一种用于高压钢管的外紧式密封试压工装的制作方法

1.本发明涉及试压技术领域，具体涉及一种用于高压钢管的外紧式密封试压工装。


背景技术：

2.压力试验，是对军工、石油化工设备进行原材料复验和检验设备制造质量最有效的手段，也是检验设备承压能力最主要的方法。钢管是高压军工、石化设备与其它设备相连接最主要的元件之一。高压军工、石化设备中钢管的试压，是采用工装，将钢管的端部封住，向钢管里面注入水，打压并保持压力，检查设备是否发生明显变形，泄漏等。
3.到目前为止，国内高压钢管的试压工装主要有三种型式，第一、管端夹紧式；第二、焊接盲板式；第三、外焊卡板式，采用螺栓压紧盲板密封。上述三种型式的试压工装都有其不可避免的缺陷。其中，管端夹紧式：工装复杂，劳动效率低；对于细长钢管，在夹紧力的作用下，钢管轴向受力，容易出现失稳、弯曲和折断的现象，且密封性能差，对于大于10mpa实验压力的钢管，容易发生泄漏，不能保压。焊接盲板式：在钢管端部焊接肓板时，会产生热影响区，因此需要在采购管的时候，要预留一段余长，待水压试验结束后，再将管子余长割去，浪费材料，费时费力；外焊卡板式：工装复杂，浪费材料，劳动效率低，重复使用率低，焊接影响钢管的性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种用于高压钢管的外紧式密封试压工装。
5.本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
6.一种用于高压钢管的外紧式密封试压工装，包括：
7.芯轴，所述芯轴安装在端板上，且芯轴内设有与高压钢管内腔相连通的第一注水通道；
8.滑套，所述滑套滑动套设在芯轴上，可将芯轴与高压钢管进行密封连接；
9.所述滑套内设有用于与高压钢管密封的第一密封结构以及用于与芯轴密封的第二密封结构。
10.进一步地，所述端板设有两个，且分别位于高压钢管的两端，两个所述端板相对靠近的一侧的两端通过连接杆连接，两个端板上均安装有芯轴，且芯轴上滑动套设有滑套。
11.进一步地，所述滑套内侧设有滑动套设在芯轴上的凸出环，所述第一密封结构与第二密封结构分别安装在凸出环的两侧。
12.进一步地，所述第一密封结构与第二密封结构均包括依次远离凸出环的高压密封圈、高压挡圈、压块以及压紧螺套。
13.进一步地，两个所述高压密封圈相对靠近凸出环的一侧开设有u形环槽。
14.进一步地，所述第一密封结构中的压块上设有导向缺口。
15.进一步地，两个所述压紧螺套分别位于滑套的两端，且与滑套的内壁螺纹连接。
16.进一步地，所述端板内设有与芯轴内的第一注水通道连通的第二注水通道。
17.进一步地，所述滑套通过第二支架滑动安装在端板上，所述第二支架与驱动装置的伸缩端连接，所述驱动装置通过第一支架安装在端板远离芯轴的一侧上。
18.进一步地，所述第二支架包括与驱动装置的伸缩端连接的连接板，所述连接板的两端通过第二支杆贯穿端板与滑套连接，所述第二支杆与端板之间滑动连接。
19.与现有技术相比，本发明提供了一种用于高压钢管的外紧式密封试压工装，具备以下有益效果：
20.本发明通过驱动装置驱动滑套在芯轴上滑动，通过第一密封结构和第二密封结构实现对芯轴与高压钢管的接触处进行高压密封，具体通过高压密封圈上的u形环槽，通过高压水提供的压力将u形环槽向两边进行挤压，使得高压密封圈变形，对高压钢管的外表面、芯轴的外表面以及滑套的内壁进行密封，达到密封效果。使用本发明时，将该外紧式密封试压工装外套于高压钢管的外表面上，通过滑套内设的第一密封结构和第二密封结构，实现其紧密密封。本发明与现有技术相比，具有密封效果好、结构简单、设计巧妙、便于制作和操作、装拆方便的特点。
附图说明
21.图1是本发明的结构示意图；
22.图2是图1中a处的放大结构示意图。
23.图中标记:1、驱动装置；2、端板；3、芯轴；4、滑套；41、凸出环；5、连接杆；6、高压钢管；7、第一密封结构；71、高压密封圈；711、u形环槽；72、高压挡圈；73、压块；74、压紧螺套；75、导向缺口；8、第二密封结构；9、第一支架；91、安装板；92、第一支杆；10、第二支架；101、连接板；102、第二支杆；11、第一注水通道；12、第二注水通道。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
25.本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
26.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.本发明实施例提供了一种用于高压钢管的外紧式密封试压工装，参照图1和图2，包括：芯轴3以及滑套4，所述芯轴3安装在端板2上，且芯轴3内设有与高压钢管6内腔相连通的第一注水通道11，所述滑套4滑动套设在芯轴3上，可将芯轴3与高压钢管6进行密封连接，所述滑套4内设有用于与高压钢管6密封的第一密封结构7以及用于与芯轴3密封的第二密封结构8。
30.具体地，芯轴3与滑套4的外形相同，在本实施例中，芯轴3与滑套4呈圆筒状；通过第一密封结构7对高压钢管6进行高压密封，第一密封结构7能够滑动套设于芯轴3或高压钢管6上；通过第二密封结构8对芯轴3进行高压密封，第二密封结构8能够滑动套设于芯轴3上。
31.参照图1，在本实施例中，所述端板2设有两个，且分别位于高压钢管6的两端，两个所述端板2相对靠近的一侧的两端通过连接杆5连接，两个端板2上均安装有芯轴3，且芯轴3上滑动套设有滑套4。
