一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及密封结构技术领域，具体公开了一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置。该试验装置中下法兰匹配密封安装在圆柱形内壁的基座上，在下法兰上端面开有环形凹槽，并在该凹槽中放置有金属密封圈试样，位于金属密封圈试样上的上法兰匹配密封在基座的圆柱形内壁上；在上法兰中心位置放置有负载传感器及其测量系统，并在负载传感器及其测量系统上设有与上法兰、下法兰相平行的压盖，并通过若干个依次穿过下法兰、上法兰及压盖的螺栓及螺母压紧固定。该试验装置可按需要利用真空氦质谱检漏法检测密封结构试样应力松弛过程的实时漏率，为分析密封结构应力松弛过程中的密封性能奠定基础。

Stress relaxation test device for metal sealing ring flange connection structure

The invention relates to the technical field of sealing structure, in particular to a stress relaxation test device for metal sealing ring flange connecting structure. The test device for lower flange, the seal is arranged on the base of the end surface of the cylindrical inner wall, the lower flange is provided with annular grooves, and a metal sealing ring specimen is placed in the groove, located on the metal sealing flange ring on the specimen, sealed in the cylindrical inner wall on the base; the load placed on the sensor and its measurement system flange center position, and is provided with a gland that is parallel with the upper flange and the lower flange of the load sensor and its measurement system, and through several passes through the lower flange, the flange and the gland bolt and nut for pressing and fixing. The test device can use the vacuum helium mass spectrometry leak detection to detect the leakage rate of the stress relaxation process of the sealing structure sample, and lay the foundation for the analysis of the sealing performance in the stress relaxation process of the sealing structure.

