一種靜水壓試驗中平衡缸液壓控制系統的製作方法

2023-10-22 14:18:37

專利名稱：一種靜水壓試驗中平衡缸液壓控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及制管機組，尤其涉及靜水壓試驗機中進行水壓平衡的控制系統。
背景技術：
靜水壓試驗是焊管生產關鍵檢驗工序中唯一能夠既能檢驗焊縫質量，又能檢驗母材質量的綜合性檢驗工序。通過靜水壓試驗，可以有效地發現焊管焊縫及母材上所存在的裂紋、孔洞、斷弧、燒穿、未焊透等缺陷。如圖1所示，在進行靜水壓試驗時，焊管1 一端通過端密封7連通充水頭6，該充水頭6上分別設置有低壓水進口 8與高壓水進口 9，焊管1的另一端通過端密封7頂靠後壓頭 3，後壓頭3另一面依靠後壓頭進給缸5進給，依靠平衡缸2進行平衡壓力，平衡缸2共包括四個21、22、23、24，布局如圖2所示。其中，充水頭6為固定端，後壓頭3為移動端。焊管1 內充水後，對後壓頭3產生推力，後壓頭3的另一面依靠平衡缸2的推頂來平衡焊管1內水對後壓頭的壓力。後壓頭3另一面上還連接有用於焊管1內未充水時推頂後壓頭3及焊管 1進行進給的後壓頭進給缸5，該後壓頭進給缸5共2個，對稱設置。在焊管1與後壓頭3的接觸面上承受著焊管1內高壓水的推力F #與平衡缸2的推力F油(如圖1中箭頭所示)，只要滿足F水=K · F油，艮P P油X SK · P水X S管，就可以實現油水壓力的動態平衡，實現高壓水的無洩漏密封。其中，K為安全係數，實際操作時應保證K略大於1。靜水壓試驗機工作過程是平衡缸2施加一定的預緊力，利用後壓頭3上的膠圈對焊管1兩端面進行密封，之後在焊管1內充滿低壓水並將管內的空氣排出，經過增壓後再保壓一定時間，然後卸荷，即完成焊管1靜水壓試驗。一般地說，焊管1直徑越大，壁厚越大， 鋼級越高，所要求的靜水壓試驗機性能也就越高。為了適應更高的試驗壓力，通常使用比例溢流閥來實現壓力跟蹤控制，該比例溢流閥的最高試驗壓力一般設定為3Mbar，相應地死區(即最小壓力)為8bar。但是，由於該最小壓力過大，目前在對薄壁細長管進行水壓試驗時，在預密封過程中，即使選用上述最小壓力，通過平衡缸2產生的預密封力也會將端面密封7壓潰，甚至將焊管1壓彎，使水壓試驗無法進行。為避免上述問題的產生，就必須降低平衡缸2預密封力。現有降低平衡缸2預密封力的技術包括1、選擇最高調定壓力值小的比例溢流閥。這種方法雖然可以降低比例溢流閥的最小壓力，從而降低平衡缸2預密封力，但是為了同時滿足平衡高壓水壓力的需求，降低幅度不可能太大，而且在試壓時必須根據產品規格更換比例溢流閥，影響生產效率、增加工作量、而且容易對油液造成汙染。2、選擇排量小的油泵。由於比例溢流閥的最小壓力隨著流量的減小會降低，所以採用排量小的油泵可以實現降低平衡缸2預密封力的作用。但是這種方法的缺點是在油、 水壓力跟蹤平衡過程中，由於系統流量減小，平衡缸2壓力上升速度降低，容易產生油壓小於水壓的問題，這就容易導緻密封失效，高壓水噴出，甚至釀成重大事故。

發明內容
針對現有技術中存在的問題，本發明的目的為提供一種不會降低效率增加工作量、不會影響密封效果且可有效降低平衡缸預密封力的靜水壓試驗中平衡缸液壓控制系統。為實現上述目的，本發明的技術方案如下一種靜水壓試驗中平衡缸液壓控制系統，包括油箱、油泵、比例溢流閥、總開關、分開關及平衡缸；所述油泵入口與出口分別通過管路連通所述油箱與所述總開關入口，所述總開關入口還通過所述比例溢流閥連通油箱；所述平衡缸通過管路並聯連通所述分開關出口，所述分開關入口通過管路並聯連通所述總開關出口，所述平衡缸還連通有可從所述油箱中抽取油液的單向通道；所述比例溢流閥通訊連接兩個壓力傳感器，其中一個壓力傳感器測試端連通待測焊管內部，另一個壓力傳感器測試端連通所述總開關出口。進一步，所述總開關與分開關均為電磁閥。進一步，所述單向通道中連通設置有充液閥。本發明的有益效果在於，本發明將多個平衡缸進行分組，根據實際需要選擇使用任意一組或幾組，從而可以有效減小平衡缸作用面積，降低平衡缸預密封力，使用本發明無須更換比例溢流閥，也不會降低平衡缸壓力上升速度，操作過程更加簡單快捷、安全可靠。