32.通过端板2和连接杆5为本装置提供固定的主体结构，方便对高压钢管6进行试压，具体地，端板2与连接杆5之间通过螺钉进行连接；两个端板2相对靠近的一侧均安装有芯轴3。
33.参照图1和图2，在本实施例中，高压钢管6的长度略小于两个芯轴3之间的距离，高压钢管6的直径与芯轴3的直径相同；滑套4与芯轴3的轴线相同。
34.参照图2，在本实施例中，所述滑套4内侧设有滑动套设在芯轴3上的凸出环41，所述第一密封结构7与第二密封结构8分别安装在凸出环41的两侧。
35.参照图2，在本实施例中，所述第一密封结构7与第二密封结构8均包括依次远离凸出环41的高压密封圈71、高压挡圈72、压块73以及压紧螺套74。
36.其中，参照图2，在本实施例中，两个所述高压密封圈71相对靠近凸出环41的一侧开设有u形环槽711，通过高压水提供的压力将u形环槽711向两边进行挤压，使得高压密封圈71变形，对高压钢管6的外表面、芯轴3的外表面以及滑套4的内壁进行密封，达到密封效果。
37.具体地，高压密封圈71采用hpu(高强度聚氨酯)材料整体成型加工完成，高压挡圈72采用pom(聚氧化聚甲醛)材料整体成型加工完成。
38.高压挡圈72为高压密封圈71提供支撑保护，使得高压密封圈71寿命更长以及密封效果更好。
39.参照图2，在本实施例中，所述第一密封结构7中的压块73上设有导向缺口75。
40.第一密封结构7中的压块73远离滑套4的一侧前端设有导向缺口75，为高压钢管6的插入提供导向作用，高压钢管6的中心与芯轴3的中心有偏差时，仍能插入到滑套4中。
41.参照图2，在本实施例中，两个所述压紧螺套74分别位于滑套4的两端，且与滑套4的内壁螺纹连接。
42.具体地，压紧螺套74使得压块73能够通过高压挡圈72对高压密封圈71进行预压紧，使得在建压初期(水压低的时候)高压密封圈71未在水压作用下变形时也能起到密封作用。
43.芯轴3、滑套4均采用3cr13(不锈钢)材料制作，滑套4内的高压密封圈71、高压挡圈
72以及压块73均可采用间隙配合的装配方式装配；芯轴3与第一密封结构7和第二密封结构8可采用间隙配合的装配方式装配。
44.参照图1和图2，在本实施例中，所述端板2内设有与芯轴3内的第一注水通道11连通的第二注水通道12，第二注水通道12的一端贯穿端板2，另一端与第一注水通道11相连通。
45.参照图1和图2，在本实施例中，所述滑套4通过第二支架10滑动安装在端板2上，所述第二支架10与驱动装置1的伸缩端连接，所述驱动装置1通过第一支架9安装在端板2远离芯轴3的一侧上。
46.通过驱动装置1驱动滑套4在芯轴3上滑动；具体地，驱动装置1可以为气缸、电动缸或者液压缸；两个驱动装置1分别安装在两个端板2相对远离的一侧上。
47.其中，参照图1和图2，在本实施例中，第一支架9包括与驱动装置1连接的安装板91，安装板91两端通过第一支杆92与端板2连接。
48.具体地，安装板91上通过螺栓穿过第一支杆92内部与端板2连接，方便安装拆卸。
49.参照图1和图2，在本实施例中，所述第二支架10包括与驱动装置1的伸缩端连接的连接板101，所述连接板101的两端通过第二支杆102贯穿端板2与滑套4连接，所述第二支杆102与端板2之间滑动连接。
50.具体地，连接板101上设有接头，驱动装置1的伸缩端通过连接螺母与接头连接，驱动连接板101移动，连接板101上通过螺栓穿过第二支杆102内部与滑套4连接，方便安装拆卸，第二支杆102的一端与连接板101连接，另一端贯穿端板2与滑套4连接，第二支杆102起到导向稳定的作用。
51.工作原理：使用时，通过其他顶升装置或人工将高压钢管6放置在两个芯轴3之间，启动其中一个驱动装置1，驱动装置1的伸缩端带动连接板101缓慢匀速移动，从而带动第二支杆102移动，进而带动滑套4沿芯轴3轴向方向移动，通过第一密封结构7的压块73将高压钢管6的一端导向插入滑套4中，直到滑套4的凸出环41位于芯轴3与高压钢管6端面的接触处，此时第一密封结构7位于滑套4与高压钢管6之间，第二密封结构8位于滑套4与芯轴3之间，此时，启动另外一个驱动装置1，同样带动连接板101缓慢匀速移动，最终将高压钢管6的另一端导向插入滑套4中，直到滑套4的凸出环41位于芯轴3与高压钢管6端面的接触处，此时，夹持高压钢管6的工作完成，通过端板2内的第二注水通道12和芯轴3内的第一注水通道11，对高压钢管6进行注水试压，通过高压水提供的压力将u形环槽711向两边进行挤压，使得高压密封圈71变形，对高压钢管6的外表面、芯轴3的外表面以及滑套4的内壁进行密封，达到密封效果；
52.试压检测完成后，通过两端的驱动装置1，带动滑套4移动回初始位置，此时，拆卸完成；在拆卸过程中，由于滑套4与高压钢管6之间存在一定的摩擦力，滑套4会带动高压钢管6一起移动，由于芯轴3限制了高压钢管6的移动距离，因此，拆卸也比较方便。
53.使用本发明时，将该外紧式密封试压工装外套于高压钢管6的外表面上，通过滑套4内设的第一密封结构7和第二密封结构8，实现其紧密密封。本发明与现有技术相比，具有密封效果好、结构简单、设计巧妙、便于制作和操作、装拆方便的特点。
54.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
55.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显
然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。

