专利名称：一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种法兰密封件的试验方法及装置，具体而言，本发明涉及一种快速升温条件下考核法兰橡胶密封件在其极限使用温度下短时间使用时的高温密封性能的简易试验方法及装置。
背景技术：
法兰橡胶密封件以其密封结构形式简单、密封可靠性高而受到广泛的应用。在法兰密封技术要求允许的前提下，法兰橡胶密封件历来是首选的密封技术方案。然而，当法兰橡胶密封件在其极限温度下短时间使用时，如何准确地检测其高温密封性能，一直是密封技术领域中的难题之一。解决该难题需要突破快速升温加热的方法以及高温条件下的密封检测方法。目前，可以实现快速升温的高温试验方法有石英灯加热法以及电弧加热法， 但是，这两种试验方法需要进行系统的程序控制，试验经费昂贵。密封检测方法主要有气泡法、保压法以及氦质谱检漏法。其中，气泡法检漏要求试验工装所放置的液体环境稳定，不能产生气泡干扰，在高温下实施必须找到合适的液体环境。保压法检漏要求压力不能受外界环境影响如温度变化因素而产生压力变化。氦质谱检漏法一般需要形成真空腔进行检漏，试验工装设计复杂，对于大型结构尺寸试件而言试验时间长。综上所述，现有技术没有一种快速升温条件下考核法兰橡胶密封件在其极限温度下短时间使用时的高温密封性能的简易试验方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速升温条件下考核法兰橡胶密封件在其极限使用温度下短时间使用时的高温密封性能的简易试验方法及其装置。本发明所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置，其包括一个上法兰，下法兰与上法兰对接，再通过活套环卡住下法兰，同时通过周向设置的若干个螺栓穿过活套环和上法兰实现上下法兰的紧固连接；在与上法兰接触的下法兰端面上开设一道环槽，为装配待试验的法兰橡胶密封件的密封槽；上盖焊接在上法兰顶部，密封上法兰，在上盖上带有两个接管嘴；底盖焊接在下法兰底部，密封下法兰；上盖上的一个接管嘴一连接充入气体介质的管路，另一个接管嘴二连接压力表三，以检测压力；在上法兰一侧加工有一个缺口，热电偶一端通过该缺口插入上法兰内，热电偶另一端连接温度指示仪；上述上下连接的上法兰和下法兰装置放置在高温油浴容器内。如上所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置，其所述的充入气体介质的管路初始端连接气瓶，末端连接接管嘴一，在该管路初始端至末端之间依次设置了开关一、 压力表一、减压器、压力表二、开关二、三通接头、开关四，所述的三通接头的另一端连接开关三；其中开关一和压力表一用于显示控制气瓶内的压力；减压器和压力表二用于调节管路内气体压力；当需要通过接管嘴一充入气体时，打开开关二和开关四，气体通过管路充入，充入完毕后关闭开关二，再打开开关三通过缓慢放气精确调节压力，然后关闭开关四。如上所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置，其所述的上盖和上法兰为铝合金材质；所述的底盖和下法兰为不锈钢材质。如上所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置，其在距离上法兰端面 20 50mm处，上盖和上法兰通过焊接方式连接，上法兰端面产生0. 1 0. 3mm的法兰平面度；在距离下法兰端面20 50mm处，下盖和下法兰通过焊接方式连接，下法兰端面产生 0. 1 0. 3mm的法兰平面度。