一种快速超高温气体密封实验装置的制作方法

本实用新型属于密封实验装置领域，具体涉及一种快速超高温气体密封实验装置。

背景技术：

在常规的密封实验，国家已经制定了相关国标和行标，密封的测试方法多有泄漏空腔增压法、压降法、排水集气法、氦质谱检漏法，实验装置各个高校院所都有开发，现国家和国际上只有针对常温的密封实验装置，针对高温和超高温的密封实验装置暂时空白，并且高温实验中泄漏空腔增压法、压降法、排水集气法这些方法也都无法使用。

但是实际上，在热环境下或者交变温度的工况一直存在，如何分析密封件在高温情况下的失效情况，目前只有高温应力松弛的间接评价办法（GB/T12621管法兰用垫片应力松弛试验方法,测试在高温情况下，密封件表面应力的损失情况的办法），如果密封件在经过一次高温测试后表面应力损失严重，再结合此面压下的常温泄漏率，推算出密封件的泄漏状态。该方法有缺陷，假设材料具有热胀冷缩的性能，高温下才有密封效果，无法观察到高温实时状态下的密封性能。

现有的加热技术，电阻丝加热或者感应加热能够实现的温度大概在300~400度，前者速度慢后者速度快一些。如果要实现更高的温度要采取封闭实验仓一般可达到800~1000度，升温时间大约为2小时或者更久。现有技术对于密封试验无法加热到1200℃或者更高温度状态，无法短时间内的使被测件升温，需要消耗较长的加温时间，拉长试验周期。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本实用新型提供一种快速超高温气体密封实验装置，来解决现有的密封件密封实验无法达到超高温，无法观察到超高温实时状态下的密封性能。

本实用新型通过以下技术方案实现。

一种快速超高温气体密封实验装置，包括装置主体，所述的装置主体内设置有密封腔体，所述的装置主体上还设置供气机构、夹持机构、密封加热机构、冷却机构，所述的夹持机构包括被夹持的法兰，法兰上有密封件，所述的法兰设置于密封腔体内，所述的夹持机构位于密封腔体内，所述的密封加热机构包括外壳，所述的外壳内设置石英灯、铜电极座、热电偶和控制电路，所述的石英灯围绕被测密封件成周向分布，所述的石英灯安装在铜电极座上，形成一个环向排列的加热阵形，所述的石英灯的电极压接在铜电极座上，所述的外壳的内壁上经过抛光处理，所述的冷却机构包括外壳水冷机构、铜电极水冷机构，石英灯电极冷气机构。把石英灯应用于密封件实验中，并且利用外壳特殊的结构，进行反光处理，把石英灯的热源集中到密封件上。

作为优选，所述的密封腔体通过石英罩环绕围成，所述的石英灯位于石英罩的外侧。形成密封腔体。

作为优选，所述的供气机构包括气源、减压阀、压力表、截止阀、放空阀和管路，气源为氦气。

作为优选，所述的装置主体还连接测试系统，测试系统包括氦质谱仪，通过计算机和氦质谱仪相连。

作为优选，所述的外壳上开设视窗。

作为优选，所述的外壳水冷机构包括多个冷却水管，所述的冷却水管依次水平排列。

作为优选，所述的铜电极水冷机构包括进水口和出水口，所述的进水口和出水口和外壳冷却水管连接。

作为优选，所述的石英灯电极冷气机构，包括冷却气入口和冷却气出口，分别位于石英灯两端的电极上。通过快速流动的冷却气带走石英灯表面的热量，使石英玻璃表面的温度下降到软化温度以下，保证使用寿命，提高辐射能力，不采用水冷方式防止漏电。

与现有技术相比：在段时间内加热到1200℃或者更高温度状态，应用于密封件的密封实验，结构巧妙，效率高，缩短实验周期。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

