通过固定螺栓连接在所述盲板上，所述内密封压盖的外表面上设有由外向内逐渐收缩的锥面，在所述内密封压盖的锥面和待试管道之间设有所述0型密封圈I ;在所述盲板的外圆上设有多个楔形槽，多个所述楔形槽沿所述盲板的外圆周向均布，所述楔形槽的槽底自所述盲板的背水端始逐渐升高至所述盲板的外圆周面止；所述楔形槽内设有与其适配的楔形卡片，所述卡片的外表面与所述盲板的外圆面平齐，在所述卡片的外表面上设有多道倾斜的锚爪，所述锚爪沿所述卡片的宽度方向布置，所述锚爪的外端高内端低，多道所述锚爪相互平行，所述卡片的外端设有卡片压盖，所述卡片压盖通过卡片压盖螺栓固定在所述盲板上。
[0005]本实用新型具有的优点和积极效果是:利用楔形原理，采用在盲板上设置卡片，盲板通过卡片固定在管道上，并最终达到使盲板承受管道内部水压试验载荷的目的；通过设置0型圈密封达到密封效果；本实用新型使用方便、性能可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型的结构示意图；
[0007]图2为本实用新型的卡片结构示意图；
[0008]图3为本实用新型的受力模型图；
[0009]图4为本实用新型卡片的受力分析图；[0010]图5为本实用新型卡片与待试管道内壁咬合的示意图；
[0011]图6为本实用新型计算实例中卡片的主视图；
[0012]图7是图6的侧视图。
[0013]图中:1、待试管道，1-1、待试管道内壁，2、固定螺栓，3、0型密封圈I，4、内密封压盖，5、0型密封圈II，6、盲板，6-1、楔形槽，7、卡片，7-1、锚爪，8、卡片压盖，9、卡片压盖螺栓。
【具体实施方式】
[0014]为能进一步了解本实用新型的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0015]请参阅图1?图2，一种卡式快速管口试压器，包括盲板6，所述盲板6的迎水端设有0型密封圈I 3和0型密封圈II 5，0型密封圈II 5夹压在内密封压盖4和所述盲板6之间，内密封压盖4通过固定螺栓2连接在所述盲板6上，内密封压盖4的外表面上设有由外向内逐渐收缩的锥面，在内密封压盖4的锥面和待试管道1之间设有0型密封圈I 3。所述0型密封圈I 3用于内密封压盖4和待试管道之间的密封，0型密封圈II 5用于内密封压盖4和盲板6之间的密封，两道密封保证待试管道1内部试验压力水的完全密封。在所述盲板6的外圆上设有多个楔形槽6-1，多个楔形槽6-1沿所述盲板6的外圆周向均布，所述楔形槽6-1的槽底自所述盲板6的背水端始逐渐升高至所述盲板6的外圆周面止；楔形槽6-1内设有与其适配的楔形卡片7，所述卡片7的外表面与所述盲板6的外圆面平齐，在所述卡片7的外表面上设有多道倾斜锚爪7-1，锚爪7-1沿卡片7的宽度方向布置，锚爪7-1的外端高、内端低，多道锚爪7-1相互平行，卡片7的外端设有卡片压盖8，卡片压盖8通过卡片压盖螺栓9固定在盲板6上。
[0016]上述试压器的工作步骤:
[0017]一)安装试压器:完成2个0型圈的安装后，将试压器推入待试管道1的端口 ；
[0018]二)预紧:先紧固卡片压盖螺栓9，使卡片受力后，形成对管子内壁的压力，锚爪7-1初步“咬合”到待试管道内壁1-1上。请参见图5。
[0019]三)增压:向待试管道1内注入压力水，随着压力的升高，锚爪“咬合”进待试管道内壁1-1的深度增加，形成更大的抗滑移能力，保证试压器牢固地固定在待试管道1的端口处；
[0020]四)稳压:在稳压阶段，保持压力不变，试压器的受力也不改变；
[0021]五)泄压:将待试管道1内部的试压水排放干净；
