减顶增压器水冷器氯丁橡胶变径试压工装及其装配方法

1.本发明涉及机械检测技术领域，具体为一种减顶增压器水冷器氯丁橡胶变径试压工装及其装配方法。


背景技术：

2.在减顶增压器水冷器结构中，换热管束和管板往往因为存在泄露而失效，所以试压检漏成为至关重要的一步。现存试压设备中，有的采用另加一短节与外头盖法兰焊接，采用用焊接工装进行试压不但麻烦，在遇到不同直径的换热器重新制作试压工装，工装设备的循环使用率比较低，浪费材料，而且增加制造成本。尤其是对于浮头式结构，需要设计专用试压工装。然而对于不同规格的浮头式换热器需要不同规格的试压装，不能对试压装进行变径，且试压装通常为钢制材料，因此造成试压装替换率低，制造成本高等问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种减顶增压器水冷器氯丁橡胶变径试压工装及其装配方法，在浮头式结构基础上，采用“o”型环型密封试压工装，通过据橡胶的可弯曲和回弹特性，制作出不同外形的橡胶试压分段，组合成变径试压工装，以适应不同直径的减顶增压器水冷器，以解决上述背景技术中提出当前的试压工装不能变径导致试压成本高的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种减顶增压器水冷器氯丁橡胶变径试压工装的装配方法，所述试压工装包括：
5.管板密封装，管板密封装包括管板密封装主体、第一法兰和钩圈，所述管板密封装主体呈两端开口的圆管状，第一法兰呈圆环形固定设置在管板密封装主体一端外侧，钩圈呈圆环形固定设置在管板密封装主体的另一端内侧，所述管板密封装整体轴向等分成至少4块第一试压补偿段，第一试压补偿段由两侧的空心铁皮封装和中间的氯丁橡胶无缝粘接而成，空心铁皮封装的右端面设为开口状，第一试压补偿段在处于第一法兰方向的端面上设置有与其端面形状契合的铁封皮，管板密封装的整体内壁上粘接有橡胶封皮，第一试压补偿段的两侧分别设置有第一卡扣和第一卡槽，管板密封装整体通过各个第一试压补偿段两侧的第一卡扣和第一卡槽无缝卡接而成；
6.筒体密封装，筒体密封装包括筒体密封装主体及其两端的第二法兰，所述筒体密封装主体呈两端开口的圆管状，筒体密封装整体轴向等分成与第一试压补偿段数目一致的第二试压补偿段，第二试压补偿段的两侧分别设置有第二卡扣和第二卡槽，筒体密封装整体通过各个第二试压补偿段两侧的第二卡扣和第二卡槽无缝卡接而成，筒体密封装无缝套接在管板密封装主体的外侧，钩圈位于筒体密封装内部，筒体密封装一端的第二法兰通过螺栓和管板密封装的第一法兰固定连接，筒体密封装的内壁上设置有与管板密封装钩圈卡接的凸台，
7.第一试压补偿段的两侧和中间分别设置有第一空心铁皮封装和第一氯丁橡胶，第二试压补偿段的两侧和中间分别设置有第二空心铁皮封装和第二氯丁橡胶，第一空心铁皮
封装和第二空心铁皮封装的外端面上均预留有开口，第一试压补偿段和第二试压补偿段的外端面上分别固定安装有第一铁封皮和第二铁封皮，所述第一铁封皮和第二铁封皮分别用于密封第一空心铁皮封装和第二空心铁皮封装的开口；
8.筒体，筒体的一端固定安装有第三法兰，第三法兰通过螺栓连接筒体密封装背离第一法兰一端的第二法兰，
9.管板，管板侧边和管板密封装内壁无缝贴合，管板通过钩圈槽和钩圈卡合连接，管板上安装有加热管束。
10.优选的，所述第一卡扣、第一卡槽、第二卡扣和第二卡槽均为梯形；
11.优选的，所述第一试压补偿段外圈的两侧设有凸块，管板密封装上相邻的第一试压补偿段结合位置的2片凸块构成第三卡扣，第二试压补偿段设置有与第三卡扣数目和形状一致的第三卡槽，第三卡扣和第三卡槽配合固定管板密封装和筒体密封装。
12.进一步优选的，所述第三卡扣和第三卡槽的形状为梯形。
13.优选的，所述第一法兰上的外圈上套接固定有第一放松脱带。
14.优选的，所述筒体密封装的外部套接有第二防松脱带。
