[發明專利]一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202310363112.2
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116539245A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 王劍宏;夏志鵬;劉健;解全一;常洪雷
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01M3/28
• 分類號: G01M3/28;G01M3/22;G01P13/02;G01V8/10
• 代理公司: 杭州六方于義專利代理事務所(普通合伙) 33392
• 代理人: 潘欽穎

1.一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置，其特征在于：包括

一拼裝式低真空柔性管道，所述拼裝式低真空柔性管道包括間隔設置的密封管節結構和波浪形柔性管節結構；

一溫度控制系統，用于檢測和控制所述密封管節結構和所述波浪形柔性管節結構的溫度；

一粒子釋放儀器，用于向所述密封管節結構和所述波浪形柔性管節結構釋放感應粒子；

一真空控制系統，用于調節所述拼裝式低真空柔性管道內部的真空度；

一紅外熱成像儀和一3D3C?PIV系統，所述紅外熱成像儀和所述3D3C?PIV系統分布于所述拼裝式低真空柔性管道的兩側，用于監測所述拼裝式低真空柔性管道內部所述感應粒子的位置以及變化狀態；

和一數據接收終端，用于接收并分析所述溫度控制系統、所述粒子釋放儀器、所述紅外熱成像儀和所述3D3C?PIV系統的數據，判斷所述拼裝式低真空柔性管道內部應力、溫度和氣壓的數據變化，確定所述拼裝式低真空柔性管道的密封效果。

2.根據權利要求1所述的一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置，其特征在于：所述密封管節結構包括混凝土底板和剛性管體，所述剛性管體呈半圓環狀結構，所述剛性管體的拱腳位置設有水平向外延伸的拱腳鋼板，所述混凝土底板的兩側對稱設有預埋鋼板，所述拱腳鋼板與所述預埋鋼板相互對齊，且通過法蘭拼接螺栓固定連接，所述混凝土底板設有所述法蘭拼接螺栓。

3.根據權利要求2所述的一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置，其特征在于：所述波浪形柔性管節結構包括柔性管節和后焊底板，所述柔性管節呈波浪形結構，所述柔性管節的外側設有波浪形管紋，所述柔性管節的拱腳位置設有水平向外延伸的所述拱腳鋼板，所述后焊底板的外側設有所述預埋鋼板，所述拱腳鋼板與所述預埋鋼板相互對齊，且通過所述法蘭拼接螺栓固定連接，所述后焊底板設有所述法蘭拼接螺栓，所述波浪形柔性管節結構的底部設有荷載控制系統。

4.根據權利要求3所述的一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置，其特征在于：所述拼裝式低真空柔性管道的兩端設有密封門，所述密封門之間通過所述法蘭拼接螺栓連接，所述密封門上設有抽氣閥門、粒子釋放閥門和數據接線閥門，所述抽氣閥門與所述真空控制系統電性連接，所述粒子釋放閥門與所述粒子釋放儀器電性連接，所述數據接線閥門與所述數據接收終端電性連接。

5.根據權利要求3所述的一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置，其特征在于：所述剛性管體和所述柔性管節相互接觸的位置均設有外延鋼板，相鄰兩個所述外延鋼板之間通過所述法蘭拼接螺栓固定連接。

6.根據權利要求5所述的一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置，其特征在于：所述預埋鋼板、所述拱腳鋼板、所述外延鋼板和所述密封門均設有凹槽，所述凹槽內嵌入組合式密封條。

7.根據權利要求6所述的一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置，其特征在于：所述組合式密封條為雙層結構，所述組合式密封條的外層為遇水膨脹橡膠，所述組合式密封條的內層為橡膠彈性密封墊。

8.根據權利要求3所述的一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置，其特征在于：所述混凝土底板和所述后焊底板上均設有導軌側墻，所述溫度控制系統包括集成器和溫度控制器，所述集成器安裝于所述導軌側墻，所述集成器包括加熱器和溫度感應器，所述加熱器和所述溫度感應器均與所述溫度控制器電性連接。

9.根據權利要求3所述的一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置，其特征在于：所述柔性管節和所述剛性管體的內壁均設有數據采集器，所述數據采集器包括分布式光纖傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，所述分布式光纖傳感器、所述溫度傳感器和所述壓力傳感器均與所述數據接收終端電性連接。

10.如權利要求1～9中任一項所述的一種模擬低真空運輸管網結構的實驗裝置的試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、拼裝實驗裝置，通過數據接線閥門完成數據采集器與數據接收終端電性連接，并將各個閥門關閉，保證此時拼裝式低真空柔性管道的內部為完全封閉空間，打開3D3C?PIV系統、紅外熱成像儀和數據采集器，靜置一端時間，觀測此時拼裝式低真空柔性管道的密封效果；

S2、先將粒子釋放儀器內的感應粒子加熱至紅外熱成像儀觀測到的溫度，再打開粒子釋放儀器釋放感應粒子，使感應粒子沿拼裝式低真空柔性管道內進行自由散播，靜置一端時間，通過3D3C?PIV系統和紅外熱成像儀監測拼裝式低真空柔性管道內部感應粒子的位置以及變化狀態，若存在密封效果較差時，通過觀測感應粒子變化得到密封效果較差的位置，進行及時處理；

S3、若拼裝式低真空柔性管道此時已處于密封狀態，通過真空控制系統開始吸取拼裝式低真空柔性管道內的空氣介質和感應粒子，通過3D3C?PIV系統和紅外熱成像儀觀測拼裝式低真空柔性管道內的空氣介質和感應粒子的走向；

S4、通過真空控制系統，控制拼裝式低真空柔性管道內部和外部氣體的交換，調整至試驗所需氣壓值；

S5、通過溫度控制系統，控制拼裝式低真空柔性管道內部的導軌側墻的溫度，調整至試驗所需溫度環境；

S6、通過變換波浪形柔性管節結構的波紋數量，得到不同的波浪形柔性管節結構，通過上述試驗流程，得到最優結構類型。