本发明所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验方法，其包括如下步骤(a)在与上法兰接触的下法兰端面上开设一道环槽，为装配待试验的法兰橡胶密封件的密封槽，将待试验的法兰橡胶密封件放置于该密封槽内；然后将下法兰与上法兰对接，再通过活套环卡住下法兰，同时通过周向设置的若干个螺栓穿过活套环和上法兰实现上下法兰的紧固连接；上盖焊接在上法兰顶部，密封上法兰，在上盖上带有两个接管嘴；底盖焊接在下法兰底部，密封下法兰；上盖上的一个接管嘴一连接充入气体介质的管路，另一个接管嘴二连接压力表三，以检测压力；在上法兰一侧加工有一个缺口，热电偶一端通过该缺口插入上法兰内，热电偶另一端连接温度指示仪；上述上下连接的上法兰和下法兰装置放置在高温油浴容器内；上述的充入气体介质的管路初始端连接气瓶，末端连接接管嘴一，在该管路初始端至末端之间依次设置了开关一、压力表一、减压器、压力表二、开关二、三通接头、开关四， 所述的三通接头的另一端连接开关三；(b)打开开关一，用压力表一观测气瓶压力，调节减压器，使压力表二的读数调节为压力表三量程值的三分之二，打开开关二和开关四，向上下法兰形成的密封腔内充入气体，当与接管嘴二连接的压力表三读数略大于初始充压值，该初始充压值在高温试验时可以达到预定考核的压力数值，关闭开关二 ；打开开关三，缓慢排放多余的气体，然后关闭开关三和开关四；通过旋开三通接头使充入气体介质的管路断开；(c)高温油浴容器内盛有的耐高温硅油温度在330 360°C;与热电偶连接的温度指示仪温度也在330 360°C ；此时与接管嘴二连接的压力表三读数为预定考核的压力数值；观察在高温油浴容器内，上下连接的上法兰和下法兰装置周围有无气泡产生，如果与接管嘴二连接的压力表三读数恒定在预定考核的压力数值士0. IMPa，没有气泡产生，则表明该法兰橡胶密封件密封满足要求，没有发生泄漏。如上所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验方法，其所述的上盖和上法兰为铝合金材质；所述的底盖和下法兰为不锈钢材质。如上所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验方法，其在距离上法兰端面 20 50mm处，上盖和上法兰通过焊接方式连接，上法兰端面产生0. 1 0. 3mm的法兰平面度；在距离下法兰端面20 50mm处，下盖和下法兰通过焊接方式连接，下法兰端面产生 0. 1 0. 3mm的法兰平面度。本发明的效果在于本发明所述的技术方案将装有法兰橡胶密封件的试验装置在常温条件下充压断开气源，利用气体膨胀原理在高温下达到预定压力的充压方式，保证高温条件下压力恒定性；采用油浴的加热方式，利用耐高温硅油作为油浴加热用油，实现密封试验工装的快速传热；通过控制耐高温硅油的沸点高于预定试验温度，采用气泡法直接观察高温密封泄漏情况。本发明所述的技术方案制造了可以控制法兰平面度的试验工装，进行了大量法兰橡胶密封件在其极限使用温度下短时间使用时的高温密封性能试验，装配法兰橡胶密封件的试验工装在5分钟内均加热至预定温度，并且达到预定的检测压力，在油浴中清晰地观察到气泡是否泄漏的情况，实现了橡胶密封件在其极限使用温度下短时间使用时的高温密封性能检测，大大节省了研制经费。
图1为本发明所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置示意图；图2为图1中上法兰和下法兰连接装置结构示意图；图中1.气瓶；2.开关一 ；3.压力表一 ；4.减压器；5.压力表二 ；6.开关二 ；7.开关三；8.开关四；9.压力表三；10.充入气体介质的管路；11.热电偶；12.温度指示仪； 13.高温油浴容器；14.接管嘴一 ；15.接管嘴二 ；16.上盖；17.焊缝；18.上法兰；19.活套环；20.螺母；21.螺栓；22.下法兰；23.底盖；24.焊缝；25.密封槽；A-三通接头。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置及方法作进一步描述。