[0022]六)试压器拆除:松开卡片压盖螺栓9，向内部推动试压盲板6，使卡片7与待试管道内壁1-1间的压力释放，即可拆除试压器。
[0023]上述试压器利用卡片的锚爪、卡片的楔形结构使卡片咬合到待试管道的内壁上，使用2道0型密封达到管道试压的目的，安全可靠。
[0024]请参阅图3?图5,设计计算过程如下:
[0025]一)卡片的受力分析
[0026]不同规格的待试管道均采用相同卡片，卡片数量由管道直径和试验压力确定，卡片按照偶数设置，以便于盲板的加工。
[0027]请参见图4，卡片上单锚爪的受力分析:[0028]N=P/tan β(公式 1)
[0029]F=N/cos β(公式 2)
[0030]L=S/tan β(公式 3)
[0031]f=yN(公式 4)
[0032]P= Ji r2P(公式 5)
[0033]其中:P—管道水压试验内压对卡片的力；F—P对卡片的正压力；N—P对盲板上锚爪的正压力；f 一 N形成的摩擦力，μ-锚爪与待试管道内壁的摩擦系数，取μ=0.1;β—卡片的锥角，在本实施例中β=13°，L-盲板的轴向行程量；s-锚爪的径向行程量；—7jc压试验压强，r为待试管道内径。
[0034]在试压器使用时，卡片的锚爪与待试管道内壁“咬合”，锚爪咬合进管子内壁的深度为Η时，待试管道内壁1-1已经被锚爪“咬合”至弹性变形和塑性变形的临界点，在本实施例中Η按0.5mm计算，一个锚爪长度W，卡片个数N，每个卡片上的锚爪道数n，卡片在咬合进待试管道内壁1-1后，其卡片的最大受剪面积为A:
[0035]A=HWNn(公式 6)
[0036]锚爪因咬合形成的最大抗剪力为:G=A*〔 τ )(公式7)
[0037]式中:〔τ〕为锚爪的许用剪切强度。
[0038]试压器盲板能够抵抗的管内试验压力Q由锚爪因咬合形成的最大抗剪力和由内压力形成的对待试管道内壁的`摩擦力组成，即Q=G+f(公式8)
[0039]二)管子受力分析
[0040]锚爪“咬合”进待试管道内壁1-1，形成的剪切面长度S为所有锚爪长度总和，即S=N*n*W，W为一个锚爪的长度。待试管道内壁1-1因锚爪“咬合”形成的剪切面积为:A1=S*W1，W1为相邻两道锚爪之间的距离。则待试管道内壁1-1的最大抗剪力为Q1:
[0041]Q1=A1*〔 τ 1〕(公式 9)
[0042]式中:〔τ 1〕为待试管道内壁的许用剪切强度。
[0043]三)判定结果:当Q兰Ρ，且Q1兰Q时，卡片固定牢固，不会发生滑移，满足内部试压水压力要求。
[0044]四)试压盲板厚度计算
[0045]按照《管道施工使用手册》给出的试验盲板厚度计算公式:
[0046]S =(公式 10)
V Μ
[0047]式中:δ —盲板厚度，单位mm ;
[0048]K一条件系数，取0.4 ;
[0049]D—盲板直径，单位mm ;
[0050]P试验一试验压力，单位MPa ；
[0051][ σ ]一材料许用应力，单位MPa ；
[0052]在计算得出试验盲板的厚度后，需要根据卡片的长度进行调整，即盲板的厚度S还需满足:比卡片长度至少大5_，以便于在盲板上加工楔形槽，用于安装卡片。
[0053]请参阅图6~图7，计算举例:
[0054]DN150 管子(Φ 168*10，r=74mm),设计压力 2.0MPa,试验压力 3.0MPa,采用 8 个卡片设置、盲板厚度为30mm的试压器。
[0055](1)内部试压水的轴向力为:P=3.14*7.42*3.0*10=5158.4 (kg)
[0056](2)卡片固力计算
[0057]锚爪长度W可按其中径圆弧长度计算，即:
