本发明涉及机械设备测试技术领域，更具体地涉及一种阀门测试设备及其自举缸系统。
背景技术：
按照国内外阀门测试标准要求，对于进行阀门压力试验的设备，标准明确规定不应有施加影响阀座密封的外力。目前主要应用的顶压式阀门试验台分为液压顶压式和螺杆驱动顶压式试验台。液压顶压式阀门试验台，适用于各种类型连接型式的阀门测试。该类设备阀门测试时使用普通测试盲板，试验台中一端盲板固定，另一端盲板随移动油缸移动而最终将阀门夹紧。不过阀门在水压测试时，在进水之前，需要油缸增压到一定压力，先将阀门顶紧(防止阀门内一定压力的水流出)，而此油缸顶紧力较大(根据水压大小按照一定的倍数关系计算出对应的油压)，出现了同标准中描述的“不应有施加影响阀座密封的外力”，这个外力可能会出现油缸增压顶紧时将阀门顶坏现象，或者影响用户检测阀门密封性能(阀门两端受力)。
为了解决该类问题，进而开发出了螺杆顶压式试验台。螺杆驱动型式的顶压式阀门试验台，由于其轴向夹紧力很小，对阀门密封性能和破坏可忽略不计。一般情况下该类设备由于螺杆本身不产生顶紧力，只起前进后退功能，阀门试验时需借助不同类型的测试盲板，常见的有内通道密封盲板，该类盲板适用于所有连接形式的阀门，但其前提是阀门通道必须经过加工，且表面光洁度满足要求方可使用该类盲板，对于绝大多数法兰和焊接坡口连接形式的阀门，其阀门通道均未进行加工。
因此，本领域急需开发新的，能满足不同类型的阀门测试，且测试时不会对阀门造成损害的阀门测试设备及系统。
技术实现要素：
本发明的目的是提供满足不同类型的阀门测试，且测试时不会对阀门造成损害的阀门测试设备及系统。
在本发明的第一方面中，本发明提供了一种用于阀门测试设备的自举缸系统。所述自举缸系统包括缸体和活塞，所述缸体和活塞均为梯田台阶式，所述缸体和所述活塞紧密配合。所述活塞的端面设有盲板，所述盲板中心依次套设有定位轴和压紧螺栓。所述盲板的端面上设有密封槽，所述密封槽围绕中心轴线设置，用于密封被测阀门的端面。所述缸体、所述活塞、所述盲板、所述定位轴以及所述压紧螺栓同轴线，并且所述缸体的内腔与被测阀门的内腔相通。
在另一优选例中，所述缸体与所述活塞的接触面上设有密封圈。
在另一优选例中，所述缸体上设有注水口。
在另一优选例中，所述压紧螺栓上设有出水口。
在另一优选例中，所述密封槽为平面法兰密封槽或焊接坡口面密封槽。
在另一优选例中，所述密封槽的数量为1组
在另一优选例中，所述密封槽的数量为多组。
在另一优选例中，所述活塞的梯田台阶的数量为1组。
在另一优选例中，所述活塞的梯田台阶的数量为多组。
所述密封槽的数量与所述活塞的梯田台阶的数量配套。
所述活塞的台阶处的面积a与所述密封槽的底面积a的比值为1.05～1.45。
在另一优选例中，所述盲板上设有通孔。
在另一优选例中，所述活塞上设有通孔。
在本发明的第二方面中，本发明提供了一种阀门测试设备，所述设备包括(i)如本发明第一方面所述的自举缸系统，(ii)顶压机构，(iii)导向支撑机构，(iv)传动机构以及(v)电机，所述自举缸系统与所述顶压机构连接，所述电机驱动所述传动机构使所述顶压机构运动。
在另一优选例中，所述设备还包括选自下组的系统：扭矩测试系统以及监测系统。
所述阀门测试设备包括第一盲板和第二盲板。
在另一优选例中，第一盲板固定，第二盲板可移动。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1为本发明一种典型的自举缸系统剖视图；
图2为本发明的盲板的一个实施例；
图3为本发明的盲板的另一实施例；
图4为本发明自举缸的另一实施例；
图5为本发明一种典型的阀门测试设备示意图。
各附图标记如下：
1-缸体；2-活塞；3-盲板；4-密封槽；5-密封圈；6-定位轴；7-压紧螺栓；8-注水口；9-出水口；10-被测阀门；11-通孔；12-第一盲板；13-第二盲板；14-自举缸系统；15-顶压机构；16-传动机构；17-电机；18导向支撑机构。
