一种可调整试验水压的分段式水闸门密封试验装置的制作方法

本发明涉及核电站领域，特别是涉及一种可调整试验水压的分段式水闸门密封试验装置。

背景技术：

ap1000核电厂换料水池水闸门采用分段式结构(参见图1和图2)。各分段之间采用螺栓组连接，分段之间密封面100设置橡胶密封圈，依靠螺栓的压紧力进行密封；整个水闸门门体200外周的u形密封面210设置双道橡胶密封气囊220，橡胶密封气囊内充～0.25mpa的压缩空气，与水闸门门槽上的门框密封面230相顶压，依靠橡胶密封气囊的顶压力进行密封。

橡胶密封圈和橡胶密封气囊共同构成换料水池水闸门的水密封边界，橡胶密封圈和橡胶密封气囊交叉部位110的密封是设计及制造过程中需关注的关键问题。在技术上需要提供一套分段式水闸门密封试验装置，以便于对密封结构以及密封性能相关的参数进行验证和优化。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一套分段式水闸门密封试验装置，以便于对密封结构以及密封性能相关的参数进行验证和优化。

为实现上述目的，本发明提出了一种可调整试验水压的分段式水闸门密封试验装置，以用于分段式水闸门密封结构以及密封性能相关参数的验证和优化。具体地，本发明提供的技术方案如下：

一种可调整试验水压的分段式水闸门密封试验装置，包括模拟门框、模拟水闸门及配套设备；所述模拟门框一端为封闭式结构，另一端为开放式结构，在所述封闭式结构的一端顶部设置有充水管嘴、排气管嘴和加压充气管嘴；在开放式结构的一端下侧设置有围堰，底部设置有排水管嘴；所述模拟水闸门外周设置有密封气囊，本体由两个分段组成，所述分段之间设置模拟橡胶密封圈，所述模拟水闸门可放置入所述模拟门框中；所述配套设备包括充水装置、加压充气装置、密封气囊充气装置和泄漏水收集容器，所述充水装置连接至所述充水管嘴，所述加压充气装置连接至所述加压充气管嘴，所述密封气囊充气装置连接至所述密封气囊侧面的充气管嘴上，所述泄漏水收集容器连接至所述排水管嘴。

优选地，所述模拟门框为一圆筒状结构；所述模拟水闸门整体为一圆盘状结构，所述两个分段为上半圆盘和下半圆盘；所述密封气囊为环形。

优选地，所述配套设备还包括液位计，所述模拟门框的所述封闭式结构的一端下侧设置有液位计管嘴，所述液位计连接至所述液位计管嘴，用于监测模拟门框左半空间的水位。

优选地，所述模拟门框和所述模拟水闸门的所述上半圆盘和所述下半圆盘采用钢结构制成。

优选地，所述模拟门框的中段设置有定位环和定位紧固件，用于固定所述模拟水闸门。

进一步地，所述定位紧固件为沿所述模拟门框环向均布的定位螺栓组。

优选地，所述密封气囊的两侧设置有挡条。

优选地，所述密封气囊充气装置具有压力表和调压阀，可监测所述密封气囊中的气压，并调整充气压力。

一种分段式水闸门密封试验装置试验方法，使用如权利要求1所述的分段式水闸门密封试验装置，其特征在于，包括以下步骤：

a.完成模拟水闸门组装，将模拟水闸门放置入模拟门框中，并通过密封气囊充气管嘴完成加压充气，在此状态下，模拟水闸门将模拟门框分隔为左侧空间和右侧空间，在旋紧设置在模拟门框上的轴向定位螺栓组，完成对模拟水闸门的轴向定位；

b.通过模拟门框左侧顶端的充水管嘴对模拟门框左侧进行充水，此时应将模拟门框左侧顶端的排气口打开；

c.通过模拟门框左侧顶端的加压充气管嘴对模拟门框左侧进行充气加压，使得模拟门框左侧空间的水面上方为设定压力值的加压空气，此时应将模拟门框左侧顶端的排气口关闭；

d.根据试验的需要调整加压充气管路的压力、密封气囊的压力、密封气囊的结构形式、连接密封垫的结构形式、密封槽的结构形式、门框或门页密封面粗糙度等设计因素，观察泄漏情况，并通过泄漏水收集容器测量泄漏水的体积，结合试验时间计算泄漏率，从而掌握相应密封结构的密封性能。

本发明的技术效果是：

1)可同时实现密封气囊、分段间橡胶密封圈以及两者交叉部位密封性能的试验；

2)可以调整试验水压，从而便于验证密封结构在不同水压压头下的密封性能；

3)试验装置结构紧凑，便于加工制造。

以下将结合附图对本发明的方法及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是分段式换料水池水闸门的立面图

