本發明涉及機械設備測試技術領域，更具體地涉及一種閥門測試設備及其自舉缸系統。
背景技術：
按照國內外閥門測試標準要求，對于進行閥門壓力試驗的設備，標準明確規定不應有施加影響閥座密封的外力。目前主要應用的頂壓式閥門試驗臺分為液壓頂壓式和螺桿驅動頂壓式試驗臺。液壓頂壓式閥門試驗臺，適用于各種類型連接型式的閥門測試。該類設備閥門測試時使用普通測試盲板，試驗臺中一端盲板固定，另一端盲板隨移動油缸移動而最終將閥門夾緊。不過閥門在水壓測試時，在進水之前，需要油缸增壓到一定壓力，先將閥門頂緊(防止閥門內一定壓力的水流出)，而此油缸頂緊力較大(根據水壓大小按照一定的倍數關系計算出對應的油壓)，出現了同標準中描述的“不應有施加影響閥座密封的外力”，這個外力可能會出現油缸增壓頂緊時將閥門頂壞現象，或者影響用戶檢測閥門密封性能(閥門兩端受力)。
為了解決該類問題，進而開發出了螺桿頂壓式試驗臺。螺桿驅動型式的頂壓式閥門試驗臺，由于其軸向夾緊力很小，對閥門密封性能和破壞可忽略不計。一般情況下該類設備由于螺桿本身不產生頂緊力，只起前進后退功能，閥門試驗時需借助不同類型的測試盲板，常見的有內通道密封盲板，該類盲板適用于所有連接形式的閥門，但其前提是閥門通道必須經過加工，且表面光潔度滿足要求方可使用該類盲板，對于絕大多數法蘭和焊接坡口連接形式的閥門，其閥門通道均未進行加工。
因此，本領域急需開發新的，能滿足不同類型的閥門測試，且測試時不會對閥門造成損害的閥門測試設備及系統。
技術實現要素：
本發明的目的是提供滿足不同類型的閥門測試，且測試時不會對閥門造成損害的閥門測試設備及系統。
在本發明的第一方面中，本發明提供了一種用于閥門測試設備的自舉缸系統。所述自舉缸系統包括缸體和活塞，所述缸體和活塞均為梯田臺階式，所述缸體和所述活塞緊密配合。所述活塞的端面設有盲板，所述盲板中心依次套設有定位軸和壓緊螺栓。所述盲板的端面上設有密封槽，所述密封槽圍繞中心軸線設置，用于密封被測閥門的端面。所述缸體、所述活塞、所述盲板、所述定位軸以及所述壓緊螺栓同軸線，并且所述缸體的內腔與被測閥門的內腔相通。
在另一優選例中，所述缸體與所述活塞的接觸面上設有密封圈。
在另一優選例中，所述缸體上設有注水口。
在另一優選例中，所述壓緊螺栓上設有出水口。
在另一優選例中，所述密封槽為平面法蘭密封槽或焊接坡口面密封槽。
在另一優選例中，所述密封槽的數量為1組
在另一優選例中，所述密封槽的數量為多組。
在另一優選例中，所述活塞的梯田臺階的數量為1組。
在另一優選例中，所述活塞的梯田臺階的數量為多組。
所述密封槽的數量與所述活塞的梯田臺階的數量配套。
所述活塞的臺階處的面積a與所述密封槽的底面積a的比值為1.05～1.45。
在另一優選例中，所述盲板上設有通孔。
在另一優選例中，所述活塞上設有通孔。
在本發明的第二方面中，本發明提供了一種閥門測試設備，所述設備包括(i)如本發明第一方面所述的自舉缸系統，(ii)頂壓機構，(iii)導向支撐機構，(iv)傳動機構以及(v)電機，所述自舉缸系統與所述頂壓機構連接，所述電機驅動所述傳動機構使所述頂壓機構運動。
在另一優選例中，所述設備還包括選自下組的系統：扭矩測試系統以及監測系統。
所述閥門測試設備包括第一盲板和第二盲板。
在另一優選例中，第一盲板固定，第二盲板可移動。
應理解，在本發明范圍內中，本發明的上述各技術特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附圖說明
圖1為本發明一種典型的自舉缸系統剖視圖；
圖2為本發明的盲板的一個實施例；
圖3為本發明的盲板的另一實施例；
圖4為本發明自舉缸的另一實施例；
圖5為本發明一種典型的閥門測試設備示意圖。
各附圖標記如下：
1-缸體；2-活塞；3-盲板；4-密封槽；5-密封圈；6-定位軸；7-壓緊螺栓；8-注水口；9-出水口；10-被測閥門；11-通孔；12-第一盲板；13-第二盲板；14-自舉缸系統；15-頂壓機構；16-傳動機構；17-電機；18導向支撐機構。