d1,d2,d3-活塞第一台阶处、第二台阶处以及第三台阶处的密封圈直径；d1,d2,d3-盲板表面第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈的直径；a1,a2,a3-活塞第一台阶处、第二台阶处以及第三台阶处的面积；a1,a2,a3-盲板表面第一密封槽、第二密封槽以及第三密封槽的面积。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种阀门测试设备，以及用于阀门测试设备的自举缸系统。该自举缸系统在测试时不会对阀门造成伤害，并且也不会影响测试阀门的密封性能。本发明的阀门测试设备，包括自举缸系统及其他必要系统，该测试设备一端盲板固定，另一端盲板随螺杆的转动而移动(螺杆的传动靠电机驱动，电机通过离合器带动减速机，而减速机转动带动小齿轮进而驱动大齿轮转动，螺杆随着大齿轮的转动而旋转前进)，由于其轴向夹紧力很小，对阀门密封性能和破坏可忽略不计。本发明的阀门测试设备因为自举缸系统的特殊构造而能适用于多种类型的阀门，而不用在测试前提前加工阀门通道。在此基础上完成了本发明。
自举缸系统
本发明的自举缸系统包括缸体1和活塞2，并且缸体1和活塞2均为梯田台阶式，缸体1和活塞2紧密配合。活塞2的端面设有盲板3，盲板3中心依次套设有定位轴6和压紧螺栓7；盲板3的端面上设有密封槽4，密封槽4为坡口密封槽或平面密封槽；坡口密封槽适用于焊接坡口连接形式的阀门；而平面密封槽适用于平面法兰阀门。该密封槽4围绕中心轴线设置，用于密封被测阀门端面。缸体1上设有注水口8，压紧螺栓7上设有出水口9。缸体1、活塞2、盲板3、定位轴6以及压紧螺栓7同轴线，并且缸体1的内腔与被测阀门10的内腔相通，构成测试所用水的通道。缸体1与活塞2的接触面上、以及与的接触面上均设有密封圈5。盲板3上设有通孔11，该通孔11的作用是使进入不同口径阀门内部的水经此孔流入自举缸内部造成面积a压力与阀门密封部分密封槽的面积a压力一一对应。面积a/面积a为1.05～1.45；较佳地，面积a/面积a为1.1～1.3；最佳地，面积a/面积a为1.2。
活塞的台阶处的面积a与密封槽的面积a的比值如下表所示：
表1活塞的台阶处的面积a与密封槽的面积a的比值
阀门测试设备
本发明的阀门测试设备包括如上所述的自举缸系统14、顶压机构15、导向支撑机构18、传动机构16、电机17、扭矩测试系统(选配)以及监测系统。该测试设备还包括第一盲板12和第二盲板13。在该测试设备中，第一盲板12固定，第二盲板13随顶压机构15的螺杆转动而移动。该顶压机构15与电机17相连，由电机17驱动。扭矩测试系统可将扭矩传至被测阀门，而阀门启动或关闭时的扭矩值可传至监测系统被记录保存。监测系统可将测试阀门的名称、规格型号、测试介质、测试压力等参数记录保存。
测试方法
在本发明的阀门测试设备进行测试时，先将自举缸盲板预顶紧被测阀门的端面，再向阀门内腔内注入试验介质水，随着试验介质压力的变化，自举缸系统将按一定的倍率，自动地产生一个推力，将盲板推向阀门端面，以达到密封效果。由于自举缸系统的推力是随试验介质压力的大小而变化的，测试时，阀门受到的“净挤压力”，为自举缸系统的推力与阀门试验介质作用力的差值，该差值很小，对阀门测试的影响可忽略不计。
本发明的主要优点包括：
(a)本发明的阀门测试设备可适用于多种类型的阀门，且在测试前不用对阀门通道进行加工，操作简单方便；
(b)本发明自举缸系统可更换不同形式的盲板，对应多种端面密封形式的阀门；
(c)本发明的密封槽直径尺寸可更改从而测试不同口径的阀门；
(d)本发明中的密封槽可以多个一起组合使用从而在一块盲板上测试不同口径的阀门，不仅节约大量更换盲板时间，也节省一大部分成本；