[0058]ff=2 ji r*9.5/360=2*3.14*74*9.5/360=12.3 (mm)
[0059]楔形卡片的锥角为β =13。, N=P/tan β =22428 (kg), f = μ N=0.1*22428 =2242.8 (kg)，
[0060]使用了卡片，卡片的锚爪将与管子内壁“咬合”，其受力按照卡片将管子内壁“咬合”到塑性变形为其最大的受力。
[0061]卡片的锚爪高度(咬合进管子内壁)Η按照0.5_计算，锚爪长度W为12.3_ (计算按照12mm计算),总计8个卡片(即N=8,每个卡片锚爪道数n=8),合计96mm。
[0062]材料为35CrMo，抗拉强度σ b≥620Mpa,屈服强度σ s≥440Mpa,其许用应力为[σ ]为 230MPa，[ τ ] = [ σ ]/1.5 ^ 153 (MPa)。
[0063]每个卡片锚爪受剪面积为0.5mm* 12mm*8=42mm2,8圈锚爪抓入了管子内壁0.5mm,则卡片上的受力面积为A=HWNn=0.5*12*8*8=384 (mm2)。
[0064]卡片锚爪的最大屈服受力为:G=A*〔τ ) =384/100*153*10 ^ 5875 (kg)
[0065]则试压器盲板能够抵抗的管内试验压力为:Q=G+f=5875+2242.8=8117.8 (kg)
[0066]则Q>P，该试压器能够承受其内部管道的试验介质的压力。
[0067](2)管子内壁受力
[0068]20钢抗拉强度ob≥410Mpa，屈服强度σ s≥235Mpa，的许用应力为[σ]为152MPa，，许用剪应力[τ ] = [σ ]/l.5 ^ 101 (MPa)。
[0069]按照lOlMPa计算，锚爪“咬合”进管子内壁表面Η=0.5mm，长度W=12mm，形成的剪切面长度S=NnW=12*8*8=768mm，两个“锚爪”间距为Wl=4mm，其抗剪截面为768*4=3072(mm2)，则抗剪能力为 Ql=3072/100*101*10=31027(kg)。
[0070]因Q1>Q，因此管子内壁的“咬合”可以承受试压器的液压力。
[0071](3)盲板受力分析
[0072]盲板采用Q235制造，厚度30mm，�：似湓谏鲜龅难沽ο碌那慷龋庸�10可知，试
压最小厚度为:
[0073]
【权利要求】
1.一种卡式快速管口试压器，其特征在于，包括盲板，所述盲板的迎水端设有0型密封圈I和0型密封圈II，所述0型密封圈II夹压在内密封压盖和所述盲板之间，所述内密封压盖通过固定螺栓连接在所述盲板上，所述内密封压盖的外表面上设有由外向内逐渐收缩的锥面，在所述内密封压盖的锥面和待试管道之间设有所述0型密封圈I ;在所述盲板的外圆上设有多个楔形槽，多个所述楔形槽沿所述盲板的外圆周向均布，所述楔形槽的槽底自所述盲板的背水端始逐渐升高至所述盲板的外圆周面止；所述楔形槽内设有与其适配的楔形卡片，所述卡片的外表面与所述盲板的外圆面平齐，在所述卡片的外表面上设有多道倾斜的锚爪，所述锚爪沿所述卡片的宽度方向布置，所述锚爪的外端高内端低，多道所述锚爪相互平行，所述卡片的外端设有卡片压盖，所述卡片压盖通过卡片压盖螺栓固定在所述盲板上。
【文档编号】G01N3/12GK203533074SQ201320729402
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】仇俊岳 申请人:中石化第四建设有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司
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