实施例1如图1和图2所示，本发明所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置，其包括一个上法兰18，下法兰22与上法兰18对接，再通过活套环19卡住下法兰22，同时通过周向设置的若干个螺栓21穿过活套环19和上法兰18实现上下法兰的紧固连接；在与上法兰 18接触的下法兰22端面上开设一道环槽，为装配待试验的法兰橡胶密封件的密封槽25 ；在距离上法兰18端面20mm处，上盖16和上法兰18通过焊接方式连接，上法兰端面产生0. 3mm的法兰平面度；在上盖16上带有两个接管嘴14和15。在距离下法兰22端面50mm处，下盖和下法兰通过焊接方式连接，下法兰端面产生0. Imm的法兰平面度。上盖16上的一个接管嘴一 14连接充入气体介质的管路10，另一个接管嘴二 15连接压力表三9，以检测压力。充入气体介质的管路10初始端连接气瓶1，末端连接接管嘴一 14，在该管路初始端至末端之间依次设置了开关一 2、压力表一 3、减压器4、压力表二 5、开关二 6、三通接头A、开关四8，所述的三通接头A的另一端连接开关三7 ；其中开关一 2和压力表一3用于显示控制气瓶1内的压力；减压器4和压力表二5用于调节管路内气体压力； 当需要通过接管嘴一 14充入气体时，打开开关二 6和开关四8，气体通过管路充入，充入完毕后关闭开关二 6，再打开开关三7通过缓慢放气精确调节压力，然后关闭开关四8。在上法兰18 —侧加工有一个缺口，热电偶11 一端通过该缺口插入上法兰18内， 热电偶11另一端连接温度指示仪12 ；上述上下连接的上法兰18和下法兰22装置放置在高温油浴容器13内。上述的上盖16和上法兰18为铝合金材质；所述的底盖23和下法兰22为不锈钢材质。在本发明中，可在距离上法兰端面20 50mm (例如30mm、40mm或50mm)处，上盖和上法兰通过焊接方式连接，上法兰端面产生0. 1 0. 3mm(例如0. lmm、0. 2mm或0. 25mm) 的法兰平面度；在距离下法兰端面20 50mm处(例如20mm、30mm或40mm)，下盖和下法兰通过焊接方式连接，下法兰端面产生0. 1 0. 3mm(例如0. 15mm、0. 2mm或0. 3mm)的法兰平面度。实施例2本发明所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验方法，如图1和图2所示，其包括如下步骤(a)在与上法兰18接触的下法兰22端面上开设一道环槽，为装配待试验的法兰橡胶密封件的密封槽25，将待试验的法兰橡胶密封件放置于该密封槽25内；然后将下法兰 22与上法兰18对接，再通过活套环19卡住下法兰22，同时通过周向设置的若干个螺栓21 穿过活套环19和上法兰18实现上下法兰的紧固连接；上盖16焊接在上法兰18顶部，密封上法兰18，在上盖16上带有两个接管嘴14和15 ；底盖23焊接在下法兰22底部，密封下法兰22 ；上盖16上的一个接管嘴一 14连接充入气体介质的管路10，另一个接管嘴二 15连接压力表三9，以检测压力；在上法兰18 —侧加工有一个缺口，热电偶11 一端通过该缺口插入上法兰18内，热电偶11另一端连接温度指示仪12 ；上述上下连接的上法兰18和下法兰 22装置放置在高温油浴容器13内；上述的充入气体介质的管路10初始端连接气瓶1，末端连接接管嘴一 14，在该管路初始端至末端之间依次设置了开关一 2、压力表一 3、减压器4、压力表二 5、开关二 6、三通接头A、开关四8，所述的三通接头A的另一端连接开关三7 ；(b)打开开关一 2，用压力表一 3观测气瓶1压力，调节减压器4，使压力表二 5的读数调节为1. 6MPa,打开开关二 6和开关四8，向上下法兰形成的密封腔内充入气体，当与接管嘴二 15连接的压力表三9读数为0. 45MPa，关闭开关二 6 ；打开开关三7，通过缓慢排放多余的气体，使压力表三9的读数为0. 4Mpa,然后关闭开关三7和开关四8 ；通过旋开三通接头A，使充入气体介质的管路10断开；(c)高温油浴容器13内盛有的耐高温硅油温度在330°C;与热电偶11连接的温度指示仪12温度也在330°C ；此时与接管嘴二 15连接的压力表三9读数为0. SMPa ；观察在高温油浴容器13内，上下连接的上法兰18和下法兰22装置周围有无气泡产生，如果与接管嘴二 15连接的压力表三9读数在0. 