一种快速超高温气体密封实验装置，包括装置主体，所述的装置主体内设置有密封腔体，所述的装置主体上还设置供气机构、夹持机构、密封加热机构、冷却机构，所述的夹持机构包括被夹持的法兰7，法兰7上有密封件，所述的法兰7通过螺栓与装置主体固定，所述的夹持机构位于密封腔体内，所述的密封加热机构包括外壳11，所述的外壳11内设置石英灯10、铜电极座15、热电偶16和控制电路，所述的石英灯10围绕被测密封件成周向分布，所述的石英灯10安装在铜电极座15上，形成一个环向排列的加热阵形，所述的石英灯10的电极压接在铜电极座15上，所述的外壳11的内壁上经过抛光处理，所述的冷却机构包括外壳水冷机构、铜电极水冷机构，石英灯电极冷气机构，所述的密封腔体通过石英罩8环绕围成，所述的石英灯10位于石英罩8的外侧，所述的供气机构包括气源1、减压阀2、压力表4、截止阀3、放空阀5和管路，气源1为氦气，所述的装置主体还连接测试系统，测试系统包括氦质谱仪6，通过计算机和氦质谱仪6相连，所述的外壳11上开设视窗，所述的外壳水冷机构包括多个冷却水管12，所述的冷却水管12依次水平排列，所述的铜电极水冷机构包括进水口和出水口，所述的进水口和出水口和外壳冷却水管12连接，所述的石英灯电极冷气机构，包括冷却气入口14和冷却气出口13，分别位于石英灯两端的电极上。

给法兰7管道周围安装石英灯10，利用石英灯10辐射热量，并通过反射对法兰7进行定向加热，实现快速升温，在加热仓内通入环境介质来模拟实际情况，在法兰内通入氦气，通过氦质谱检漏法测得高温情况下的泄漏率。

外壳采用304不锈钢材质，内壁抛光处理达到反射光源的效果，外壳11的外壁密集排列冷却水管12，保证外壳11快速冷却，冷却水管通过冷水机循环。外壳开有一个视窗，用于观察被测件。

石英灯10围绕被测件成周向分布，石英灯10安装在铜电极座15上，形成一个环向排列的加热阵形，石英灯10的电极压接在铜电极座上，环状铜电极内部有贯通水冷通道，通过冷却水降低石英灯电极的温度，进水口和出水口和外壳冷却水管12连接。

每根石英灯10的一端电极处各有一个冷却气入口，另一端电极处各有一个冷却气出口，通过快速流动的冷却气带走石英灯表面的热量，使石英玻璃表面的温度下降到软化温度以下，保证使用寿命，提高辐射能力，不采用水冷方式以防止漏电。

石英灯10和密封腔有石英灯罩8隔离，防止冷却气带走被测件表面热量，同时隔绝了被测气氛和冷却气。

加热原理：石英灯10通电后向四周辐射红外光线，辐射到外壳内壁上，（补充内壁内的形状和结构），红外线被大量反射，集中到中心轴线上的被测件，可快速加热被测件，合理分布的热电偶可观察被测件温度分布状态。

实施例1：如图1所示，法兰7，法兰7上设置有密封件，所述的法兰7通过螺栓与装置主体固定，密封件是固定状态被加热的进行实验的。

实施例2：如图2所示，法兰7内穿设有转轴，法兰7上设置有密封件，法兰7是通过螺栓与转轴固定的，随着转轴一起转动，在步进电机17的作用下，开始旋转。

加热的控制系统：

a)设置加热温度和升温时间，控制器换算石英灯灯泡的加热功率；

b)温度传感器采集待测物的温度，反馈给控制器；

安全说明：

a)设计高温实验先确保佩戴好防护眼镜、头盔、耐温手套，安装视频监控；

b)升温测试前，先通冷却水、冷却气体；

c)实验温度达到1000℃以上，从壳体的视窗口会射出刺眼的白光，不可直视；

d)被测件内介质待升温到位后缓慢充入，防止气体快速膨胀。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。