专利名称：一种用于超低温高压密封试验的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于超低温高压密封试验的装置，属于机械加工技术 领域。。
背景技术：
在航空航天、化工等多个工业领域应用的机械装置常需要在超低温、高压 环境中工作。例如，使用高能、无污染的液氢、液氧作为燃料的运载火箭就是 典型的需要在超低温下工作的机械装置。运载火箭上直接和液氢、液氧接触的 燃料贮箱、导管、阀门等结构均需要在超低温下工作。贮箱、导管、阀门等存 在多种形式的连接，可靠的超低温密封材料和密封结构是确保系统安全、正常 工作的关键。
为了选择可靠的密封材料和密封结构，需要开展大量的研究试验。不同材 料由于自身特性不同，其适用的密封结构，可以满足的工作条件(工作温度、 压力)、可以达到的密封效果(漏率)也相差很大。仅仅进行材料物理力学性能 试验，并不能直接反映材料在密封结构中的使用效果。将密封材料和密封结构 结合在一起，同时施加温度、压力等工作条件进行密封试验研究，所取得的数 据对实际应用的指导作用最大。
在超低温环境下进行结构密封性能研究时，如何准确得到密封结构以及密 封件密封面上的应力值，以及如何测量实现密封所需密封面变形情况， 一直是 超低温下密封研究的难题。随着对密封原理研究的深入，要求准确掌握所研究 的密封结构在超低温环境下的密封面应力、变形等参数与结构密封性的关系。 而在现有的密封试验中，所使用的试验装置，在设计密封应力加载时， 一般采 用螺栓连接加载方式对密封结构提供密封力，密封应力的控制只能靠对装配力
矩的控制间接实现，无法得到密封应力的精确值；同时，在试验过程中无法掌握密封面变形情况。无法满足在超低温环境下准确掌握试验的密封结构的密封 面应力、变形等参数与结构密封性的关系。因此，需要设计一套能满足上述要 求的试验用装置。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种能适用于 超低温高压环境，准确掌握试验的密封结构的密封面应力、变形等参数与结构 密封性的关系的试验装置。
本实用新型的技术解决方案是 一种用于超低温高压密封试验的装置，包 括上盖、上压板、导向板、波紋管、护套、定位垫、中套、承压底板、工作介 质入口管嘴和检漏管嘴，上盖和上压板机械连接，上压板和导向板通过导向板
的中心孔导向装配，波紋管和上压板、导向板焊接密封连接，上压板和护套通 过护套的中心孔套装连接，定位垫安装在上压板的定位垫装配孔中，安装密封 试验件时将定位垫压紧；
导向板和波紋管焊接密封连接，导向板和中套通过连接孔和机械连接；中 套和承压底板通过连接孔和机械连接；
工作介质入口管嘴焊接密封在承压底板上，检漏管嘴焊接密封在中套上， 导向板与中套通过中套上的密封槽实现密封；中套与承压底板通过承压底板上 的密封槽实现密封；
承压底板中心位置开轴向气孔，横向位置开横向气孔，轴向气孔、横向气 孔贯通，承压底板上的横向气孔与工作介质入口管嘴的中心孔相通，中套上开 侧向气孔，侧向气孔与检漏管嘴的中心孔相通。
所述的上压板和导向板之间的配合为间隙配合，配合面表面粗糙度优于 0.8,配合关系为g/H~e/H,配合尺寸精度优于8级。
所述的导向板和中套之间的轴向配合为间隙配合，配合面表面粗糙度优于 0.8，配合关系为g/H~e/H,配合尺寸精度优于8级。
所述的上压板和定位垫之间的轴向配合为间隙配合，配合面表面粗糙度优于0.8,配合关系为g/H~e/H，配合尺寸精度优于8级。
所述的中套和承压底板之间的轴向配合为间隙配合，配合面表面粗糙度优
于0.8,配合关系为g/H~e/H,配合尺寸精度优于8级。
所述的承压底板的上表面与下表面平行度优于0.02mm 。
所述的上盖的上表面与上压板的下表面平行度优于0.02mm 。
所述的上压板和导向板的导向配合面与上压板的下表面垂直度优于