8 0. 9MPa,没有气泡产生，则表明该法兰橡胶密封件密封满足要求，没有发生泄漏。上述在距离上法兰端面20mm处，上盖和上法兰通过焊接方式连接，上法兰端面产生0. 3mm的法兰平面度；在距离下法兰端面50mm处，下盖和下法兰通过焊接方式连接，下法兰端面产生0. Imm的法兰平面度。上述的上盖16和上法兰18为铝合金材质；所述的底盖 23和下法兰22为不锈钢材质。在本发明中，可在距离上法兰端面20 50mm (例如30mm、40mm或50mm)处，上盖和上法兰通过焊接方式连接，上法兰端面产生0. 1 0. 3mm(例如0. lmm、0. 2mm或0. 25mm) 的法兰平面度；在距离下法兰端面20 50mm处(例如20mm、30mm或40mm)，下盖和下法兰通过焊接方式连接，下法兰端面产生0. 1 0. 3mm(例如0. 15mm、0. 2mm或0. 3mm)的法兰平面度。高温油浴容器13内盛有的耐高温硅油温度可在330 360°C (例如340°C、350°C 或 360 0C )。
权利要求
1.一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置，其特征在于该装置包括一个上法兰 (18)，下法兰0 与上法兰(18)对接，再通过活套环(19)卡住下法兰(22)，同时通过周向设置的若干个螺栓穿过活套环(19)和上法兰(18)实现上下法兰的紧固连接；在与上法兰(18)接触的下法兰0 端面上开设一道环槽，为装配待试验的法兰橡胶密封件的密封槽0 ；上盖(16)焊接在上法兰(18)顶部，密封上法兰(18)，在上盖(16)上带有两个接管嘴(14和15)；底盖焊接在下法兰0 底部，密封下法兰02)；上盖(16)上的一个接管嘴一(14)连接充入气体介质的管路(10)，另一个接管嘴二 (15)连接压力表三(9)，以检测压力；在上法兰(18) —侧加工有一个缺口，热电偶(11) 一端通过该缺口插入上法兰(18) 内，热电偶(11)另一端连接温度指示仪(12)；上述上下连接的上法兰(18)和下法兰0 装置放置在高温油浴容器(1 内。
2.根据权利要求1所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置，其特征在于所述的充入气体介质的管路(10)初始端连接气瓶(1)，末端连接接管嘴一(14)，在该管路初始端至末端之间依次设置了开关一 O)、压力表一(3)、减压器0)、压力表二(5)、开关二 (6)、三通接头(A)、开关四(8)，所述的三通接头(A)的另一端连接开关三(7)；其中开关一 (2)和压力表一(3)用于显示控制气瓶(1)内的压力；减压器(4)和压力表二(5)用于调节管路内气体压力；当需要通过接管嘴一(14)充入气体时，打开开关二(6)和开关四(8)， 气体通过管路充入，充入完毕后关闭开关二(6)，再打开开关三(7)通过缓慢放气精确调节压力，然后关闭开关四(8)。
3.根据权利要求1或2所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置，其特征在于 所述的上盖(16)和上法兰(18)为铝合金材质；所述的底盖和下法兰0 为不锈钢材质。
4.根据权利要求1或2所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置，其特征在于 在距离上法兰端面20 50mm处，上盖和上法兰通过焊接方式连接，上法兰端面产生0. 1 0. 3mm的法兰平面度；在距离下法兰端面20 50mm处，下盖和下法兰通过焊接方式连接， 下法兰端面产生0. 1 0. 3mm的法兰平面度。
