浮動球閥閥座測試裝置的製作方法
2023-07-02 02:48:06
專利名稱：浮動球閥閥座測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及閥座測試裝置，特別涉及一種浮動球閥閥座測試裝置。
背景技術：
浮動球閥是一種壓力管道元件。其通過改變管道斷面和介質流動狀況來控制輸送介質的壓力、流量及溫度。其中，閥球為浮動球閥的啟閉件。而且，閥球是浮動的，由兩個閥座支撐，在介質壓力的作用下，閥球本身能產生一定量的位移，並緊緊壓在出口端的閥座密封圈上，保證出口密封。浮動球閥的閥座密封材料為聚四氟乙烯、尼龍、聚甲醛等工程塑料，閥球材料為金屬。在浮動球閥啟閉過程中，閥球和閥座間的摩擦導致閥座極易磨損，長期服役的浮動球閥必需定期更換閥座。不符合浮動球閥使用要求的閥座會造成閥門密封失效或閥門無法正常開啟，由閥座導致的閥門事故對於閥門用戶安全生產構成極大威脅。因此，有必要利用相應的測試裝置對閥座進行測試，保證閥座滿足浮動球閥的使用要求。目前，常用的測試閥座方法有兩種。一是，利用在役浮動球閥測試閥座。即閥門用戶利用實際工作條件下使用的浮動球閥及管線對閥門進行測試，此種方法直接有效，不需使用其他設備。但缺點在於佔用工作設備，尤其是設備承擔重要工作任務無法停止生產的情況下，無法對閥座進行測試。二是，利用與實際工作中浮動球閥相同的模擬試驗閥門測試閥座。即使用與實際工作條件下完全相同的浮動球閥模擬閥門實際工作狀態，對閥座進行測試。此種方法不佔用工作設備，但需使用氣源或者液壓源等設備模擬實際管道內壓，同時需保證測試過程中閥門的密封性，操作較為複雜，且無法獲得閥座變形量等相關數據。因此，為了有效解決測試閥座的相關問題，本領域迫切需要開發一種不佔用工作設備，同時操作簡單，可獲得閥座變形相關數據的浮動球閥閥座測試裝置。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是為了克服現有技術操作複雜，且無法獲取閥座變形相關數據的缺陷，提供一種浮動球閥閥座測試裝置。本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題的一種浮動球閥閥座測試裝置，其特點在於，所述裝置包括一臺架機構和一固定在所述臺架機構內的底部的壓力油缸，所述壓力油缸的上方依次由下往上固定設置一受力傳感器和一剛度加強座，所述剛度加強座和所述臺架機構內的上部之間夾緊一模擬浮動球閥；一位移測量儀，固定設置於所述臺架機構上，用於測試所述模擬浮動球閥的閥座在裝配過程中的變形量；一角度測量儀，固定設置於所述模擬浮動球閥的閥球上，用於測試所述閥球的轉動角度與轉動時間的關係。較佳地，所述臺架機構包括一頂座、一底座和四根支柱，四根所述支柱的一端分別
3垂直固定於所述底座，且四根所述支柱的另一端分別垂直固定於所述頂座，使得所述頂座位於所述底座上方，形成一中空的框架結構。較佳地，所述剛度加強座的上表面為凹型表面，所述模擬浮動球閥的下端嵌設於所述凹型表面內，且上端頂住所述頂座，使得所述模擬浮動球閥夾緊於所述剛度加強座和所述頂座之間。較佳地，所述模擬浮動球閥還包括一上模擬法蘭座、一上測試閥座、一下模擬法蘭座和一下測試閥座，所述上模擬法蘭座和所述上測試閥座依次上下夾緊於所述閥球和所述頂座之間；所述下測試閥座和所述下模擬法蘭座依次上下夾緊於所述閥球和所述剛度加強座之間。較佳地，所述閥球的內腔固定設置一閥球內腔支座，所述閥球內腔支座內固定連接一延伸至所述閥球外側的扭矩加載杆。較佳地，所述閥球內腔支座螺栓連接在所述閥球內腔內，所述扭矩加載杆螺栓連接於所述閥球內腔支座內。較佳地，所述位移測量儀固定設置於所述頂座、所述底座或所述四根支柱中的任
