一種石墨密封件摩擦力和密封壓力的測試裝置及測試方法
【技術領域】
[0001]本發明是關于一種石墨密封件性能的測試裝置及測試方法，尤其涉及一種石墨密封件摩擦力和密封壓力的測試裝置及測試方法。
【背景技術】
[0002]在石化行業中使用的閥門，以及石油開采行業中使用的熱采封隔器，都工作在高溫高壓的工作環境中。在這種高溫高壓的使用環境下，密封通常是比較難解決的問題，并且密封效果的好壞直接影響到工具的性能。而在高溫高壓的環境下，一般的O型密封圈不能正常工作，目前一般采用壓緊石墨環的方式進行密封。目前使用的石墨環密封是通過對石墨環施加一定的扭矩，將石墨環壓緊，然后使其密封，但是扭矩和石墨環密封壓力的關系一直是憑借經驗值進行施加。當扭矩過小時，達不到設計的密封壓力，當扭矩過大時，會導致摩擦力過大，導致工具控制變得困難。因此，需要通過一定的裝置及方法得到上緊扭矩、密封壓力和摩擦力之間的關系，對于在高溫高壓環境下石墨環密封的設計具有指導性意義。
[0003]由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種石墨密封件摩擦力和密封壓力的測試裝置及測試方法，以克服現有技術的缺陷。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種石墨密封件摩擦力和密封壓力的測試裝置及測試方法，以得出上緊扭矩、粗糙度、密封壓力、摩擦力幾個參數之間的對應關系。
[0005]本發明的目的是這樣實現的，一種石墨密封件摩擦力和密封壓力的測試裝置，所述測試裝置包括一個液缸中心管和一個摩擦中心管，液缸中心管和摩擦中心管的外徑相同，兩者的內部空間相互連通且形成一管內空間，所述管內空間的兩端封閉形成封閉的管內空間，封閉的管內空間通過管路與第一泵連接；緊貼摩擦中心管的外壁滑動套設有一摩擦外管，摩擦外管的第一端內壁與摩擦中心管外壁之間設有容納石墨密封件的容置空間，所述容置空間與管內空間之間設有連通流道；摩擦外管的第一端外部螺紋連接一上緊螺母，所述上緊螺母具有開口端和封閉端，開口端螺紋連接在摩擦外管的第一端外部，封閉端設有供摩擦中心管穿過的通孔；液缸中心管外部套設有一外管，所述外管內壁與液缸中心管外壁之間具有環形空間，外管的第一端和第二端分別螺紋密封連接有上連接體和下連接體，上、下連接體與液缸中心管外壁滑動密封接觸，從而將環形空間的兩端封閉；摩擦外管的第二端與下連接體螺紋連接；所述液缸中心管外壁上設有一環形凸起，環形凸起位于環形空間內，且環形凸起密封貼合在外管的內壁，將環形空間分為相互隔離的靠近上連接體的第一腔體和靠近下連接體的第二腔體；所述第一腔體通過管路與第二泵連接。
[0006]在本發明的一較佳實施方式中，摩擦外管和摩擦中心管之間設有與容置空間相通的環形間隙，摩擦中心管的側壁上設有將管內空間和環形間隙連通的透孔；所述環形間隙和透孔形成容置空間與管內空間之間的連通流道。
[0007]在本發明的一較佳實施方式中，容置空間為環形容置空間，石墨密封件套設在摩擦中心管外壁且位于環形容置空間內，石墨密封件在摩擦外管和摩擦中心管之間形成密封；摩擦中心管外壁套設有一墊塊，所述墊塊為環形套筒，墊塊一端抵靠在上緊螺母封閉端內側，墊塊另一端抵靠在石墨密封件上。
[0008]在本發明的一較佳實施方式中，石墨密封件的前端和后端分別設有形狀與石墨密封件相同的支撐環。
[0009]在本發明的一較佳實施方式中，外管的側壁上設有與第一腔體連通的通過孔，通過孔上設有連接頭，連接頭通過管路與第二泵連接。
[0010]在本發明的一較佳實施方式中，管內空間的兩端分別通過螺紋連接的堵頭封閉；一端的堵頭通過管路與第一泵連接。
[0011]在本發明的一較佳實施方式中，摩擦外管的內壁和所述摩擦中心管的外壁均具有一定等級的粗糙度。
[0012]本發明的目的還可以是這樣實現的，一種使用上述測試裝置的測試方法，包括如下步驟:
[0013]S1、將所述測試裝置用管路與相應的泵連接好，將石墨密封件裝入容置空間內；