15.本发明还提供一种减顶增压器水冷器氯丁橡胶变径试压工装的装配方法，使用上述试压工装装配而成，具体步骤为：
16.s1：装配第一试压补偿段，设定至少4个第一试压补偿段，每个第一试压补偿段利用两个空心铁皮封装和中间的氯丁橡胶粘接成一体，两侧的空心铁皮封装和中间的氯丁橡胶空隙处填沙，利用螺栓将铁封皮固定住空心铁皮封装的开口；
17.s2：装配管板密封装，每块第一试压补偿段两侧均同向设置有相互契合的第一卡扣和第一卡槽，多块第一试压补偿段利用第一卡扣和第一卡槽卡合固定连接构成管板密封装，将管板密封装整体内壁上粘接一层橡胶封皮；
18.s3：装配管板和加热管束，利用管板上的钩圈槽和管板密封装内部的钩圈卡接，从而安装管板和加热管束；
19.s4：装配筒体密封装，第二试压补偿段利用两个空心铁皮封装和中间的氯丁橡胶粘接成一体，在空心铁皮封装开口处向其内部注入与其内部空间等体积的沙子，将多块第二试压补偿段利用第二卡扣和第二卡槽卡合固定连接构成筒体密封装，筒体密封装整体内壁上粘接一层橡胶封皮，将管板密封装安装进筒体密封装中，利用凸台卡接固定钩圈，利用螺栓将筒体密封装一端的第二法兰和第一法兰固定连接；
20.s5：装配筒体，利用螺栓将筒体密封装另一端的第二法兰和筒体上的第三法兰无缝连接，从而固定筒体密封装和筒体
21.优选的，所述s1和s2在s3、s4、s5之前进行，s3、s4、s5的顺序不限制。
22.进一步优选的，所述步骤s4包括将多块第二试压补偿段利用第二卡扣和第二卡槽卡合固定连接构成筒体密封装，筒体密封装整体内壁上粘接一层橡胶封皮，利用第一试压补偿段上的第三卡扣和第二试压补偿段上的第三卡槽相互配合，将管板密封装安装进筒体密封装中，利用凸台卡接固定钩圈，利用螺栓将筒体密封装一端的第二法兰和第一法兰固定连接。
23.本发明还提供一种减顶增压器水冷器氯丁橡胶变径试压工装的装配方法，使用上述试压工装装配而成。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该减顶增压器水冷器氯丁橡胶变径试压工装及其装配方法，该方法通过多段试压段拼装，利用氯丁橡胶弯曲与换热器连接试压，并利用沙子作为填料，防止变形，以适用不同的换热器直径试压，成本大大降低。
25.同时橡胶在拥有良好可塑性的同时，本发明采用橡胶封皮对试压装进行密封，橡胶受挤压密封性能良好，安全性能好，能保证实验精度。
附图说明
26.图1为本发明整体结构示意图；
27.图2为本发明图1去除管体密封装后结构示意图；
28.图3为本发明图1去除筒体和第三法兰后内部结构示意图；
29.图4为本发明管体密封装和管板安装结构示意图；
30.图5为本发明第一试压补偿段整体结构示意图；
31.图6为本发明第一空心铁皮封装结构示意图；
32.图7为本发明第二试压补偿段正视结构示意图；
33.图8为本发明第二空心铁皮封装结构示意图；
34.图9为本发明1.6mpa下的管板试压段形变量分布仿真示意图；
35.图10为本发明2.5mpa下的管板试压段形变量分布仿真示意图。
36.图中：1、第一试压补偿段；101、第一空心铁皮封装；102、第一氯丁橡胶；103、第一法兰；104、钩圈；105、第一卡扣；106、第一卡槽；107、第一铁封皮；108、第一放松脱带；109、凸块；2、第二试压补偿段；201、第二空心铁皮封装；202、第二氯丁橡胶；203、第二卡扣；204、第二卡槽；205、第三卡槽；206、第二法兰；207、凸台；208、第二放松脱带；209、第二铁封皮；3、筒体；301、第三法兰；4、管板；5、加热管束；6、橡胶封皮。
具体实施方式
37.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。
38.请参阅图1
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10，本发明提供一种技术方案：一种减顶增压器水冷器氯丁橡胶变径试压工装包括：管板密封装、筒体密封装、筒体3、管板4、加热管束5。