技术特征：
1.一种用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，包括：芯轴(3)，所述芯轴(3)安装在端板(2)上，且芯轴(3)内设有与高压钢管(6)内腔相连通的第一注水通道(11)；滑套(4)，所述滑套(4)滑动套设在芯轴(3)上，可将芯轴(3)与高压钢管(6)进行密封连接；所述滑套(4)内设有用于与高压钢管(6)密封的第一密封结构(7)以及用于与芯轴(3)密封的第二密封结构(8)。2.根据权利要求1所述的用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，所述端板(2)设有两个，且分别位于高压钢管(6)的两端，两个所述端板(2)相对靠近的一侧的两端通过连接杆(5)连接，两个端板(2)上均安装有芯轴(3)，且芯轴(3)上滑动套设有滑套(4)。3.根据权利要求2所述的用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，所述滑套(4)内侧设有滑动套设在芯轴(3)上的凸出环(41)，所述第一密封结构(7)与第二密封结构(8)分别安装在凸出环(41)的两侧。4.根据权利要求3所述的用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，所述第一密封结构(7)与第二密封结构(8)均包括依次远离凸出环(41)的高压密封圈(71)、高压挡圈(72)、压块(73)以及压紧螺套(74)。5.根据权利要求4所述的用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，两个所述高压密封圈(71)相对靠近凸出环(41)的一侧开设有u形环槽(711)。6.根据权利要求4所述的用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，所述第一密封结构(7)中的压块(73)上设有导向缺口(75)。7.根据权利要求4所述的用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，两个所述压紧螺套(74)分别位于滑套(4)的两端，且与滑套(4)的内壁螺纹连接。8.根据权利要求2所述的用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，所述端板(2)内设有与芯轴(3)内的第一注水通道(11)连通的第二注水通道(12)。9.根据权利要求2所述的用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，所述滑套(4)通过第二支架(10)滑动安装在端板(2)上，所述第二支架(10)与驱动装置(1)的伸缩端连接，所述驱动装置(1)通过第一支架(9)安装在端板(2)远离芯轴(3)的一侧上。10.根据权利要求9所述的用于高压钢管的外紧式密封试压工装，其特征在于，所述第二支架(10)包括与驱动装置(1)的伸缩端连接的连接板(101)，所述连接板(101)的两端通过第二支杆(102)贯穿端板(2)与滑套(4)连接，所述第二支杆(102)与端板(2)之间滑动连接。

技术总结
本发明公开了一种用于高压钢管的外紧式密封试压工装，包括芯轴和滑套，芯轴安装在端板上，且芯轴内设有与高压钢管内腔相连通的第一注水通道，滑套滑动套设在芯轴上，可将芯轴与高压钢管进行密封连接，滑套内设有用于与高压钢管密封的第一密封结构以及用于与芯轴密封的第二密封结构。本发明通过滑套内设的第一密封结构和第二密封结构，实现对高压钢管紧密密封，本发明与现有技术相比，具有密封效果好、结构简单、设计巧妙、便于制作和操作、装拆方便的特点。的特点。的特点。


技术研发人员：李文 陈建 邱富彬 胡兴元 李波 曾强 吴家洪
受保护的技术使用者：四川杰特机器有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/10/5