(e)本发明中的设备对阀门两端的挤压力很小(可忽略不计)，不仅保护阀门免受损坏，而且符合国内以及国外标准的要求。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例1
如图1所示，本发明一种适用于焊接坡口连接形式阀门的阀门测试设备自举缸系统。该自举缸系统包括缸体1和活塞2，并且缸体1和活塞2均为梯田台阶式，缸体1和活塞2紧密配合。活塞2的端面设有盲板3，盲板3中心依次套设有定位轴6和压紧螺栓7；盲板3的端面上设有密封槽4，该密封槽4为坡口密封槽，适用于焊接坡口连接形式的阀门；所述坡口密封槽如图2所示。该密封槽4围绕中心轴线设置，用于密封被测阀门端面。缸体1上设有注水口8，压紧螺栓7上设有出水口9。缸体1、活塞2、盲板3、定位轴6以及压紧螺栓7同轴线，并且缸体1的内腔与被测阀门10的内腔相通，构成测试所用水的通道。缸体1与活塞2的接触面上、以及活塞2与盲板3的接触面上均设有密封圈5。所述密封槽4的数量为3组。所述活塞2的梯田台阶的数量为3个。密封槽的面积a1、a2、a3分别与活塞的台阶处的面积a1、a2、a3的比值近似相等，即面积a3/面积a3≈面积a2/面积a2≈面积a1/面积a1＝1.2。盲板3上设有通孔11，该通孔11用是使进入不同口径阀门内部的水经此孔流入自举缸内部造成面积a压力与阀门密封部分面积a压力一一对应。
实施例2
如图4所示，本发明一种适用于平面法兰阀门的阀门测试设备自举缸系统。该自举缸系统包括缸体1和活塞2，并且缸体1和活塞2均为梯田台阶式，缸体1和活塞2紧密配合。活塞2的端面设有盲板3，盲板3中心依次套设有定位轴6和压紧螺栓7；盲板3的端面上设有密封槽4，该密封槽4为平面密封槽，适用于平面法兰阀门；所述平面密封槽如图3所示。该密封槽4围绕中心轴线设置，用于密封被测阀门端面。缸体1上设有注水口8，压紧螺栓7上设有出水口9。缸体1、活塞2、盲板3、定位轴6以及压紧螺栓7同轴线，并且缸体1的内腔与被测阀门10的内腔相通，构成测试所用水的通道。缸体1与活塞2的接触面上、以及活塞2与盲板3的接触面上均设有密封圈5。所述密封槽4的数量为3组。所述活塞2的梯田台阶的数量为3个。密封槽的面积a1、a2、a3分别与活塞的台阶处的面积a1、a2、a3的比值近似相等，即面积a3/面积a3≈面积a2/面积a2≈面积a1/面积a1＝1.2。盲板3上设有通孔11，该通孔11用是使进入不同口径阀门内部的水经此孔流入自举缸内部造成面积a压力与阀门密封部分面积a压力一一对应。
实施例3
如图5所示，本发明一种典型的阀门测试设备。该测试设备包括如上所述的自举缸系统14、顶压机构15、导向支撑机构18、传动机构16以及电机17。该测试设备还包括第一盲板12和第二盲板13。在该测试设备中，第一盲板12固定，第二盲板13随顶压机构15的螺杆转动而移动。该顶压机构15与电机17相连，由电机17驱动。监测系统可将测试阀门的名称、规格型号、测试介质、测试压力等参数记录保存。
在该设备进行阀门测试时，先将自举缸盲板预顶紧被测阀门的端面，再向阀门内腔内注入试验介质(水)，随着试验介质压力的变化，自举缸系统将按一定的倍率，自动地产生一个推力，将盲板推向阀门端面，以达到密封效果。由于自举缸系统的推力是随试验介质压力的大小而变化的，测试时，阀门受到的“净挤压力”，为自举缸系统的推力与阀门试验介质作用力的差值，该差值很小，对阀门测试的影响可忽略不计。
在本发明的阀门测试设备中，加载“自举缸系统”测试平面法兰阀门和焊接坡口阀门具有明显优势，不易损坏阀门，而且对阀门检测密封性能方面也无影响。符合国内外标准的要求，更符合客户对阀门实验的要求。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。