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卡式快速管口試壓器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種卡式快速管口試壓器，包括盲板，所述盲板的迎水端設(shè)有密封；在所述盲板的外圓上設(shè)有多個(gè)楔形槽，多個(gè)所述楔形槽沿所述盲板的外圓周向均布，所述楔形槽的槽底自所述盲板的背水端始逐漸升高至所述盲板的外圓周面止；所述楔形槽內(nèi)設(shè)有與其適配的楔形卡片，所述卡片的外表面與所述盲板的外圓面平齊，在所述卡片的外表面上設(shè)有多道傾斜的錨爪，所述錨爪沿所述卡片的寬度方向布置，所述錨爪的外端高內(nèi)端低，多道所述錨爪相互平行，所述卡片的外端設(shè)有卡片壓蓋。本實(shí)用新型利用楔形原理，采用在盲板上設(shè)置卡片，盲板通過卡片固定在管道上，并最終達(dá)到使盲板承受管道內(nèi)部水壓試驗(yàn)載荷的目的。
【專利說明】卡式快速管口試壓器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種管口試壓器，特別是涉及一種卡式快速管口試壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]管道工程安裝結(jié)束或管段預(yù)制完成后，均要進(jìn)行水壓或氣壓試驗(yàn)以檢驗(yàn)管道的強(qiáng)度和嚴(yán)密性。對于法蘭連接部位可安裝對夾式盲板將管道系統(tǒng)隔離后試驗(yàn)，而對焊接連接部位，如不同工藝區(qū)的連接點(diǎn)，則需要在管口上焊接臨時(shí)盲板進(jìn)行管道隔離后才能試驗(yàn)，且在不同區(qū)域管道試驗(yàn)后，需重新連頭再對最后焊口進(jìn)行RT檢驗(yàn)。而對于預(yù)制管段，用常規(guī)的方式難以完成管段試驗(yàn)，因此管道在預(yù)制場內(nèi)不能對焊接部位進(jìn)行除銹和底漆施工，預(yù)制焊口長期放置會出現(xiàn)銹蝕，而安裝后對單獨(dú)的焊口部位進(jìn)行除銹和防腐施工，不僅操作困難，而且也難以達(dá)到質(zhì)量要求，為此需要開發(fā)一套非焊接連接的管道試驗(yàn)工具，既安裝便利，又能達(dá)到密封效果，避免目前的在管口焊接盲板、試驗(yàn)結(jié)束后再切割操作，降低工程成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種卡式快速管口試壓器，該試壓器使用方便、性能可靠。
[0004]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種卡式快速管口試壓器，包括盲板，所述盲板的迎水端設(shè)有0型密封圈I和0型密封圈II，所述0型密封圈II夾壓在內(nèi)密封壓蓋和所述盲板之間，所述內(nèi)密封壓蓋通過固定螺栓連接在所述盲板上，所述內(nèi)密封壓蓋的外表面上設(shè)有由外向內(nèi)逐漸收縮的錐面，在所述內(nèi)密封壓蓋的錐面和待試管道之間設(shè)有所述0型密封圈I ;在所述盲板的外圓上設(shè)有多個(gè)楔形槽，多個(gè)所述楔形槽沿所述盲板的外圓周向均布，所述楔形槽的槽底自所述盲板的背水端始逐漸升高至所述盲板的外圓周面止；所述楔形槽內(nèi)設(shè)有與其適配的楔形卡片，所述卡片的外表面與所述盲板的外圓面平齊，在所述卡片的外表面上設(shè)有多道傾斜的錨爪，所述錨爪沿所述卡片的寬度方向布置，所述錨爪的外端高內(nèi)端低，多道所述錨爪相互平行，所述卡片的外端設(shè)有卡片壓蓋，所述卡片壓蓋通過卡片壓蓋螺栓固定在所述盲板上。
