一種高壓氣密性試驗方法
【專利摘要】本發明公開了一種高壓氣密性試驗方法，用于對高壓密封系統的高壓氣密封性進行定量檢測，其中通過往高壓罐中充入一定的檢測用氣體，再持續地向高壓罐中注水，可使得檢測系統內的氣體壓力達到試驗的要求，對該狀況下高壓密封系統泄漏出的檢測用氣體進行定量檢測，便可獲知相應試驗工況下高壓密封系統的密封泄漏量。根據該定量檢測結果，不僅可對密封件設計泄漏率進行驗證，從而驗證密封件設計的合理性和安全性，而且可用于變工況條件下的泄漏量檢測，進而可得到密封件的工況條件與泄漏量之間的對應關系，從而可確定密封件工作條件下的泄漏量，為密封件以及密封件的連接部件等設計提供精確地數據支持。
【專利說明】[0001] 一種高壓氣密性試驗方法
【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種高壓氣密性試驗方法。
[0003]
【背景技術】
[0004] 在核電、火電、能源等工業部門的設備及管線法蘭之間通常需要密封而形成密封 的壓力系統。對于壓力系統來說，泄漏是絕對的，而不漏則是相對的，只要系統的密封泄漏 量滿足環保、安全以及經濟性等因素決定的最大允許泄漏率指標，則可認為系統是不漏的。 目前，對密封的可靠性檢測有兩種方式，一種是高壓水壓試驗，這種方法只能進行定性檢 測，一般只能采用目視檢查泄漏與否；另一種方法時采用低壓氣體，如氦氣、氮氣等，進行低 壓泄漏率定量檢測，盡管這種方法可以實現定量檢查，但無法在高壓工況下進行泄漏量的 定量檢測。因此，對密封件在高壓狀態下的密封泄漏量進行定量檢測，以解決目前密封可靠 性的檢測問題，也成為壓力系統密封是否有效的關鍵技術。
[0005]
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是克服現有技術的缺點，提供一種高壓氣密性試驗方法。
[0007] 為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種高壓氣密性試驗方法，待檢測的 高壓密封系統具有封閉的壓力容腔，所述壓力容腔通過周向呈閉合狀的密封件密封設置， 所述檢測方法包括如下步驟： (1) 設置檢測系統，所述檢測系統包括具有封閉內腔的高壓罐、用于向所述高壓罐中充 入檢測用氣體的儲氣裝置、用于向所述高壓罐中注入水的供水裝置，所述高壓罐的頂部與 底部分別開設有與所述封閉內腔相連通的上氣液口與下氣液口，所述下氣液口處連接有帶 排水閥的排水管，所述上氣液口處連接有帶控制閥的檢漏管，所述壓力容腔具有與其相連 通且位于相異兩側的入口與出口，所述檢漏管連接在所述入口處，所述出口處通過閥門可 開啟或關閉設置，其中所述儲氣裝置中所述檢測用氣體選用不溶或難溶于水且不易使所述 密封件氧化失效的氣體； (2) 排空所述檢測系統中的空氣：關閉所述排水閥且在所述儲氣裝置非供氣狀態時，打 開所述控制閥與所述閥門，通過所述供水裝置向所述檢測系統中注水，直至所述閥門的閥 口處持續有水流出時關閉所述閥門與所述控制閥，所述供水裝置停止工作； (3 )向所述高壓罐內充入檢測用氣體：開啟所述排水閥，并通過所述儲氣裝置向所述高 壓罐中充入所述檢測用氣體，待所述高壓罐中的液位降低至設定液位高度后關閉所述排水 閥； (4)持續向所述高壓罐內充入檢測用氣體，直至所述高壓罐內氣體壓力上升至設定值， 所述儲氣裝置停止向所述高壓罐充氣； (5) 打開所述控制閥，并通過所述供水裝置向所述高壓罐中注水增壓，直至所述檢測系 統內的壓力達到設定的檢測壓力值時，所述供水裝置停止供水； (6) 關閉所述控制閥，通過泄漏率檢測系統對所述壓力容腔經所述密封件處泄漏出的 檢測用氣體進行定量檢測。