下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明圖1為靜水壓試驗中焊管試驗狀態結構示意圖；圖2為圖1中A向結構示意圖；圖3為本發明靜水壓試驗中平衡缸液壓控制系統液壓原理示意圖。
具體實施例方式體現本發明特徵與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明及附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發明。本發明中，焊管1在進行靜水壓試驗時各結構與現有技術中均相同，如圖1所示， 並已在背景技術作了詳細說明，在此不再贅述。圖2示出了本實施例中各平衡缸2的分布狀態，本實施例中共有四個平衡缸21、22、23及M，四個平衡缸21、22、23、M形成環形陣列， 並以焊管1軸心延長線為中心線。如圖3所示，本發明包括油箱11、油泵12、比例溢流閥13、總開關14、分開關15及平衡缸2。其中，油箱11中填充油液，為各液壓元件提供油液。油泵12連接有電機16，並在該電機16帶動下轉動工作，油泵12入口通過管路連通油箱11，油泵12出口通過管路連通總開關14。該通路中還連通設置有過濾器10與汙染髮訊器19，過濾器10用於過濾油液， 汙染髮訊器19用於在油液汙染時報警，保證系統油液的清潔度。總開關14還通過比例溢流閥13連通油箱11。比例溢流閥13可實現壓力比例控制，比例溢流閥13通訊連接有兩個壓力傳感器 17、18，其中一個壓力傳感器17測試端連通待測焊管1內部，測試焊管1內水壓；另一個壓力傳感器18測試端連通所述總開關14出口，測試該出口油壓。比例溢流閥13通過比例控制，控制上述油壓隨上述水壓升降，並始終略高於該水壓，保證焊管1後接頭3密封的可靠。總開關14入口通過管路與比例溢流閥13入口連通，比例溢流閥出口通過管路與油箱11連通，油泵可將油液從油箱11中通過總開關14及分開關15泵送到各平衡缸2內， 通過比例溢流閥13調節向平衡缸2內輸送高壓油液的壓力。總開關14可採用手動開關形式，也可採用電動開關，本實施例中該總開關14採用二位三通電磁閥，採用該電磁閥可控性更好，也便於實現自動控制。本實施例中，四個平衡缸2分為兩組21與22—組，23與M—組，每組Ql、22與 23,24)之間並聯設置，每組中的兩個平衡缸(21與22，23與24)之間也是並聯設置，每個平衡缸2的活塞杆20前端與後壓頭3固定連接。每組中的兩個平衡缸2進油口均通過管路連通分開關15出口，兩個分開關15入口再通過管路並聯連通總開關14出口，就實現了四個平衡缸21、22、23、24的並聯設置。該四個平衡缸21、22、23、對分組設置，每一組通過分開關15分別控制通斷，可根據實際需要選擇使用一組還是兩組平衡缸2。每組平衡缸2的布局如圖2所示，均為對稱設置，對稱軸為焊管1的中心線。分開關15與總開關14 一樣， 可採用手動開關形式，也可採用電動開關，本實施例中該分開關15採用二位二通電磁閥， 採用該電磁閥可控性更好，也便於實現自動控制。平衡缸2入口還單獨連通有單向通道4，該單向通道4可從油箱11中抽取油液，該單向通道4通過連通設置充液閥41實現，在該充液閥41中含有單向閥結構，保證油液只能從該單向通道4進入平衡缸2，而不能從該單向通道4反向流出。本實施例中，充液閥41共有兩個，每個充液閥41連通一組O個)平衡缸2，方便分組充液。充液閥41還連通有輔助油路，可通過該輔助油路控制充液閥的反向開啟，使得平衡缸在回退時油液反充回油箱11。 該輔助油路可通過與其他油路的連通來實現，也可單獨設置。