0.02mm 。
所述的承压底板上开有多圈连接孔和与之相应的密封槽，密封槽的边缘到 相应的连接孔的孔壁的最小距离不小于5mm。
所述的密封槽的边缘距连接孔的孔壁的最小距离不小于5mm,密封槽的边 缘距连接孔的孔壁的最小距离不小于5mm。
本实用新型与现有技术相比有益效果为
(1 )本实用新型可以通过上盖与专门的密封载荷加载系统装配，用可控的 载荷加载方式对密封部位施加精确的密封力，代替原来的螺栓加载方式，可以 准确地控制加载速度和加载值；
(2 )本实用新型通过可以通过工作介质入口管嘴与专门的密封载荷加载系 统装配，精确测量试验过程中的力值的变化情况，并通过精确测量位移情况而 测量密封面在试验过程中的变形情况，结合工作压力控制系统对系统工作介质 压力的精确调控；
(3) 本实用新型可以通过^f全漏管嘴与专门的密封载荷加载系统装配，实现 在超低温环境下，精确得到密封面应力值、变形值、所能密封的工作介质压力 值等参数；
(4) 本实用新型承压底板上开有多圈连接孔与相应的密封槽，可以满足不 同尺寸下密封件的安装，方便地用一套装置实现对不同密封结构的研究。
图1为本实用新型的整体结构示意6图2为本实用新型上压板的结构示意图； 图3为本实用新型中套的结构示意图； 图4为本实用新型承压底板的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括上盖1、上压板2、导向板3、波紋管4、护 套5、定位垫6、中套7、承压底板8、工作介质入口管嘴9和检漏管嘴10。
上盖1和上压板2机械连接，在本实用新型装入外接加载系统后，外接加 载系统提供的密封载荷加载到上盖1上，再传递到上压板2，并通过上压板2 传递到密封试验件。上盖1的上表面与上压板2的下表面平行度优于0.02mm, 保证将外接加载系统提供的密封载荷加载精确的传递到密封试验件。
上压板2结构如图2所示，其上部与上盖1机械连接，下部通过连接孔14 与密封上试验件机械连接，与密封上试验件的机械连接可以保证密封试验件的 方便更换；同时将上盖1承受的外界密封载荷传递到密封上试验件。定位垫6 安装在上压板2的定位垫装配孔34中，上压板2安装上密封上试验件时将定 位垫6压紧。定位垫6保证上压板2在安装密封上试验件时的对中定位。上压 板2和定位垫6之间的轴向配合为间隙配合，配合面表面粗糙度优于0.8,配 合关系为g/H~e/H (其中g/H、 e/H是轴/孔的配合精度，此处为定位垫/上压板 的配合精度)，配合尺寸精度优于8级，保证上压板2对定位垫6的外径同轴 要求下，通过对定位垫装配孔34的不同加工状态，可以在上压板2连接密封 上试样定位时，调整不同的偏心状态，满足对密封上下试样不同偏心状态密封 测试的要求。
上压板2通过导向板3的中心导向孔装配，导向板3的中心导向孔对上压 板2的滑动起定位导向作用，采用滑动间隙配合。上压板2、导向板3的滑动 配合可以保证上压板2与密封试验上试样连接后，通过上压板2与导向板3之 间的相对移动，保证外加密封载荷有效传递到密封试验件，同时可以实现密封 上试样相对下试样的移动，模拟密封试验件的封闭和打开的不同状态。为保证试验的准确度，在制造中保证上压板2和导向板3的配合面表面粗糙度优于
0.8,配合关系为g/H~e/H (其中g/H、 e/H是轴/孔的配合精度，此处为上压板 /导向板的配合精度)，配合尺寸精度优于8级；上压板2和导向板3的导向配 合面与上压板2的下表面垂直度优于0.02mm 。
波紋管4通过焊接分别与上压板2和导向板3连接，并保证密封，用于保 证装置中上压板2与导向板3之间导向配合面的轴向密封。保护套5与上压板 2通过保护套5的中心孔套装连接，主要用于防止上压板2、导向板3之间相 对运动行程过大而损伤波紋管4。