[0008] 優選地，所述排水管的排水口沿堅直方向高于所述高壓罐的最頂部。
[0009] 優選地，所述檢測用氣體為氮氣或氦氣。
[0010] 優選地，所述供水裝置包括水箱、連接在所述水箱與所述高壓罐之間且用于將所 述水箱中的水供入所述高壓罐的高壓泵。
[0011] 優選地，所述檢測系統還包括用于檢測所述高壓罐中液位狀態的水位計，所述步 驟（3 )中，通過所述水位計觀測所述高壓罐內的液位。
[0012] 優選地，所述檢測系統還包括用于檢測所述高壓罐中氣體壓力數值的第一壓力 表，所述步驟（4)中，通過所述第一壓力表監測所述壓力罐內的氣體壓力數值；所述檢漏管 上還設有用于檢測通入所述壓力容腔中氣體壓力數值的第二壓力表，所述步驟（5)、所述步 驟（6)中，通過所述第二壓力表檢測所述壓力容腔中的氣體壓力數值。
[0013] 優選地，待檢測的所述高壓密封系統中，所述密封件的外側周部還環設有外密封 圈，所述密封件、所述外密封圈及所述高壓密封系統之間形成密閉的可收集經所述壓力容 腔泄漏出的氣體的引漏腔，所述泄漏率檢測系統與所述引漏腔相連。
[0014] 進一步地，待檢測的所述高壓密封系統包括具有中空內腔的兩個連接件、密封連 接在兩個所述連接件之間的所述密封件，所述密封件與所述連接件的所述中空內腔之間構 成所述壓力容腔。
[0015] 優選地，在所述步驟（5 )中，如若所述高壓罐中液位較高而所述檢測系統內的氣體 量不足，則對所述檢測系統卸壓，然后重復所述步驟（3)與步驟（4)，再繼續所述步驟（5)。
[0016] 優選地，所述步驟（6)中，對所述壓力系統保壓至設定時間，保壓過程中通過所述 泄漏率檢測系統來定量檢測泄漏出的檢測用氣體。
[0017] 由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明的高壓 氣密性試驗方法，用于對高壓密封系統的高壓氣密封性進行定量檢測，其中通過往高壓罐 中充入一定的檢測用氣體，再持續地向高壓罐中注水，可使得檢測系統內的氣體壓力達到 試驗的要求，對該狀況下高壓密封系統泄漏出的檢測用氣體進行定量檢測，便可獲知相應 試驗工況下高壓密封系統的密封泄漏量，從而對密封件的高壓氣密封性進行定量。
[0018] 該檢測方法與相應的檢測系統可適用于核電、火電、能源等工業部門高壓氣密封 系統中密封泄漏量的定量檢測。根據該定量檢測結果，不僅可對密封件設計泄漏率進行驗 證，從而驗證密封件設計的合理性和安全性，而且可用于變工況條件下(溫度、壓力、介質等 發生變化）的泄漏量檢測，進而可得到密封件的工況(溫度、壓力、介質等）條件與泄漏量之 間的對應關系，從而可確定密封件工作條件下的泄漏量，為密封件以及密封件的連接部件 等設計提供精確地數據支持。
[0019]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 附圖1為本發明中檢測系統的結構示意圖； 附圖2為檢測系統中泄漏率檢測系統的另一種連接方式的原理圖。
[0021] 其中：1、高壓罐；11、上氣液口；12、下氣液口；13、第一壓力表；14、排水閥；15、備 用閥；2、儲氣裝置；21、儲氣罐；22、閥門；3、供水裝置；31、水箱；32、高壓泵；33、閥門；4、水 位計；5、高壓密封系統；51、密封件；52、連接件；53、閥門；54、引漏腔；55、外密封圈；6、泄 漏率檢測系統；7、排水管；71、排水閥；8、檢漏管；81、控制閥；82、第二壓力表。
[0022]
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和本發明的較佳實施例來對本發明的技術方案作進一步的闡述。