图2是分段式换料水池水闸门的俯视图

图3是本发明的分段式水闸门密封试验装置的优选实施例的整体结构图

图4是图3的a-a面剖视图

图5是图3的b部的局部放大图

图6是本发明的分段式水闸门密封试验装置的优选实施例的模拟门框

图7是本发明的分段式水闸门密封试验装置的优选实施例的模拟水闸门

图8是图7的c部的局部放大图

附图标记说明：

100-分段之间密封面；110-交叉部位；200-水闸门门体；210-门体外周的u形密封面；220-双道橡胶密封气囊；230-门框密封面；10-模拟门框；11-充水管嘴；12-加压充气管嘴；13-排气管嘴；14-轴向定位环；15-螺栓组；16-围堰；17-排水管嘴；18-液位计管嘴；19-圆筒体；20-模拟水闸门；21-挡条；22-密封气囊；23-密封气囊充气管嘴；24-模拟水闸门上半圆盘；25-橡胶密封圈；26-模拟水闸门下半圆盘；30-加压空气；40-水；50-泄漏水。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例采用一个圆筒形结构来模拟门框，圆筒状结构一端为封闭结构，同时设置若干接口，另一端为开放式结构，设置围堰。采用一个圆盘状结构来模拟水闸门，圆盘状结构分为上半圆盘和下半圆盘，用于模拟水闸门的两个分段，上半圆盘和下半圆盘之间设置橡胶密封圈，整个圆盘外周设置密封气囊，密封气囊的充气管嘴设置在外侧。

进行密封试验时，将模拟水闸门放置入模拟门框之中，模拟水闸门将模拟门框中的空间一分为二。在完成密封气囊的充气后，即可对模拟水闸门左侧的封闭空间进行充水和充气加压，检验模拟水闸门的泄漏情况。

具体的，参见图3-8所示，本实施例提供的可调整试验水压的分段式水闸门密封试验装置包括模拟门框10、模拟水闸门20和配套设备(图中未显示)。其中配套设备主要包括液位计、充水装置、加压充气装置、密封气囊充气装置和泄漏水收集容器。

模拟门框10优选为一圆筒体19，可采用钢结构制作。圆筒体19左端有底，为封闭式结构，右端没有底，为开放式结构。在左侧顶部设置有充水管嘴11、排气管嘴13和加压充气管嘴12；在左端下侧设置液位计管嘴18，连接液位计以监测模拟门框左半空间的水位。右端下侧设置一个围堰16，并在右侧底部设置一个排水管嘴17，可接至泄漏水收集容器。模拟门框的中段设置有轴向定位环14和轴向紧固件，用于固定模拟水闸门，其中轴向紧固件优选为沿模拟门框环向均布的螺栓组15。

模拟水闸门20整体优选为一圆盘状结构，圆盘外周设置一个环形封闭式密封气囊22，密封气囊22两侧设置有挡条21，密封气囊充气管嘴23设置在密封气囊22侧面。圆盘的本体可采用钢结构制作，由两个分段组成，即上半圆盘24和下半圆盘26，上半圆盘24和下半圆盘26之间设置模拟橡胶密封圈25。

充水装置，连接至模拟门框10左侧顶端的充水管嘴11。

加压充气装置，连接至模拟门框10左侧顶端的加压充气接口12，该装置带压力表和调压阀，可以测量模拟门框10左侧空间的气压并调整充气压力。

密封气囊充气装置，连接至设置在模拟水闸门20外周的密封气囊22侧面的充气管嘴23上，该装置带压力表和调压阀，可监测密封气囊中的气压，并调整充气压力。

泄漏水收集容器，用于收集泄漏水50，并可测量泄漏水50的体积。

本实施例的分段式水闸门密封试验装置利用加压空气30形成可调的试验水压。该试验装置可同时实现密封气囊、分段间橡胶密封圈以及两者交叉部位密封性能的试验；还可以调整试验水压，从而便于验证密封结构在不同水压压头下的密封性能；同时，试验装置结构紧凑，便于加工制造。

本实施例的分段式水闸门密封试验装置试验方法如下：

完成模拟水闸门20组装。即将上半圆盘24、下半圆盘26、橡胶密封圈25和环形的密封气囊22及挡条21组装成一个完整的模拟水闸门20。

将模拟水闸门20放置入模拟门框10中，并通过设置在侧面(右侧)的密封气囊充气管嘴23完成对密封气囊22的加压充气，在此状态下，模拟水闸门20将模拟门框10分隔为两个空间：左侧空间和右侧空间。在旋紧设置在模拟门框10上的轴向定位螺栓组15，完成对模拟水闸门20的轴向定位。

通过模拟门框10左侧顶端的充水管嘴11对模拟门框10左侧充水40，此时应将模拟门框左侧顶端的排气管嘴13打开。

通过模拟门框10左侧顶端的加压充气管嘴12对模拟门框10左侧充气加压，使得左侧水面上方为设定压力值的加压空气30，此时应将模拟门框左侧顶端的排气管嘴13关闭。

根据试验的需要调整加压充气管路的压力、密封气囊的压力、密封气囊的结构形式、连接密封垫的结构形式、密封槽的结构形式、门框或门页密封面粗糙度等设计因素，观察泄漏情况。并可通过泄漏水收集容器测量泄漏水的体积，并结合试验时间计算泄漏率，从而掌握相应密封结构的密封性能。