中套7结构如图3所示，主要用于行程有效的检漏测压腔，并将泄漏信息 传递到外装的检漏系统。检漏管嘴10与中套7通过焊接密封连接，其中心孔 与中套7上侧向气孔19相通，主要用于将密封件泄漏情况传输到外接的检漏 装置。中套7通过检漏管嘴10的标准接口与外界检漏设备机械连接，通过外 接检漏设备，检查试验件密封情况。
导向板3与中套7通过连接孔16、 15机械连接，依靠中套7上的密封槽 21装配密封件实现端面密封，密封槽21的边缘距连接孔15的孔壁的最小距离 不小于5mm;导向板3和中套7之间的轴向配合为间隙配合，配合面表面粗糙 度优于0.8,配合关系为g/H~e/H (其中g/H、 e/H是轴/孔的配合精度，此处为 导向板/中套的配合精度)，配合尺寸精度优于8级。
承压底板8结构如图4所示，主要用于承载装置所受的压力，以及向密封 试验件传递密封试验介质。承压底板8和中套7通过连接孔12与13机械连接， 通过承压底板8上的密封槽22实现两者的端面密封。保证装置上下各装配件 的同轴度传递，中套7和承压底板8之间的轴向配合为间隙配合，配合面表面 粗糙度优于0.8,配合关系为g/H e/H (其中g/H、 e/H是轴/孔的配合精度，此 处为中套/承压底板的配合精度)，配合尺寸精度优于8级。
承压底板8的上平面加工有多圈连接孔11和与之相应的密封槽23，适应 不同尺寸密封下试验的需要，连接孔11和密封槽23的数量可根据实际测试的需要确定。承压底板8通过连接孔11与密封下试验件机械连接，通过更换、装
配不同的试验件，可以实现对不同密封结构密封性能试验。密封槽23的边缘 到相应的连接孔11的孔壁的最小距离不小于5mm。
承压底板8中心位置开轴向气孔17，横向位置开横向气孔18，轴向气孔 17、横向气孔18贯通，承压底板8上的横向气孔18与工作介质入口管嘴9的 中心孔相通。装置通过工作介质入口管嘴9的中心孔，以及承压底才反8上的轴 向气孔17和横向气孔18，可以将与外接系统相通的工作介质入口管嘴9传递 的工作介质提供到密封试样件。
工作介质入口管嘴9与承压底板8通过焊接连接，其中心孔与承压底板8 的横向气孔18连通，通过工作介质入口管嘴9的标准接口将外接系统提供的 工作介质，传输到试验装置。
本实用新型的工作原理测试用的密封上、下试验件分别与装置的上压板 2和承压底板8机械连接，在密封槽中安装垫片，保证端面密封；将介质输入 口管嘴9与外接工作介质压力监控系统连接，检漏管嘴10与外接检漏系统连 接，将装配好的试验装置放入外接的温度调控系统，并装入外接的密封载荷加 载系统；通过外接的密封载荷加载系统经上盖1和上压板2给密封试验件加载， 通过外接检漏系统跟踪载荷和检测密封试验件的泄漏漏率；通过外接的密封载 荷加载系统跟踪试验中的位移。
本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
权利要求1、一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征在于包括上盖(1)、上压板(2)、导向板(3)、波纹管(4)、护套(5)、定位垫(6)、中套(7)、承压底板(8)、工作介质入口管嘴(9)和检漏管嘴(10)；上盖(1)和上压板(2)机械连接，上压板(2)和导向板(3)通过导向板(3)的中心孔导向装配，波纹管(4)分别与上压板(2)和导向板(3)焊接密封连接，上压板(2)和护套(5)通过护套(5)的中心孔套装连接，定位垫(6)安装在上压板(2)的定位垫装配孔(34)中，安装密封试验件时将定位垫(6)压紧；导向板(3)和中套(7)通过连接孔(15)和(16)机械连接；中套(7)和承压底板(8)通过连接孔(11)和(12)机械连接；工作介质入口管嘴(9)焊接密封在承压底板(8)上，检漏管嘴(10)焊接密封在中套(7)上，导向板(3)与中套(7)通过中套(7)上的密封槽(21)实现密封；中套(7)与承压底板(8)通过承压底板(8)上的密封槽(22)实现密封；承压底板(8)中心位置开轴向气孔(17)，横向位置开横向气孔(18)，轴向气孔(17)、横向气孔(18)贯通，承压底板(8)上的横向气孔(18)与工作介质入口管嘴(9)的中心孔相通，中套(7)上开侧向气孔(19)，侧向气孔(19)与检漏管嘴(10)的中心孔相通。