[0024] 檢測前，先設置檢測系統，參見圖1所示為本實施例中采用的檢測系統。待檢測的 高壓密封系統5具有封閉的壓力容腔，該壓力容腔通過周向呈閉合狀的密封件51密封設 置，該壓力容腔通常是處于充盈有高壓氣體的環境下工作。此處，該高壓密封系統5包括具 有中空內腔的兩個連接件52 (如壓力容器或法蘭)，密封件51密封連接在這兩個連接件5 之間，這樣，密封件51與連接件52的中空內腔之間即形成該高壓密封系統5的壓力容腔。 檢測壓力容腔經密封件51處的泄漏量，即可對相應工況下密封件51的氣密封性進行定量 檢測。
[0025] 參見圖1所示，該檢測系統包括具有封閉內腔的高壓罐1、用于向高壓罐1中充入 檢測用氣體的儲氣裝置2、用于向高壓罐1中注入水的供水裝置3,儲氣裝置1包括儲存有 檢測用氣體的儲氣罐21、設于儲氣罐21出氣口處的閥門22,儲氣罐2中儲存的檢測用氣體 為不溶或難溶于水且不易使密封件51氧化或腐蝕失效的氣體，通常可采用氦氣或氮氣等 氣體。高壓罐1上用于通入檢測用氣體的進氣口可開設在高壓罐1的上部。供水裝置3包 括盛放有水的水箱31、用于將水箱31中的水供入高壓罐1中的高壓泵32,設于高壓罐1與 高壓泵32之間的閥門33,高壓罐1上用于注水的注水口可開設在高壓罐1的下部。高壓罐 1上還連接有用于檢測高壓罐1內液位的水位計4。
[0026] 高壓罐1的頂部開設有上氣液口 11、高壓罐1的底部開設有下氣液口 12,該上氣 液口 11與下氣液口 12均與高壓罐1的封閉內腔相連通。下氣液口 12處連接有帶排水閥 71的排水管7,該排水管7的排水口沿堅直方向應高于高壓罐1的最頂部。上氣液口 11處 連接有帶控制閥81的檢漏管8,該檢漏管8的另一端通入待檢測的高壓密封系統5的壓力 容腔中。該壓力容腔具有與其相連通且位于相異兩側的入口與出口，檢漏管8的上述另一 端即連接在該入口處，壓力容腔的上述出口處設于閥門53,通過閥門53來將該出口開啟或 關閉。上氣液口 11處還設有第一壓力表13,用于檢測高壓罐1內氣體的壓力數值；檢漏管 8上還設有用于檢測通入壓力容腔中氣體壓力數值的第二壓力表82,該第二壓力表82位于 控制閥81與壓力容腔的入口之間。高壓罐1的底部還設有放空閥14以用于完成檢測后對 其內液體的放空，高壓罐1的頂部還設有備用閥15,以用于排出高壓罐1中的氣體。
[0027] 該檢測系統還包括用于對壓力容腔中經密封件51處泄漏出的氣體進行定量檢測 的泄漏率檢測系統6。檢測時可采用圖1所示的方法，將高壓密封系統5整個的置于一封 閉空間內，然后再通過泄漏率檢測系統6檢測該封閉空間內檢測用氣體的變化量。也可以 直接檢測密封件51周圍環境中檢測用氣體的濃度變化量，從而獲取高壓密封系統5的泄漏 量，采用該種檢測方法時應盡可能地靠近密封件51進行檢測。
[0028] 此外，還可以采用圖2所示的結構和方法，即在密封件51的外側周部上再環設一 外密封圈55,使得該外密封圈55與密封件51，以及高壓密封系統5的兩連接件52之間形 成密閉的引漏腔54。由于外側的外密封圈55承受的壓力小，在檢測過程中基本無泄漏，檢 測過程中其泄漏量可忽略不計。壓力容腔內經密封件51泄漏出的檢測用氣體便全部進入 該引漏腔54中，將泄漏率檢測系統6與該引漏腔54相連，即可對泄露出的檢測用氣體進行 定量檢測。
[0029] 高壓試驗檢測時，首先打開閥門33、控制閥81以及閥門53,并使得閥門22、排水閥 71、放空閥14、備用閥15均處于關閉狀態，通過高壓泵32向該檢測系統中注滿水，從而將系 統中的空氣排干凈，直至閥門53的出口處持續流水時停止注水，關閉閥門33、控制閥81以 及閥門53。