39.管板密封装包括管板密封装主体、第一法兰103和钩圈104。
40.具体的，如图1
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6所示，所述管板密封装主体呈两端开口的圆管状，第一法兰103呈圆环形固定设置在管板密封装主体一端外侧，钩圈104呈圆环形固定设置在管板密封装主体的另一端内侧，所述管板密封装整体轴向等分成至少4块第一试压补偿段1，第一试压补偿段1包括两侧的第一空心铁皮封装101和中间的第一氯丁橡胶102无缝粘接而成，第一空心铁皮封装101的右端面即第一法兰103的右端面设有开口，第一法兰103方向的外侧端面上设置有与其端面形状契合的第一铁封皮107，管板密封装的整体内壁上粘接有橡胶封皮6，第一试压补偿段1的两侧分别设置有第一卡扣105和第一卡槽106，管板密封装整体通过各个第一试压补偿段1两侧的第一卡扣105和第一卡槽106无缝卡接而成；
41.作为优选的，第一卡扣105、第一卡槽106、第二卡扣203和第二卡槽204均为梯形，各个第一试压补偿段1利用第一卡扣105和第一卡槽106呈环形固定，组成管板密封装，各个第二试压补偿段2利用第二卡扣203和第二卡槽204呈环形固定，组成筒体密封装。
42.作为进一步优选的，第一试压补偿段1外圈的两侧设有凸块109，管板密封装上相邻的第一试压补偿段1结合位置的2片凸块109构成第三卡扣，第二试压补偿段2设置有与第三卡扣数目和形状一致的第三卡槽205，第三卡扣和第三卡槽205配合固定管板密封装和筒体密封装，通过相邻的第一试压补偿段1结合位置的2片凸块109构成第三卡扣，利用第三卡扣安装进筒体密封装上设置的第三卡槽205，从而进一步固定管板密封装和筒体密封装。
43.作为进一步优选的，第三卡扣和第三卡槽205的形状为梯形，管板密封装利用第三卡扣和第三卡槽205卡接固定到筒体密封装中，进一步固定管板密封装和筒体密封装，防止出现泄露的情况。
44.筒体密封装包括中间的筒体密封装主体及两端的第二法兰206，
45.具体的，如图1、图2、图7和图8所示，筒体密封装主体呈两端开口的圆管状，筒体密封装整体轴向等分成与第一试压补偿段1数目一致的第二试压补偿段2，第二试压补偿段2的两侧分别设置有第二卡扣203和第二卡槽204，筒体密封装整体通过各个第二试压补偿段2两侧的第二卡扣203和第二卡槽204无缝卡接而成，筒体密封装无缝套接在管板密封装主体的外侧，钩圈104位于筒体密封装内部，筒体密封装一端的第二法兰206通过螺栓和管板密封装的第一法兰103固定连接，筒体密封装的内壁上设置有与管板密封装钩圈104卡接的凸台207，筒体密封装的整体内壁上粘接有橡胶封皮6，
46.如图2和图4所示，第一试压补偿段1的两侧和中间分别设置有第一空心铁皮封装101和第一氯丁橡胶102，第二试压补偿段2的两侧和中间分别设置有第二空心铁皮封装201和第二氯丁橡胶202，第一空心铁皮封装101和第二空心铁皮封装201的外端面上均预留有开口，第一试压补偿段1和第二试压补偿段2的外端面上分别固定安装有第一铁封皮107和第二铁封皮209，所述第一铁封皮107和第二铁封皮209分别用于密封第一空心铁皮封装101和第二空心铁皮封装201的开口，第一试压补偿段1上两块第一空心铁皮封装101的外侧分别对应设置有第一卡扣105和第一卡槽106，第二试压补偿段2上两块第二空心铁皮封装201的外侧分别对应设置有第二卡扣203和第二卡槽204，第二试压补偿段2上的第二铁封皮201底部也契合设置有第三卡槽205；
47.作为优选的，第一法兰103的外圈上套接固定有第一放松脱带108，第一放松脱带108的形状为圆环型，且第一放松脱带108内部有凹槽，安装时第一法兰103的外侧边沿卡入到第一放松脱带108内部的凹槽中，对第一法兰103进行固定，从而对管板密封装整体上的多段第一试压补偿段1进行固定。