意一根上。較佳地，所述壓力油缸螺栓連接於所述底座的中間位置。較佳地，所述壓力油缸、所述受力傳感器、所述剛度加強座及所述模擬浮動球閥由下至上疊加後的整體垂直位於所述臺架機構內的中間位置。本實用新型中，上述優選條件在符合本領域常識的基礎上可任意組合，即得本實用新型各較佳實施例。本實用新型的積極進步效果在於1、簡化了浮動球閥結構，易於操作，便於使用者驗收所要更換的閥座是否滿足閥門的使用要求。特別適用於無法獲得實際閥門內部介質壓力和密封條件的情況。2、可直接獲得閥門裝配過程中的閥座變形數據，為測試閥座提供最直接的數據支持。3、裝置構件採用與實際浮動球閥構件相同材料製成，不會損壞閥座。4、裝置結構較為簡單，易於實現，投資少。
圖1為實際工業生產中浮動球閥裝配後的結構示意圖。圖2為本實用新型浮動球閥閥座測試裝置的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型為一種能夠模擬閥門的實際裝配情況和在實際工況下的工作情況的簡化裝置。其通過對閥座進行測試，將被測試閥座的變形數據和啟動扭矩數據與使用正常的閥座相關數據進行對比，即可確定閥座是否滿足閥門的使用要求。
以下結合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術方案。如圖1所示，實際工業生產中，安裝此類閥座的浮動球閥結構由進口側法蘭4、進口側閥座2、閥球1、出口側閥座3、出口側法蘭5、保持環7、閥杆6和閥體8構成。當裝配浮
4動球閥和閥座時，用螺栓將進口側法蘭4和出口側法蘭5分別緊固在閥體8的兩側。進口側法蘭4與閥球1之間夾設進口側閥座2，進口側法蘭4擠壓進口側閥座2。出口側法蘭5 與閥球1之間夾設出口側閥座3，出口側法蘭5擠壓出口側閥座3。雙側閥座夾緊閥球1。與此同時，兩個保持環7分別上下夾設於閥體8與閥球1之間，從而限定進口側閥座2和出口側閥座3的相對位置，完成閥門內部構件的裝配。如圖2所示，本實用新型模擬了上述浮動球閥的裝配結構和工作狀態，得到一種使用效果與實際工況下浮動球閥工作狀態相同的簡化裝置，從而實現對浮動球閥閥座的測
試ο本實用新型浮動球閥閥座測試裝置包括一臺架機構1和一固定在所述臺架機構內的底部的壓力油缸2。壓力油缸2的上方依次由下往上固定設置一受力傳感器3和一剛度加強座5。受力傳感器3用於測定壓力油缸2的加載載荷。剛度加強座5和臺架機構1 內的上部之間夾緊一模擬浮動球閥。其中，臺架機構1包括一頂座11、一底座12和四根支柱13，四根支柱13的一端分別垂直固定於底座12上，且四根支柱13的另一端分別垂直固定於頂座11。這樣使得頂座 11位於底座12上方，形成一中空的框架結構。其中，模擬浮動球閥還包括一上模擬法蘭座41、一上測試閥座43、一下模擬法蘭座42、一下測試閥座44及一閥球4。上模擬法蘭座41和上測試閥座43依次上下夾緊於閥球4和頂座11之間。下測試閥座44和下模擬法蘭座42依次上下夾緊於閥球4和剛度加強座5之間。這樣上模擬法蘭座41和下模擬法蘭座42就可以達到分別限定上測試閥座43 和下測試閥座44的相對位置和變形。此外，閥球4的內腔固定設置一閥球內腔支座45，而閥球內腔支座45內固定連接一延伸至閥球4外側的扭矩加載杆46。為了保證浮動球閥運轉的穩定性，閥球內腔支座45 螺栓連接在閥球4的內腔內，扭矩加載杆46螺栓連接於閥球內腔支座45內。