d1,d2,d3-活塞第一臺階處、第二臺階處以及第三臺階處的密封圈直徑；d1,d2,d3-盲板表面第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈的直徑；a1,a2,a3-活塞第一臺階處、第二臺階處以及第三臺階處的面積；a1,a2,a3-盲板表面第一密封槽、第二密封槽以及第三密封槽的面積。
具體實施方式
本發明人經過廣泛而深入的研究，首次開發了一種閥門測試設備，以及用于閥門測試設備的自舉缸系統。該自舉缸系統在測試時不會對閥門造成傷害，并且也不會影響測試閥門的密封性能。本發明的閥門測試設備，包括自舉缸系統及其他必要系統，該測試設備一端盲板固定，另一端盲板隨螺桿的轉動而移動(螺桿的傳動靠電機驅動，電機通過離合器帶動減速機，而減速機轉動帶動小齒輪進而驅動大齒輪轉動，螺桿隨著大齒輪的轉動而旋轉前進)，由于其軸向夾緊力很小，對閥門密封性能和破壞可忽略不計。本發明的閥門測試設備因為自舉缸系統的特殊構造而能適用于多種類型的閥門，而不用在測試前提前加工閥門通道。在此基礎上完成了本發明。
自舉缸系統
本發明的自舉缸系統包括缸體1和活塞2，并且缸體1和活塞2均為梯田臺階式，缸體1和活塞2緊密配合。活塞2的端面設有盲板3，盲板3中心依次套設有定位軸6和壓緊螺栓7；盲板3的端面上設有密封槽4，密封槽4為坡口密封槽或平面密封槽；坡口密封槽適用于焊接坡口連接形式的閥門；而平面密封槽適用于平面法蘭閥門。該密封槽4圍繞中心軸線設置，用于密封被測閥門端面。缸體1上設有注水口8，壓緊螺栓7上設有出水口9。缸體1、活塞2、盲板3、定位軸6以及壓緊螺栓7同軸線，并且缸體1的內腔與被測閥門10的內腔相通，構成測試所用水的通道。缸體1與活塞2的接觸面上、以及與的接觸面上均設有密封圈5。盲板3上設有通孔11，該通孔11的作用是使進入不同口徑閥門內部的水經此孔流入自舉缸內部造成面積a壓力與閥門密封部分密封槽的面積a壓力一一對應。面積a/面積a為1.05～1.45；較佳地，面積a/面積a為1.1～1.3；最佳地，面積a/面積a為1.2。
活塞的臺階處的面積a與密封槽的面積a的比值如下表所示：
表1活塞的臺階處的面積a與密封槽的面積a的比值
閥門測試設備
本發明的閥門測試設備包括如上所述的自舉缸系統14、頂壓機構15、導向支撐機構18、傳動機構16、電機17、扭矩測試系統(選配)以及監測系統。該測試設備還包括第一盲板12和第二盲板13。在該測試設備中，第一盲板12固定，第二盲板13隨頂壓機構15的螺桿轉動而移動。該頂壓機構15與電機17相連，由電機17驅動。扭矩測試系統可將扭矩傳至被測閥門，而閥門啟動或關閉時的扭矩值可傳至監測系統被記錄保存。監測系統可將測試閥門的名稱、規格型號、測試介質、測試壓力等參數記錄保存。
測試方法
在本發明的閥門測試設備進行測試時，先將自舉缸盲板預頂緊被測閥門的端面，再向閥門內腔內注入試驗介質水，隨著試驗介質壓力的變化，自舉缸系統將按一定的倍率，自動地產生一個推力，將盲板推向閥門端面，以達到密封效果。由于自舉缸系統的推力是隨試驗介質壓力的大小而變化的，測試時，閥門受到的“凈擠壓力”，為自舉缸系統的推力與閥門試驗介質作用力的差值，該差值很小，對閥門測試的影響可忽略不計。
本發明的主要優點包括：
(a)本發明的閥門測試設備可適用于多種類型的閥門，且在測試前不用對閥門通道進行加工，操作簡單方便；
(b)本發明自舉缸系統可更換不同形式的盲板，對應多種端面密封形式的閥門；
(c)本發明的密封槽直徑尺寸可更改從而測試不同口徑的閥門；
(d)本發明中的密封槽可以多個一起組合使用從而在一塊盲板上測試不同口徑的閥門，不僅節約大量更換盲板時間，也節省一大部分成本；
(e)本發明中的設備對閥門兩端的擠壓力很小(可忽略不計)，不僅保護閥門免受損壞，而且符合國內以及國外標準的要求。