[0030] 打開排水閥71，同時打開閥門22,通過儲氣罐21向高壓罐1中注入檢測用氣體 (如氦氣或氮氣)，使得系統內的水逐漸從排水管7中排出，通過水位計4觀測高壓罐1中的 液位狀況，直至高壓罐1中排出一大部分水或接近全部的水時關閉閥門71。此外，上述排水 過程中應避免外部空氣進入系統中。繼續向高壓罐1中注入檢測用氣體，使得高壓罐1中 的氣體壓力逐漸上升直至其達到設定值，通過第一壓力表13即可檢測該壓力值，待第一壓 力表13上觀測到的壓力數值一即高壓罐1內的氣體壓力值達到設定值后，關閉閥門22停 止注入檢測用氣體，上述過程主要是為了讓高壓罐1中充入足夠量的檢測用氣體，以利于 后續的泄漏檢測。
[0031] 打開閥門33,同時打開控制閥81，通過高壓泵32向高壓罐1中注水增壓，從而壓 縮高壓罐1上部的氣體，高壓罐1中的檢測用氣體通過檢漏管8進入壓力容腔中而使得壓 力容腔中充盈高壓的檢測用氣體。通過不斷注水將檢測系統內的壓力加至試驗要求的檢測 壓力值后，關閉閥門33停止向高壓罐1中供水。
[0032] 為保證高壓密封系統5中密封件51保持在氣態的環境下以避免影響檢測精度，因 此需要避免高壓罐1中的水量過多以防止水進入高壓密封系統5中。在上述試驗過程中， 如若高壓罐1中的液位較高而檢測系統內的氣體量不足，造成水進入高壓密封系統5中時， 說明在上述給高壓罐1注入的檢測氣體量不夠，這時需對系統卸壓后，重新向高壓罐1中充 入檢測用氣體并向高壓罐1中注水進行加壓，即重新進行試驗。
[0033] 待檢測系統內的壓力加至試驗要求的檢測壓力值后，此時可根據試驗要求，可以 關閉控制閥81將系統部分隔離而對壓力容腔進行保壓，或者打開控制閥81和閥門33而對 壓力容腔再進行補壓。在上述補壓、保壓過程中通過泄漏率檢測系統6來檢測壓力容腔經 密封件51泄漏出的檢測用氣體的量，即可獲得相應試驗工況下高壓密封系統5的密封泄漏 量。待檢測結束后，打開放空閥14及閥門53、控制閥81，可對該檢測系統卸壓。
[0034] 綜上，采用本發明的高壓氣密性試驗方法，可方便地對高壓密封系統5的氣密封 泄漏量進行定量檢測，可即時地獲知相應試驗工況下高壓密封系統5的密封泄漏量，從而 對密封件的高壓氣密封性進行定量檢測。該檢測系統以及相應的檢測方法可適用于核電、 火電、能源等工業部門的高壓氣密封系統的密封泄漏量的定量檢測。根據該定量檢測結 果，不僅可對密封件設計泄漏率進行驗證，從而驗證密封件設計的合理性和安全性，而且可 用于變工況條件下(溫度、壓力、介質等發生變化）的泄漏量檢測，進而可得到密封件的工況 (溫度、壓力、介質等）條件與泄漏量之間的對應關系，從而可確定密封件工作條件下的泄漏 量，為密封件以及密封件的連接部件等設計提供精確地數據支持。
[0035] 上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人 士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明 精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種高壓氣密性試驗方法，待檢測的高壓密封系統具有封閉的壓力容腔，所述壓力 容腔通過周向呈閉合狀的密封件密封設置，其特征在于，所述檢測方法包括如下步驟： (1) 設置檢測系統，所述檢測系統包括具有封閉內腔的高壓罐、用于向所述高壓罐中充 入檢測用氣體的儲氣裝置、用于向所述高壓罐中注入水的供水裝置，所述高壓罐的頂部與 底部分別開設有與所述封閉內腔相連通的上氣液口與下氣液口，所述下氣液口處連接有帶 排水閥的排水管，所述上氣液口處連接有帶控制閥的檢漏管，所述壓力容腔具有與其相連 