2、 根据权利要求1所述的一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征在 于所述的上压板(2)和导向板(3)之间的配合为间隙配合，配合面表面粗 糙度优于0.8,配合关系为g/H~e/H,配合尺寸精度优于8级。
3、 根据权利要求1所述的一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征在 于所述的导向板(3)和中套(7)之间的轴向配合为间隙配合，配合面表面 粗糙度优于0.8，配合关系为g/H e/H，配合尺寸精度优于8级。
4、 根据权利要求1所述的一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征在于所述的上压板(2)和定位垫(6)之间的轴向配合为间隙配合，配合面表 面粗糙度优于0.8，配合关系为g/H~e/H,配合尺寸精度优于8级。
5、 根据权利要求1所述的一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征在 于所述的中套(7)和承压底板(8)之间的轴向配合为间隙配合，配合面表 面粗糙度优于0.8,配合关系为g/H~e/H,配合尺寸精度优于8级。
6、 根据权利要求1所述的一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征在 于所述的承压底板(8)的上表面与下表面平行度优于0.02mm 。
7、 根据权利要求1所述的一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征在 于所述的上盖(1)的上表面与上压板(2)的下表面平行度优于0.02mm 。
8、 根据权利要求1所述的一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征在 于所述的上压板(2)和导向板(3)的导向配合面与上压板(2)的下表面 垂直度优于0.02mm 。
9、 根据权利要求1所述的一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征在 于所述的承压底板(8 )上开有多圈连接孔(11 )和与之相应的密封槽(23 )， 密封槽(23)的边缘到相应的连接孔(11)的孔壁的最小距离不小于5mm。
10、 根据权利要求1所述的一种用于超低温高压密封试验的装置，其特征 在于所述的密封槽(21 )的边缘距连接孔(15)的孔壁的最小距离不小于5mm， 密封槽(22)的边^彖距连接孔(12)的孔壁的最小距离不小于5mm。
专利摘要一种用于超低温高压密封试验的装置包括上盖、上压板、导向板、波纹管、护套、定位垫、中套、承压底板、工作介质入口管嘴和检漏口管嘴。本实用新型可以在超低温(20K)下使用，可以方便地更换密封结构部位，实现对不同材料和密封结构组合的试验研究；可以通过可控的载荷加载方法代替通常使用的螺栓加载方式，实现对密封载荷加载的精确控制要求；可以施加温度、压力条件，测量对应不同密封材料和组合的密封结构的应力-应变关系、及结构密封性能等参数，为密封力(变形)与结构密封性能的关系等研究提供实测数据。
文档编号G01M3/02GK201359549SQ20092010599
公开日2009年12月9日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者吴福迪, 王立峰, 谢小兵, 陈风波 申请人:航天材料及工艺研究所