[0005]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:利用楔形原理，采用在盲板上設(shè)置卡片，盲板通過卡片固定在管道上，并最終達(dá)到使盲板承受管道內(nèi)部水壓試驗(yàn)載荷的目的；通過設(shè)置0型圈密封達(dá)到密封效果；本實(shí)用新型使用方便、性能可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007]圖2為本實(shí)用新型的卡片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖3為本實(shí)用新型的受力模型圖；
[0009]圖4為本實(shí)用新型卡片的受力分析圖；[0010]圖5為本實(shí)用新型卡片與待試管道內(nèi)壁咬合的示意圖；
[0011]圖6為本實(shí)用新型計(jì)算實(shí)例中卡片的主視圖；
[0012]圖7是圖6的側(cè)視圖。
[0013]圖中:1、待試管道，1-1、待試管道內(nèi)壁，2、固定螺栓，3、0型密封圈I，4、內(nèi)密封壓蓋，5、0型密封圈II，6、盲板，6-1、楔形槽，7、卡片，7-1、錨爪，8、卡片壓蓋，9、卡片壓蓋螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0015]請參閱圖1?圖2，一種卡式快速管口試壓器，包括盲板6，所述盲板6的迎水端設(shè)有0型密封圈I 3和0型密封圈II 5，0型密封圈II 5夾壓在內(nèi)密封壓蓋4和所述盲板6之間，內(nèi)密封壓蓋4通過固定螺栓2連接在所述盲板6上，內(nèi)密封壓蓋4的外表面上設(shè)有由外向內(nèi)逐漸收縮的錐面，在內(nèi)密封壓蓋4的錐面和待試管道1之間設(shè)有0型密封圈I 3。所述0型密封圈I 3用于內(nèi)密封壓蓋4和待試管道之間的密封，0型密封圈II 5用于內(nèi)密封壓蓋4和盲板6之間的密封，兩道密封保證待試管道1內(nèi)部試驗(yàn)壓力水的完全密封。在所述盲板6的外圓上設(shè)有多個(gè)楔形槽6-1，多個(gè)楔形槽6-1沿所述盲板6的外圓周向均布，所述楔形槽6-1的槽底自所述盲板6的背水端始逐漸升高至所述盲板6的外圓周面止；楔形槽6-1內(nèi)設(shè)有與其適配的楔形卡片7，所述卡片7的外表面與所述盲板6的外圓面平齊，在所述卡片7的外表面上設(shè)有多道傾斜錨爪7-1，錨爪7-1沿卡片7的寬度方向布置，錨爪7-1的外端高、內(nèi)端低，多道錨爪7-1相互平行，卡片7的外端設(shè)有卡片壓蓋8，卡片壓蓋8通過卡片壓蓋螺栓9固定在盲板6上。
[0016]上述試壓器的工作步驟:
[0017]一)安裝試壓器:完成2個(gè)0型圈的安裝后，將試壓器推入待試管道1的端口 ；
[0018]二)預(yù)緊:先緊固卡片壓蓋螺栓9，使卡片受力后，形成對管子內(nèi)壁的壓力，錨爪7-1初步“咬合”到待試管道內(nèi)壁1-1上。請參見圖5。
[0019]三)增壓:向待試管道1內(nèi)注入壓力水，隨著壓力的升高，錨爪“咬合”進(jìn)待試管道內(nèi)壁1-1的深度增加，形成更大的抗滑移能力，保證試壓器牢固地固定在待試管道1的端口處；
[0020]四)穩(wěn)壓:在穩(wěn)壓階段，保持壓力不變，試壓器的受力也不改變；
[0021]五)泄壓:將待試管道1內(nèi)部的試壓水排放干凈；
[0022]六)試壓器拆除:松開卡片壓蓋螺栓9，向內(nèi)部推動(dòng)試壓盲板6，使卡片7與待試管道內(nèi)壁1-1間的壓力釋放，即可拆除試壓器。
[0023]上述試壓器利用卡片的錨爪、卡片的楔形結(jié)構(gòu)使卡片咬合到待試管道的內(nèi)壁上，使用2道0型密封達(dá)到管道試壓的目的，安全可靠。
[0024]請參閱圖3?圖5,設(shè)計(jì)計(jì)算過程如下:
[0025]一)卡片的受力分析