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數是重量百分比和重量份數。
需要說明的是，在本專利的權利要求和說明書中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
實施例1
如圖1所示，本發明一種適用于焊接坡口連接形式閥門的閥門測試設備自舉缸系統。該自舉缸系統包括缸體1和活塞2，并且缸體1和活塞2均為梯田臺階式，缸體1和活塞2緊密配合。活塞2的端面設有盲板3，盲板3中心依次套設有定位軸6和壓緊螺栓7；盲板3的端面上設有密封槽4，該密封槽4為坡口密封槽，適用于焊接坡口連接形式的閥門；所述坡口密封槽如圖2所示。該密封槽4圍繞中心軸線設置，用于密封被測閥門端面。缸體1上設有注水口8，壓緊螺栓7上設有出水口9。缸體1、活塞2、盲板3、定位軸6以及壓緊螺栓7同軸線，并且缸體1的內腔與被測閥門10的內腔相通，構成測試所用水的通道。缸體1與活塞2的接觸面上、以及活塞2與盲板3的接觸面上均設有密封圈5。所述密封槽4的數量為3組。所述活塞2的梯田臺階的數量為3個。密封槽的面積a1、a2、a3分別與活塞的臺階處的面積a1、a2、a3的比值近似相等，即面積a3/面積a3≈面積a2/面積a2≈面積a1/面積a1＝1.2。盲板3上設有通孔11，該通孔11用是使進入不同口徑閥門內部的水經此孔流入自舉缸內部造成面積a壓力與閥門密封部分面積a壓力一一對應。
實施例2
如圖4所示，本發明一種適用于平面法蘭閥門的閥門測試設備自舉缸系統。該自舉缸系統包括缸體1和活塞2，并且缸體1和活塞2均為梯田臺階式，缸體1和活塞2緊密配合。活塞2的端面設有盲板3，盲板3中心依次套設有定位軸6和壓緊螺栓7；盲板3的端面上設有密封槽4，該密封槽4為平面密封槽，適用于平面法蘭閥門；所述平面密封槽如圖3所示。該密封槽4圍繞中心軸線設置，用于密封被測閥門端面。缸體1上設有注水口8，壓緊螺栓7上設有出水口9。缸體1、活塞2、盲板3、定位軸6以及壓緊螺栓7同軸線，并且缸體1的內腔與被測閥門10的內腔相通，構成測試所用水的通道。缸體1與活塞2的接觸面上、以及活塞2與盲板3的接觸面上均設有密封圈5。所述密封槽4的數量為3組。所述活塞2的梯田臺階的數量為3個。密封槽的面積a1、a2、a3分別與活塞的臺階處的面積a1、a2、a3的比值近似相等，即面積a3/面積a3≈面積a2/面積a2≈面積a1/面積a1＝1.2。盲板3上設有通孔11，該通孔11用是使進入不同口徑閥門內部的水經此孔流入自舉缸內部造成面積a壓力與閥門密封部分面積a壓力一一對應。
實施例3
如圖5所示，本發明一種典型的閥門測試設備。該測試設備包括如上所述的自舉缸系統14、頂壓機構15、導向支撐機構18、傳動機構16以及電機17。該測試設備還包括第一盲板12和第二盲板13。在該測試設備中，第一盲板12固定，第二盲板13隨頂壓機構15的螺桿轉動而移動。該頂壓機構15與電機17相連，由電機17驅動。監測系統可將測試閥門的名稱、規格型號、測試介質、測試壓力等參數記錄保存。
在該設備進行閥門測試時，先將自舉缸盲板預頂緊被測閥門的端面，再向閥門內腔內注入試驗介質(水)，隨著試驗介質壓力的變化，自舉缸系統將按一定的倍率，自動地產生一個推力，將盲板推向閥門端面，以達到密封效果。由于自舉缸系統的推力是隨試驗介質壓力的大小而變化的，測試時，閥門受到的“凈擠壓力”，為自舉缸系統的推力與閥門試驗介質作用力的差值，該差值很小，對閥門測試的影響可忽略不計。
在本發明的閥門測試設備中，加載“自舉缸系統”測試平面法蘭閥門和焊接坡口閥門具有明顯優勢，不易損壞閥門，而且對閥門檢測密封性能方面也無影響。符合國內外標準的要求，更符合客戶對閥門實驗的要求。
在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。