[發明專利]一種測試水下金屬密封墊環預緊力的方法

有效

• 申請號: 201410681732.1
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104596691A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 左其川;李愛利;雷廣進;劉宏亮;侯曉東
• 申請（專利權）人: 寶雞石油機械有限責任公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王奇

1.一種測試水下金屬密封墊環預緊力的方法，其特點在于，按照以下步驟實施：

步驟1、設定參數

1.1)將金屬密封墊環(4)所要求的密封內壓P劃分為若干級，即P1、P2、P3、…、Pn；

1.2)設定預緊力F，預緊力F需滿足兩個條件：第一，預緊力F須大于內壓P產生的軸向反作用力；第二，預緊力F施加于密封面的接觸應力不得大于金屬密封墊環(4)的屈服強度，

即有：P×b＜F＜σ×s/sinθ，???(1)

其中，P是密封內壓，單位是MPa，

a是活塞3的外圓面積，單位是mm²，

b是密封內壓作用在金屬密封墊環(4)上的軸向面積，單位是mm²，

F是預緊力，單位是N，

σ是金屬密封墊環屈服強度，單位是MPa，

s是密封面接觸面積，單位是mm²，

θ是金屬密封墊環(4)錐面角；

試驗時預先設定預緊力F大于軸向作用力P×b，并根據密封情況增減預緊力，記作ΔF；預緊力F對應不同的密封壓力P分別記作F1、F2、F3、…、Fn，

在預緊腔X內施加的液壓壓力是F/a，根據需要實時調節；

1.3)壓縮量ΔH通過測量及公式(2)計算得出：

ΔH＝H0-H，???(2)

其中，ΔH是金屬密封墊環(4)的壓縮量，單位是mm；

H0是測試桿(1)的原始伸長量，單位是mm；

H是預緊力施加后測試桿(1)的伸長量，單位是mm，

ΔH、H與預緊力F一一對應，分別記作ΔH1、ΔH2、ΔH3、…、ΔHn；H1、H2、H3、…、Hn；

1.4)建立金屬密封墊環(4)的密封內壓P、預緊力F和壓縮量ΔH之間的對應關系；

步驟2、按照金屬密封墊環(4)所劃分的級數，從低到高逐一進行測試，得到在不同內壓P作用下金屬密封墊環(4)所需的基本預緊力F，操作步驟如下；

2.1)選取內壓P1，設定預緊力F1，如F1＝1.5P1×b，測量、記錄原始伸長量H0；

2.2)通過液壓口(8)向預緊腔X內注入液壓，通過活塞(3)對金屬密封墊環(4)施加預緊力F1，使得金屬密封墊環(4)的兩側密封面發生擠壓、變形、建立密封，然后從內壓口(9)注水、打壓，當壓力到達P1后進行穩壓；

如在注水和打壓過程中，滲漏口(10)有水滲漏，則說明預緊力F1不夠，須立即中止試驗，卸掉載荷，并增加預緊力ΔF，預緊力為(F1+ΔF)，再按步驟2.2)重新進行試驗。

2.3)如穩壓期間有滲漏，檢測到密封腔壓力下降，滲漏口(10)有水滲漏，則說明預緊力F1過小，須中止試驗，卸掉載荷，增加預緊力ΔF，預緊力為(F1+ΔF)，再按步驟2.2)重新進行試驗；

如穩壓期間無滲漏，則說明試驗狀態良好，此時的預緊力(F1+ΔF)即為密封壓力P1所需的基本預緊力，記錄試驗數據P1、(F1+ΔF)、H1；

如穩壓期間還有滲漏，則繼續增加預緊力ΔF，預緊力為(F1+2ΔF)，再按步驟2.2)重新進行試驗，如此循環，直至試驗狀態良好，內壓P不再泄漏，并記錄試驗數據；

2.4)如穩壓期間無滲漏，則記錄試驗數據P1、F1、H1，然后卸載；

但不排除預緊力過大的可能，因此須減小預緊力ΔF，預緊力為(F1-ΔF)，再按步驟2.2)重新進行試驗，如穩壓期間有滲漏，檢測到密封腔壓力下降，滲漏口(10)有水滲漏，則前次試驗是成功的，前次試驗的預緊力F1即為內壓P1所需的基本預緊力，并記錄試驗數據P1、F1、H1；

如穩壓期間無滲漏，則繼續減小預緊力ΔF，預緊力為(F1-2ΔF)，再按步驟2.2)重新進行試驗，如此循環，直至內壓P發生泄漏，并記錄前次試驗數據；

2.5)完成密封壓力P1的預緊力測試后，按照上述步驟依次進行P2、P3、…、Pn的預緊力測試，并記錄試驗數據，即成。