通且位于相異兩側的入口與出口，所述檢漏管連接在所述入口處，所述出口處通過閥門可 開啟或關閉設置，其中所述儲氣裝置中所述檢測用氣體選用不溶或難溶于水且不易使所述 密封件氧化失效的氣體； (2) 排空所述檢測系統中的空氣：關閉所述排水閥且在所述儲氣裝置非供氣狀態時，打 開所述控制閥與所述閥門，通過所述供水裝置向所述檢測系統中注水，直至所述閥門的閥 口處持續有水流出時關閉所述閥門與所述控制閥，所述供水裝置停止工作； (3 )向所述高壓罐內充入檢測用氣體：開啟所述排水閥，并通過所述儲氣裝置向所述高 壓罐中充入所述檢測用氣體，待所述高壓罐中的液位降低至設定液位高度后關閉所述排水 閥； (4) 持續向所述高壓罐內充入檢測用氣體，直至所述高壓罐內氣體壓力上升至設定值， 所述儲氣裝置停止向所述高壓罐充氣； (5) 打開所述控制閥，并通過所述供水裝置向所述高壓罐中注水增壓，直至所述檢測系 統內的壓力達到設定的檢測壓力值時，所述供水裝置停止供水； (6) 關閉所述控制閥，通過泄漏率檢測系統對所述壓力容腔經所述密封件處泄漏出的 檢測用氣體進行定量檢測。
2. 根據權利要求1所述的一種高壓氣密性試驗方法，其特征在于：所述排水管的排水 口沿堅直方向高于所述高壓罐的最頂部。
3. 根據權利要求1所述的一種高壓氣密性試驗方法，其特征在于：所述檢測用氣體為 氮氣或氦氣。
4. 根據權利要求1所述的一種高壓氣密性試驗方法，其特征在于：所述供水裝置包括 水箱、連接在所述水箱與所述高壓罐之間且用于將所述水箱中的水供入所述高壓罐的高壓 栗。
5. 根據權利要求1所述的一種高壓氣密性試驗方法，其特征在于：所述檢測系統還包 括用于檢測所述高壓罐中液位狀態的水位計，所述步驟（3)中，通過所述水位計觀測所述高 壓罐內的液位。
6. 根據權利要求1所述的一種高壓氣密性試驗方法，其特征在于：所述檢測系統還包 括用于檢測所述高壓罐中氣體壓力數值的第一壓力表，所述步驟（4)中，通過所述第一壓力 表監測所述壓力罐內的氣體壓力數值；所述檢漏管上還設有用于檢測通入所述壓力容腔中 氣體壓力數值的第二壓力表，所述步驟（5)、所述步驟（6)中，通過所述第二壓力表檢測所 述壓力容腔中的氣體壓力數值。
7. 根據權利要求1所述的一種高壓氣密性試驗方法，其特征在于：待檢測的所述高壓 密封系統中，所述密封件的外側周部還環設有外密封圈，所述密封件、所述外密封圈及所述 高壓密封系統之間形成密閉的可收集經所述壓力容腔泄漏出的氣體的引漏腔，所述泄漏率 檢測系統與所述引漏腔相連。
8. 根據權利要求7所述的一種高壓氣密性試驗方法，其特征在于：待檢測的所述高壓 密封系統包括具有中空內腔的兩個連接件、密封連接在兩個所述連接件之間的所述密封 件，所述密封件與所述連接件的所述中空內腔之間構成所述壓力容腔。
9. 根據權利要求1所述的一種高壓氣密性試驗方法，其特征在于：在所述步驟（5)中， 如若所述高壓罐中液位較高而所述檢測系統內的氣體量不足，則對所述檢測系統卸壓，然 后重復所述步驟（3 )與步驟（4)，再繼續所述步驟（5 )。
10. 根據權利要求1所述的一種高壓氣密性試驗方法，其特征在于：所述步驟（6)中，對 所述壓力系統保壓至設定時間，保壓過程中通過所述泄漏率檢測系統來定量檢測泄漏出的 檢測用氣體。
【文檔編號】G01M3/26GK104122049SQ201410384178
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】馬志剛, 韓嘉興, 毛華平, 朱建強, 馬少騁 申請人:蘇州寶驊機械技術有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