這樣，閥球內腔支座45通過連接閥球4和扭矩加載杆46構成模擬閥門結構。其中，上模擬法蘭座41和下模擬法蘭座42用於模擬法蘭和保持環(見圖1)，起到限定閥座的相對位置和變形的作用。扭矩加載杆46用於模浮動球閥的閥杆及啟閉驅動機構，起到為閥球4提供啟動扭矩的作用。這樣利用固定在臺架機構1的底座12上的壓力油缸2加載集中載荷的方法簡化模擬浮動球閥實際運行工況下流體介質對閥球的衝壓情況， 即給模擬閥門結構提供支撐力。該支撐力由受力傳感器3測定，並且可利用該支撐力模擬浮動球閥的裝配預緊力和實際工況下的介質壓力。此外，圖2結構中上下模擬法蘭座、上下測試閥座和閥球的裝配情況與圖1結構中法蘭、保持環、閥座和閥球的裝配完全相同，起到測試裝置整體模擬浮動球閥結構的作用。進一步，剛度加強座5的上表面為凹型表面，模擬浮動球閥的下端，即下模擬法蘭座42，嵌設在所述凹型表面內。而模擬浮球閥的上端，即上模擬法蘭座41，頂住頂座11，使得模擬浮動球閥夾緊於剛度加強座5和頂座11之間。當然，本實用新型還包括一位移測量儀6』和一角度測量儀V。位移測量儀6』固定設置在臺架機構1上，如頂座11、底座12或四根支柱13中的任意一根上。位移測量儀 6』主要用於測試模擬浮動球閥的閥座在裝配過程中的變形量。角度測量儀7』固定設置在模擬浮動球閥的閥球4上，主要用於測試閥球4的轉動角度與轉動時間的關係。這樣即可
5以確定被測閥座是否滿足閥門開啟要求。優選地，壓力油缸2、受力傳感器3、剛度加強座5及所述模擬浮動球閥由下至上疊加後的整體垂直位於臺架機構1內的中間位置。這種軸對稱的位置關係可以保證整個測試過程裝置的穩定，防止裝置發生歪斜的故障。利用本實用新型浮動球閥閥座測試裝置測試閥座的具體方法為1、模擬浮動球閥裝配過程，測試閥座的變形量首先，將所述測試裝置按照圖2所示的結構進行安裝。接著，利用壓力油缸對剛度加強座底面施加載荷，下模擬法蘭座在受載後向上移動擠壓下測試閥座。這個過程是模擬圖1中浮動球閥裝配時法蘭對於閥座的擠壓過程。在本實用新型浮動球閥閥座測試裝置中，金屬結構的剛度足夠大，而閥座為彈性構件，因此可以認為剛度加強座底面受載後向上的位移量即為閥座的變形量。然後，利用位移測量儀測定閥座的變形量，確定加載載荷與閥座變形量的關係曲線，此曲線即為浮動球閥裝配預緊力與法蘭裝配位移關係曲線。最後，利用此曲線判斷被測閥座是否滿足浮動球閥的使用要求。2、模擬浮動球閥開啟過程，測試開啟扭矩首先，利用壓力油缸對剛度加強座底面施加恆定載荷(此載荷為浮動球閥在實際工況下通過計算介質壓力獲得)，保證球閥獲得的載荷與浮動球閥在實際工況下介質對閥球的衝壓載荷大小相同，以使被測試閥座模擬閥座處於實際工況下的受力變形狀態。接著，對扭矩加載杆施加彎矩載荷，以此模擬浮動球閥閥杆對閥球提供的啟動扭矩。當閥球受到足夠大的驅動載荷後，閥球由扭矩加載杆的帶動進行順時針轉動。然後，利用角度測量儀測定閥球的轉動角度和轉動時間。當測試裝置中閥球的轉動狀態與實際工況下浮動球閥閥球的開啟轉動狀態相同(由轉動角度和轉動時間的關係確定)時，獲取閥球的開啟扭矩值，從而判斷被測試閥座是否滿足浮動球閥的使用要求。本實用新型為一種簡便的、新穎的浮動球閥閥座測試裝置，能夠有效地檢驗需要更換的閥座是否滿足閥門的使用要求。特別地，本實用新型能夠提供在閥門裝配過程中的閥座變形數據，以及在滿足閥門啟動時間要求條件下，得到被測試閥座的閥門的啟動扭矩大小，為技術人員在閥座設計和應用過程中獲得相關閥座技術參數提供一種新的途徑。