5.一种法兰橡胶密封件的简易高温试验方法，其特征在于该方法包括如下步骤(a)在与上法兰(18)接触的下法兰0 端面上开设一道环槽，为装配待试验的法兰橡胶密封件的密封槽(25)，将待试验的法兰橡胶密封件放置于该密封槽0 内；然后将下法兰0 与上法兰(18)对接，再通过活套环(19)卡住下法兰(22)，同时通过周向设置的若干个螺栓穿过活套环(19)和上法兰(18)实现上下法兰的紧固连接；上盖(16)焊接在上法兰(18)顶部，密封上法兰(18)，在上盖(16)上带有两个接管嘴(14和15)；底盖 (23)焊接在下法兰0 底部，密封下法兰0 ；上盖(16)上的一个接管嘴一(14)连接充入气体介质的管路(10)，另一个接管嘴二(1 连接压力表三(9)，以检测压力；在上法兰 (18) —侧加工有一个缺口，热电偶(11) 一端通过该缺口插入上法兰(18)内，热电偶(11) 另一端连接温度指示仪(1 ；上述上下连接的上法兰(18)和下法兰0 装置放置在高温油浴容器(13)内；上述的充入气体介质的管路(10)初始端连接气瓶(1)，末端连接接管嘴一(14)，在该管路初始端至末端之间依次设置了开关一( 、压力表一 C3)、减压器(4)、压力表二(5)、开关二(6)、三通接头(A)、开关四(8)，所述的三通接头(A)的另一端连接开关三(7)；(b)打开开关一O)，用压力表一 C3)观测气瓶(1)压力，调节减压器G)，使压力表二 (5)的读数调节为压力表三(9)量程值的三分之二，打开开关二(6)和开关四(8)，向上下法兰形成的密封腔内充入气体，当与接管嘴二(1 连接的压力表读数略大于初始充压值， 该初始充压值在高温试验时可以达到预定考核的压力数值，关闭开关二(6)；打开开关三 (7)，缓慢排放多余的气体，然后关闭开关三(7)和开关四(8)；通过旋开三通接头(A)使充入气体介质的管路(10)断开；(c)高温油浴容器(13)内盛有的耐高温硅油温度在330 360°C;与热电偶(11)连接的温度指示仪(12)温度也在330 360°C ；此时与接管嘴二(15)连接的压力表读数为预定考核的压力数值；观察在高温油浴容器(1 内，上下连接的上法兰(18)和下法兰0 装置周围有无气泡产生，如果与接管嘴二(15)连接的压力表读数恒定在预定考核的压力数值士0. IMParS 有气泡产生，则表明该法兰橡胶密封件密封满足要求，没有发生泄漏。
6.根据权利要求5所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验方法，其特征在于所述的上盖(16)和上法兰(18)为铝合金材质；所述的底盖和下法兰0 为不锈钢材质。
7.根据权利要求5所述的一种法兰橡胶密封件的简易高温试验方法，其特征在于在距离上法兰端面20 50mm处，上盖和上法兰通过焊接方式连接，上法兰端面产生0. 1 0. 3mm的法兰平面度；在距离下法兰端面20 50mm处，下盖和下法兰通过焊接方式连接， 下法兰端面产生0. 1 0. 3mm的法兰平面度。
全文摘要
本发明提供一种法兰橡胶密封件的简易高温试验装置及方法。其下法兰与上法兰对接，在与上法兰接触的下法兰端面上开设一道环槽，为装配待试验的法兰橡胶密封件的密封槽；上盖焊接在上法兰顶部，底盖焊接在下法兰底部；上盖连接充入气体介质的管路，热电偶一端通过该缺口插入上法兰内，热电偶另一端连接温度指示仪；上述上下连接的上法兰和下法兰装置放置在高温油浴容器内。本发明在常温条件下充压断开气源，利用气体膨胀原理在高温下达到预定压力的充压方式，保证高温条件下压力恒定性；采用油浴的加热方式，实现密封试验工装的快速传热。本发明实现了橡胶密封件在其极限使用温度下短时间使用时的高温密封性能检测，大大节省了研制经费。
文档编号G01M3/06GK102445310SQ20111028400
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者刘朝阳, 吴福迪, 方涛, 李京平, 王帮武, 王立峰, 王静生, 田新, 白湘云 申请人:中国运载火箭技术研究院, 航天材料及工艺研究所
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