本發明的有益效果在於，本發明將四個個平衡缸21、22、23、M分為兩組，根據實際需要選擇使用任意一組或兩組，從而可以將平衡缸2總作用面積減小到一半，降低一半平衡缸2預密封力，使用本發明無須更換比例溢流閥13，也不會降低平衡缸2壓力上升速度，操作過程更加簡單快捷、安全可靠。對薄壁細長焊管1進行水壓試驗時，後壓頭進給缸5伸出推動後壓頭3前進，平衡缸2通過充液閥41快速充油，直至焊管1前端碰上充水頭6，後壓頭進給缸5內壓力增高， 停止前進。油泵12打開，二位三通電磁閥14 (即總開關)和控制平衡缸2的二位二通電磁閥15 (即分開關)中一個得電，四個平衡缸21、22、23、24中任意一組21與22或23與M 通過油泵輸入壓力油液，同時利用比例溢流閥13的最小壓力對焊管1實施預密封，這時預密封力為2倍的壓力面積乘積，即2P π D2/4(其中P為比例溢流閥的最小壓力，D為平衡缸的活塞直徑)。然後向焊管1內充低壓水，水滿後打開高壓充水閥同時打開油水壓力平衡自動跟蹤系統，直至高壓水達到試驗要求的壓力，停止加壓，按規定的時間保壓後，打開高壓水卸荷閥，平衡缸2退回，完成靜水壓試驗。對高規格焊管1進行水壓試驗時，後壓頭進給缸5伸出推動後壓頭3前進，平衡缸2通過充液閥4快速充油，直至焊管1前端碰上充水頭6，後壓頭進給缸5內壓力增高，停止前進。油泵12打開，二位三通電磁閥14 (即總開關)和控制4個平衡缸的兩個二位二通電磁閥15(即分開關)均得電，四個平衡缸21、22、23、M全部工作，同時利用比例溢流閥13 的最小壓力對焊管1實施預密封，這時預密封力為4倍的壓力面積乘積，即4P π D2/4(其中 P為比例溢流閥的最小壓力，D為平衡缸的活塞直徑)。然後向焊管1內充低壓水，水滿後打開高壓充水閥同時打開油水壓力平衡自動跟蹤系統，直至高壓水達到試驗要求的壓力， 停止加壓，按規定的時間保壓後，打開高壓水卸荷閥，平衡缸2退回，完成水壓試驗。
本發明的技術方案已由優選實施例揭示如上。本領域技術人員應當意識到在不脫離本發明所附的權利要求所揭示的本發明的範圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本發明的權利要求的保護範圍之內。
權利要求
1.一種靜水壓試驗中平衡缸液壓控制系統，其特徵在於，包括 油箱、油泵、比例溢流閥、總開關、分開關及平衡缸；所述油泵入口與出口分別通過管路連通所述油箱與所述總開關入口，所述總開關入口還通過所述比例溢流閥連通油箱；所述平衡缸通過管路並聯連通所述分開關出口，所述分開關入口通過管路並聯連通所述總開關出口，所述平衡缸還連通有可從所述油箱中抽取油液的單向通道；所述比例溢流閥通訊連接兩個壓力傳感器，其中一個壓力傳感器測試端連通待測焊管內部，另一個壓力傳感器測試端連通所述總開關出口。
2.如權利要求1所述的靜水壓試驗中平衡缸液壓控制系統，其特徵在於，所述總開關與分開關均為電磁閥。
3.如權利要求1所述的靜水壓試驗中平衡缸液壓控制系統，其特徵在於，所述單向通道中連通設置有充液閥。
全文摘要
本發明公開了一種靜水壓試驗中平衡缸液壓控制系統，包括油箱、油泵、比例溢流閥、總開關、分開關及平衡缸；油泵入口與出口分別連通油箱與總開關入口，總開關入口還通過比例溢流閥連通油箱；平衡缸並聯連通分開關出口，分開關入口並聯連通總開關出口，平衡缸還連通有可從油箱中抽取油液的單向通道；比例溢流閥通訊連接兩個壓力傳感器，其中一個壓力傳感器測試端連通待測焊管內部，另一個壓力傳感器測試端連通總開關出口。本發明將多個平衡缸進行分組，根據實際需要選擇使用任意一組或幾組，從而可以有效減小平衡缸作用面積，降低平衡缸預密封力，使用本發明無須更換比例溢流閥，也不會降低平衡缸壓力上升速度，操作過程更加簡單快捷、安全可靠。
文檔編號F15B11/02GK102393332SQ201110254790
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者曹一兵, 武宏偉 申請人:太原重工股份有限公司