[0014]S2、用扭矩扳手旋緊上緊螺母，壓緊石墨密封件，初始扭矩為300N.m;
[0015]S3、用第一泵對液缸中心管打壓，打壓目標為15MPa ；
[0016]S4、在滿足石墨密封件密封15MPa壓力的前提下，通過第二泵向液缸中心管打壓，測試此扭矩下的摩擦力；
[0017]S5、更換石墨密封件長度，重復S2-S4的步驟，得出上緊扭矩、石墨密封件長度、密封壓力、摩擦力幾個參數之間的對應關系；
[0018]S6、更換石墨密封件接觸的摩擦中心管的粗糙度，重復S2-S4的步驟，得出上緊扭矩、粗糙度、密封壓力、摩擦力幾個參數之間的對應關系。
[0019]本發明的一較佳實施方式，在步驟S3中，打壓達到15MPa時，穩壓3min，保持不泄壓說明此時的扭矩能夠密封15MPa的壓力；當打壓沒有達到15MPa而出現下端泄壓的情況，則停止打壓，卸掉液缸中心管壓力，以每次20N.m向上緊螺母遞加上緊扭矩，重新打壓直到滿足密封15MPa為止，在此過程中記錄每次實驗的扭矩及其對應出現泄露的壓力。
[0020]本發明的一較佳實施方式，在步驟S4中，當測試完一個上緊扭矩對應的摩擦力后，以每次lON.m對上緊螺栓遞加上緊扭矩，再測試摩擦力，總計測試10組。
[0021]由上所述，本發明的測試裝置和測試方法對上緊螺母施加扭矩壓緊石墨密封件后，通過第一泵對液缸中心管打壓，測試石墨密封件的密封壓力。通過第二泵對液缸中心管打壓，測試石墨環的摩擦力，得出上緊扭矩、粗糙度、密封壓力、摩擦力幾個參數之間的對應關系。該測試裝置和測試方法容易實施、現象直觀、結構簡單、工作可靠、穩定性好、使用壽命長。
【附圖說明】
[0022]以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中:
[0023]圖1:為本發明測試裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
[0025]如圖1所示，本發明提供了一種石墨密封件摩擦力和密封壓力的測試裝置100，該測試裝置設有一個液缸中心管I和一個摩擦中心管2，液缸中心管I和摩擦中心管2的外徑相同，兩者的內部空間相互連通且形成一個貫通的管內空間3，管內空間3的兩端分別通過螺紋連接的堵頭4封閉；一端的堵頭4通過管路與第一泵5連接。緊貼摩擦中心管2的外壁滑動套設有一個摩擦外管6，摩擦外管6的第一端內壁與摩擦中心管2外壁之間設有容納石墨密封件的容置空間7，容置空間7為環形容置空間，石墨密封件8為環形件，套設在摩擦中心管2外壁且位于環形容置空間7內，石墨密封件8在摩擦外管6和摩擦中心管2之間形成密封。摩擦外管6和摩擦中心管2之間設有與容置空間7相通的環形間隙9，摩擦中心管2的側壁上設有將管內空間3和環形間隙9連通的透孔10 ;環形間隙9和透孔10形成容置空間7與管內空間3之間的連通流道；摩擦外管6的第二端與摩擦中心管2之間設有密封圈30。當第一泵5給液缸中心管I打壓時，液壓通過該連通流道傳遞到石墨密封件8上，來檢測石墨密封件的密封性能。摩擦外管6的第一端外部螺紋連接有上緊螺母11，上緊螺母11具有開口端和封閉端，開口端螺紋連接在摩擦外管6的第一端外部，封閉端設有供摩擦中心管2穿過的通孔。摩擦中心管2外壁套設有一墊塊12，墊塊12為環形套筒，墊塊12 —端抵靠在上緊螺母11封閉端內側，另一端抵靠在石墨密封件8上。墊塊主要是為了將上緊螺母11的扭力傳遞給石墨密封件8。由于測試的石墨密封件可能有一個或多個，所以石墨密封件的前端和后端分別設有形狀與石墨密封件相同的支撐環13。通過該支撐環13的數量來調節石墨密封件8與墊塊12之間的距離，使墊塊12的力能傳遞到石墨密封件8上。液缸中心管I外部套設有一外管14，外管14內壁與液缸中心管I外壁之間具有環形空間15，外管14的第一端和第二端分別螺紋密封連接有上連接體16和下連接體17，上、下連接體與液缸中心管I外壁滑動密封接觸，從而將環形空間15的兩端封閉；上、下連接體與液缸中心管I之間及上、下連接體與外管14之間均設有密封圈30。摩擦外管6的第二端與下連接體