[0026]不同規(guī)格的待試管道均采用相同卡片，卡片數(shù)量由管道直徑和試驗(yàn)壓力確定，卡片按照偶數(shù)設(shè)置，以便于盲板的加工。
[0027]請參見圖4，卡片上單錨爪的受力分析:[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—管道水壓試驗(yàn)內(nèi)壓對卡片的力；F—P對卡片的正壓力；N—P對盲板上錨爪的正壓力；f 一 N形成的摩擦力，μ-錨爪與待試管道內(nèi)壁的摩擦系數(shù)，取μ=0.1;β—卡片的錐角，在本實(shí)施例中β=13°，L-盲板的軸向行程量；s-錨爪的徑向行程量；—7jc壓試驗(yàn)壓強(qiáng)，r為待試管道內(nèi)徑。
[0034]在試壓器使用時(shí)，卡片的錨爪與待試管道內(nèi)壁“咬合”，錨爪咬合進(jìn)管子內(nèi)壁的深度為Η時(shí)，待試管道內(nèi)壁1-1已經(jīng)被錨爪“咬合”至彈性變形和塑性變形的臨界點(diǎn)，在本實(shí)施例中Η按0.5mm計(jì)算，一個(gè)錨爪長度W，卡片個(gè)數(shù)N，每個(gè)卡片上的錨爪道數(shù)n，卡片在咬合進(jìn)待試管道內(nèi)壁1-1后，其卡片的最大受剪面積為A:
[0035]A=HWNn(公式 6)
[0036]錨爪因咬合形成的最大抗剪力為:G=A*〔 τ )(公式7)
[0037]式中:〔τ〕為錨爪的許用剪切強(qiáng)度。
[0038]試壓器盲板能夠抵抗的管內(nèi)試驗(yàn)壓力Q由錨爪因咬合形成的最大抗剪力和由內(nèi)壓力形成的對待試管道內(nèi)壁的`摩擦力組成，即Q=G+f(公式8)
[0039]二)管子受力分析
[0040]錨爪“咬合”進(jìn)待試管道內(nèi)壁1-1，形成的剪切面長度S為所有錨爪長度總和，即S=N*n*W，W為一個(gè)錨爪的長度。待試管道內(nèi)壁1-1因錨爪“咬合”形成的剪切面積為:A1=S*W1，W1為相鄰兩道錨爪之間的距離。則待試管道內(nèi)壁1-1的最大抗剪力為Q1:
[0041]Q1=A1*〔 τ 1〕(公式 9)
[0042]式中:〔τ 1〕為待試管道內(nèi)壁的許用剪切強(qiáng)度。
[0043]三)判定結(jié)果:當(dāng)Q蘭Ρ，且Q1蘭Q時(shí)，卡片固定牢固，不會發(fā)生滑移，滿足內(nèi)部試壓水壓力要求。
[0044]四)試壓盲板厚度計(jì)算
[0045]按照《管道施工使用手冊》給出的試驗(yàn)盲板厚度計(jì)算公式:
[0046]S =(公式 10)
V Μ
[0047]式中:δ —盲板厚度，單位mm ;
[0048]K一條件系數(shù)，取0.4 ;
[0049]D—盲板直徑，單位mm ;
[0050]P試驗(yàn)一試驗(yàn)壓力，單位MPa ；
[0051][ σ ]一材料許用應(yīng)力，單位MPa ；
[0052]在計(jì)算得出試驗(yàn)盲板的厚度后，需要根據(jù)卡片的長度進(jìn)行調(diào)整，即盲板的厚度S還需滿足:比卡片長度至少大5_，以便于在盲板上加工楔形槽，用于安裝卡片。
[0053]請參閱圖6~圖7，計(jì)算舉例:
[0054]DN150 管子(Φ 168*10，r=74mm),設(shè)計(jì)壓力 2.0MPa,試驗(yàn)壓力 3.0MPa,采用 8 個(gè)卡片設(shè)置、盲板厚度為30mm的試壓器。
[0055](1)內(nèi)部試壓水的軸向力為:P=3.14*7.42*3.0*10=5158.4 (kg)
[0056](2)卡片固力計(jì)算
[0057]錨爪長度W可按其中徑圓弧長度計(jì)算，即:
[0058]ff=2 ji r*9.5/360=2*3.14*74*9.5/360=12.3 (mm)
[0059]楔形卡片的錐角為β =13。, N=P/tan β =22428 (kg), f = μ N=0.1*22428 =2242.8 (kg)，