【技术实现步骤摘要】
一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置
本专利技术属于密封结构
，具体涉及一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置。
技术介绍
金属密封圈法兰连接结构广泛应用于长期使用、低温、高温、高压、高真空、辐射、强酸、强碱及强腐蚀等工作条件恶劣、密封要求高、其它密封形式难以满足要求的场合。对于长期(数十年)服役的金属密封圈法兰密封结构，随着使用时间的延长会发生应力松弛以及蠕变(高温)等问题，可能引起密封失效。关于金属密封长期使用过程中密封性能的分析与验证问题，目前的理论和试验研究均缺乏有效的解决方案，一方面密封性能的影响因素较多且密封机理复杂，没有相关成熟理论提供支撑；另一方面缺乏金属密封应力松弛相关设备，也鲜有相关试验开展情况的报道，其试验技术亟待发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置，可用于开展金属密封圈法兰连接结构试样的应力松弛试验，以评价和验证密封结构长期使用过程中的密封性能。本专利技术的技术方案如下：一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置，该试验装置包括基座、上法兰、下法兰、压盖以及负荷传感器及其测量系统，其中，圆盘结构的下法兰匹配密封安装在圆柱形内壁的基座上，在下法兰上端面开有环形凹槽，并在该凹槽中放置有金属密封圈试样，位于金属密封圈试样上的上法兰匹配密封在基座的圆柱形内壁上；在上法兰中心位置放置有负载传感器及其测量系统，并在负载传感器及其测量系统上设有与上法兰、下法兰相平行的压盖，并通过若干个依次穿过下法兰、上法兰及压盖的螺栓及螺母压紧固定。所述的下法兰下端中心向外突出开孔，并与中心开孔的接管嘴B固定连接；在下法兰和上法兰之间的基座侧壁上开有孔，并在基座外固定有接管嘴A，使接管嘴A与基座侧壁孔径相匹配。所述的下法兰上端面环形凹槽中设有若干个裸光纤光栅传感器，且与裸光纤光栅传感器相连接的光纤光栅传感器导线穿过基座侧壁的开孔以及开孔上安装的接管嘴A后，与光纤光栅测试系统相连接。所述的下法兰上端面外缘开有若干个凹槽，并在凹槽中安装有电涡流传感器，且与每个电涡流传感器相连接的电涡流传感器导线穿过下法兰及基座下端的圆孔后，与电涡流检测系统相连接，同时，利用密封胶密封下法兰上的导线孔。所述的基座上端面上还设有千分表支架，并在千分表支架上安装的千分表顶针与压盖上表面轻微接触。所述的基座内壁开有两个平行的环形凹槽，并在凹槽中设有密封圈A和密封圈B，上法兰和下法兰分别通过密封圈B和密封圈A与基座相密封。所述的螺栓依次穿过下法兰、上法兰以及压盖，通过套在压盖上端螺栓段中的平垫、弹垫及螺母，将金属密封圈试样压紧固定。本专利技术的显著效果在于：本专利技术所述的一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置，可以获取金属密封圈法兰密封结构试样应力松弛过程中的密封结构负荷、密封面接触应力、法兰变形、螺栓伸长等数据，并可按需要利用真空氦质谱检漏法检测密封结构试样应力松弛过程的实时漏率，为分析密封结构应力松弛过程中的密封性能奠定基础。附图说明图1为本专利技术所示的一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置结构示意图；图中：1、下法兰；2、密封圈A；3、密封圈B；4、上法兰；5、螺母；6、螺栓；7、弹垫；8、平垫；9、金属密封圈试样；10、压盖；11、负荷传感器及其测量系统；12、千分表；13、千分表支架；14、基座；15、接管嘴A；16、光纤光栅传感器导线；17、光纤光栅测试系统；18、电涡流传感器；19、裸光纤光栅传感器；20、电涡流检测系统；21、电涡流传感器导线；22、接管嘴B。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置，包括基座14、上法兰4、下法兰1、压盖10、负荷传感器及其测量系统11、光纤光栅测试系统17以及电涡流检测系统20，其中，基座14为下端开孔的圆柱筒结构，在其内壁开有两个平行的环形凹槽，并在凹槽中设有密封圈A2和密封圈B3；下法兰1整体为圆盘结构，其放置于基座14内壁的凸台上，并通过密封圈A2使下法兰与基座14内壁相密封；下法兰1下端中心向外突出开孔，并与中心开孔的接管嘴B22固定连接；下法兰1上端面沿周向开有环形凹槽，并在环形凹槽中安装有金属密封圈试样9，在环形凹槽与金属密封圈试样9的接触面上均匀布置有若干个裸光纤光栅传感器19，例如，均匀布置有4个裸光纤光栅传感器19，且与裸光纤光栅传感器19相连接的光纤光栅传感器导线16穿过基座14侧壁的开孔以及开孔上安装的接管嘴A15后，与光纤光栅测试系统17相连接；在下法兰1上端面外缘开有若干个凹槽，并在凹槽中安装有电涡流传感器18，且与每个电涡流传感器18相连接的电涡流传感器导线21穿过下法兰1及基座14下端的圆孔后，与电涡流检测系统20相连接，同时，利用密封胶密封下法兰1上的导线孔；在下法兰1及金属密封圈试样9的上方为圆盘状结构的上法兰4，其与基座14内壁相匹配，并通过密封圈B3使上法兰4侧壁与基座14内壁相密封；在上法兰4上端面中心位置放置有负载传感器及其测量系统11，并在负载传感器及其测量系统11上放置有与上法兰4、下法兰1相平行的压盖10，且若干个螺栓6依次穿过下法兰1、上法兰4以及压盖10，通过套在压盖10上端螺栓段中的平垫8、弹垫7及螺母5，将金属密封圈试样9压紧固定，并在上法兰4、下法兰1与基座14之间各自形成一道径向密封；在基座14上端面上还安装有千分表支架13，并在千分表支架13上安装的千分表12顶针与压盖10上表面轻微接触。本专利技术所述的一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置的具体工作过程为：将负荷传感器及其测量系统可在线检测、记录并显示金属密封圈试样9负荷随时间的变化数据，光纤光栅测试系统17可在线检测、记录并显示密封面接触应力及其分布随时间的变化数据，电涡流检测系统20可在线检测、记录并显示上法兰4的变形数据，以上测量系统在试验过程中可根据需要连续或间断性工作；千分尺用于测量螺栓应力松弛过程中的伸长情况；接管嘴A15所对应的检漏口和接管嘴B22所对应的气源入口在一般情况下用堵盖密封，如有检漏需要，分别接入氦质谱检漏仪和高压氦气气源，在指定压力下对密封结构进行真空氦质谱检漏，以检测密封结构试样在应力松弛试样过程中的漏率是否满足设计要求；另外，如需开展承压工况下的应力松弛试验，可从气源入口接入高压气源，并在试验过程中保持指定的工作压力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置，其特征在于：该试验装置包括基座(14)、上法兰(4)、下法兰(1)、压盖(1)以及负荷传感器及其测量系统(11)，其中，圆盘结构的下法兰(1)匹配密封安装在圆柱形内壁的基座(14)上，在下法兰(1)上端面开有环形凹槽，并在该凹槽中放置有金属密封圈试样(9)，位于金属密封圈试样(9)上的上法兰(4)匹配密封在基座(14)的圆柱形内壁上；在上法兰(4)中心位置放置有负载传感器及其测量系统(11)，并在负载传感器及其测量系统(11)上设有与上法兰(4)、下法兰(1)相平行的压盖(10)，并通过若干个依次穿过下法兰(1)、上法兰(4)及压盖(10)的螺栓(6)及螺母(5)压紧固定。

【技术特征摘要】
1.一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置，其特征在于：该试验装置包括基座(14)、上法兰(4)、下法兰(1)、压盖(1)以及负荷传感器及其测量系统(11)，其中，圆盘结构的下法兰(1)匹配密封安装在圆柱形内壁的基座(14)上，在下法兰(1)上端面开有环形凹槽，并在该凹槽中放置有金属密封圈试样(9)，位于金属密封圈试样(9)上的上法兰(4)匹配密封在基座(14)的圆柱形内壁上；在上法兰(4)中心位置放置有负载传感器及其测量系统(11)，并在负载传感器及其测量系统(11)上设有与上法兰(4)、下法兰(1)相平行的压盖(10)，并通过若干个依次穿过下法兰(1)、上法兰(4)及压盖(10)的螺栓(6)及螺母(5)压紧固定。2.根据权利要求1所述的一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置，其特征在于：所述的下法兰(1)下端中心向外突出开孔，并与中心开孔的接管嘴B(22)固定连接；在下法兰(1)和上法兰(4)之间的基座(14)侧壁上开有孔，并在基座(14)外固定有接管嘴A(15)，使接管嘴A(15)与基座(14)侧壁孔径相匹配。3.根据权利要求2所述的一种金属密封圈法兰连接结构应力松弛试验装置，其特征在于：所述的下法兰(1)上端面环形凹槽中设有若干个裸光纤光栅传感器(19)，且与裸光纤光栅传感器(19)相连接的光纤光栅传感器导线(16)穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖传军，王剑中，邱波，满满，王洪锐，张婷，王恺，许光，张翼，郑茂琦，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11