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解， 這些僅是舉例說明，本實用新型的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種浮動球閥閥座測試裝置，其特徵在於，所述裝置包括一臺架機構和一固定在所述臺架機構內的底部的壓力油缸，所述壓力油缸的上方依次由下往上固定設置一受力傳感器和一剛度加強座，所述剛度加強座和所述臺架機構內的上部之間夾緊一模擬浮動球閥；一位移測量儀，固定設置於所述臺架機構上，用於測試所述模擬浮動球閥的閥座在裝配過程中的變形量；一角度測量儀，固定設置於所述模擬浮動球閥的閥球上，用於測試所述閥球的轉動角度與轉動時間的關係。
2.如權利要求1所述的浮動球閥閥座測試裝置，其特徵在於，所述臺架機構包括一頂座、一底座和四根支柱，四根所述支柱的一端分別垂直固定於所述底座，且四根所述支柱的另一端分別垂直固定於所述頂座，使得所述頂座位於所述底座上方，形成一中空的框架結構。
3.如權利要求2所述的浮動球閥閥座測試裝置，其特徵在於，所述剛度加強座的上表面為凹型表面，所述模擬浮動球閥的下端嵌設於所述凹型表面內，且上端頂住所述頂座，使得所述模擬浮動球閥夾緊於所述剛度加強座和所述頂座之間。
4.如權利要求3所述的浮動球閥閥座測試裝置，其特徵在於，所述模擬浮動球閥還包括一上模擬法蘭座、一上測試閥座、一下模擬法蘭座和一下測試閥座，所述上模擬法蘭座和所述上測試閥座依次上下夾緊於所述閥球和所述頂座之間；所述下測試閥座和所述下模擬法蘭座依次上下夾緊於所述閥球和所述剛度加強座之間。
5.如權利要求4所述的浮動球閥閥座測試裝置，其特徵在於，所述閥球的內腔固定設置一閥球內腔支座，所述閥球內腔支座內固定連接一延伸至所述閥球外側的扭矩加載杆。
6.如權利要求5所述的浮動球閥閥座測試裝置，其特徵在於，所述閥球內腔支座螺栓連接在所述閥球內腔內，所述扭矩加載杆螺栓連接於所述閥球內腔支座內。
7.如權利要求2所述的浮動球閥閥座測試裝置，其特徵在於，所述位移測量儀固定設置於所述頂座、所述底座或所述四根支柱中的任意一根上。
8.如權利要求2所述的浮動球閥閥座測試裝置，其特徵在於，所述壓力油缸螺栓連接於所述底座的中間位置。
9.如權利要求1-8任意一項所述的浮動球閥閥座測試裝置，其特徵在於，所述壓力油缸、所述受力傳感器、所述剛度加強座及所述模擬浮動球閥由下至上疊加後的整體垂直位於所述臺架機構內的中間位置。
專利摘要本實用新型公開了一種浮動球閥閥座測試裝置，所述裝置包括一臺架機構和一固定在所述臺架機構內的底部的壓力油缸，所述壓力油缸的上方依次由下往上固定設置一受力傳感器和一剛度加強座，所述剛度加強座和所述臺架機構內的上部之間夾緊一模擬浮動球閥；一位移測量儀，固定設置於所述臺架機構上，用於測試所述模擬浮動球閥的閥座在裝配過程中的變形量；一角度測量儀，固定設置於所述模擬浮動球閥的閥球上，用於測試所述閥球的轉動角度與轉動時間的關係。本實用新型簡化了浮動球閥結構，易於操作，便於使用者驗收所要更換的閥座是否滿足閥門的使用要求。特別適用於無法獲得實際閥門內部介質壓力和密封條件的情況。
文檔編號G01B21/32GK202074960SQ20112012925
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者萬松, 劉長軍, 姜凱華, 張靜, 塗家彬, 熊信文, 田碩, 談建平, 軒福貞 申請人:華東理工大學