[0060]使用了卡片，卡片的錨爪將與管子內(nèi)壁“咬合”，其受力按照卡片將管子內(nèi)壁“咬合”到塑性變形為其最大的受力。
[0061]卡片的錨爪高度(咬合進(jìn)管子內(nèi)壁)Η按照0.5_計(jì)算，錨爪長度W為12.3_ (計(jì)算按照12mm計(jì)算),總計(jì)8個(gè)卡片(即N=8,每個(gè)卡片錨爪道數(shù)n=8),合計(jì)96mm。
[0062]材料為35CrMo，抗拉強(qiáng)度σ b≥620Mpa,屈服強(qiáng)度σ s≥440Mpa,其許用應(yīng)力為[σ ]為 230MPa，[ τ ] = [ σ ]/1.5 ^ 153 (MPa)。
[0063]每個(gè)卡片錨爪受剪面積為0.5mm* 12mm*8=42mm2,8圈錨爪抓入了管子內(nèi)壁0.5mm,則卡片上的受力面積為A=HWNn=0.5*12*8*8=384 (mm2)。
[0064]卡片錨爪的最大屈服受力為:G=A*〔τ ) =384/100*153*10 ^ 5875 (kg)
[0065]則試壓器盲板能夠抵抗的管內(nèi)試驗(yàn)壓力為:Q=G+f=5875+2242.8=8117.8 (kg)
[0066]則Q>P，該試壓器能夠承受其內(nèi)部管道的試驗(yàn)介質(zhì)的壓力。
[0067](2)管子內(nèi)壁受力
[0068]20鋼抗拉強(qiáng)度ob≥410Mpa，屈服強(qiáng)度σ s≥235Mpa，的許用應(yīng)力為[σ]為152MPa，，許用剪應(yīng)力[τ ] = [σ ]/l.5 ^ 101 (MPa)。
[0069]按照lOlMPa計(jì)算，錨爪“咬合”進(jìn)管子內(nèi)壁表面Η=0.5mm，長度W=12mm，形成的剪切面長度S=NnW=12*8*8=768mm，兩個(gè)“錨爪”間距為Wl=4mm，其抗剪截面為768*4=3072(mm2)，則抗剪能力為 Ql=3072/100*101*10=31027(kg)。
[0070]因Q1>Q，因此管子內(nèi)壁的“咬合”可以承受試壓器的液壓力。
[0071](3)盲板受力分析
[0072]盲板采用Q235制造，厚度30mm，校核其在上述的壓力下的強(qiáng)度，從公式10可知，試
壓最小厚度為:
[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種卡式快速管口試壓器，其特征在于，包括盲板，所述盲板的迎水端設(shè)有0型密封圈I和0型密封圈II，所述0型密封圈II夾壓在內(nèi)密封壓蓋和所述盲板之間，所述內(nèi)密封壓蓋通過固定螺栓連接在所述盲板上，所述內(nèi)密封壓蓋的外表面上設(shè)有由外向內(nèi)逐漸收縮的錐面，在所述內(nèi)密封壓蓋的錐面和待試管道之間設(shè)有所述0型密封圈I ;在所述盲板的外圓上設(shè)有多個(gè)楔形槽，多個(gè)所述楔形槽沿所述盲板的外圓周向均布，所述楔形槽的槽底自所述盲板的背水端始逐漸升高至所述盲板的外圓周面止；所述楔形槽內(nèi)設(shè)有與其適配的楔形卡片，所述卡片的外表面與所述盲板的外圓面平齊，在所述卡片的外表面上設(shè)有多道傾斜的錨爪，所述錨爪沿所述卡片的寬度方向布置，所述錨爪的外端高內(nèi)端低，多道所述錨爪相互平行，所述卡片的外端設(shè)有卡片壓蓋，所述卡片壓蓋通過卡片壓蓋螺栓固定在所述盲板上。
【文檔編號】G01N3/12GK203533074SQ201320729402
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】仇俊岳 申請人:中石化第四建設(shè)有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司