48.作为进一步优选的，筒体密封装的外部套接有第二防松脱带208，对筒体密封装上的多段第二试压补偿段2进行固定。
49.筒体，筒体的一端固定安装有第三法兰301，第三法兰301通过螺栓连接筒体密封装背离第一法兰103一端的第二法兰206，需要说明的是，第一法兰103和第二法兰206的连接、第二法兰206和第三法兰301的连接均为螺栓连接，构成管板密封装、筒体密封装和筒体3直接的初步固定，
50.管板4，管板4侧边和管板密封装内壁无缝贴合，管板4通过钩圈槽和钩圈104卡合
连接，管板上安装有加热管束5；
51.本发明还提供一种利用上述试压工装装配而成的装配方法，包括如下步骤：
52.s1：装配第一试压补偿段，设定至少4个第一试压补偿段，每个第一试压补偿段利用两个空心铁皮封装和中间的氯丁橡胶粘接成一体，两侧的空心铁皮封装和中间的氯丁橡胶空隙处填沙，利用螺栓将铁封皮固定住空心铁皮封装的开口；
53.s2：装配管板密封装，每块第一试压补偿段1两侧均同向设置有相互契合的第一卡扣105和第一卡槽106，多块第一试压补偿段1利用第一卡扣105和第一卡槽106卡合固定连接构成管板密封装，将管板密封装整体内壁上粘接一层橡胶封皮6；
54.s3：装配管板4和加热管束5，利用管板4上的钩圈槽和管板密封装内部的钩圈104卡接，从而安装管板4和加热管束5；
55.s4：装配筒体密封装，装配筒体密封装，第二试压补偿段2利用2个第二空心铁皮封装201和中间的第二氯丁橡胶202粘接成一体，在第二空心铁皮封装201开口处向其内部注入与其内部空间等体积的沙子，将多块第二试压补偿段2利用第二卡扣203和第二卡槽204卡合固定连接构成筒体密封装，筒体密封装整体内壁上粘接一层橡胶封皮6，将管板密封装安装进筒体密封装中，利用207凸台卡接固定钩圈104，利用螺栓将筒体密封装一端的第二法兰206和第一法兰103固定连接；
56.s5：装配筒体3，利用螺栓将筒体密封装另一端的第二法兰206和筒体3上的第三法兰301无缝连接，从而固定筒体密封装和筒体3；
57.作为上述步骤优选的，其中，步骤s4包括将多块第二试压补偿段2利用第二卡扣203和第二卡槽204卡合固定连接构成筒体密封装，筒体密封装整体内壁上粘接一层橡胶封皮6，利用第一试压补偿段1上的第三卡扣和第二试压补偿段上的第三卡槽205相互配合，将管板密封装安装进筒体密封装中，利用凸台207卡接固定钩圈104，利用螺栓将筒体密封装一端的第二法兰206和第一法兰103固定连接。
58.本发明通过据橡胶的可弯曲和回弹特性，制作出不同外形的橡胶试压分段，组合成变径试压工装，由于管壳式换热器是非标件，进而不同类型的管壳式换热器筒体直径不同，例如针对250mm的管壳式换热器需要制作同等直径的钢制试压装，针对251mm的管壳式换热器需要再次制作同等直径的钢制试压装，成本高且费时费力，用氯丁橡胶试压装应用于250mm与305mm的管壳式换热器试压进行举例，250mm试压时，针对要试压的管壳式换热器制作出同等直径的氯丁橡胶试压装，将氯丁橡胶试压分为4段，每段氯丁橡胶试压直径也是250mm,305mm试压时，原有的250mm分段氯丁橡胶试压段拿来用，发现4段的氯丁橡胶试压段通过橡胶的弯曲与回弹特性不能满足305mm管壳式换热器试压时，添加第五块补偿段伸缩中间的橡胶，达到满足305mm的管壳式换热器试压。如果发现管壳式换热器直径偏大，那就对氯丁橡胶切割出同等直径的试压段用来补充，留以备用。
59.本发明提供在1.6mpa和2.5mpa下模拟“o”型环型密封的压力仿真结果，如图9和图10所示，在1.6mpa压力下，形变主要集中在管板试压段法兰附近区域及钩圈104处，在2.5mpa下，形变主要集中在管板试压段法兰附近区域及钩圈处，仿真结果清楚，同时，本发明还有以下优点，在试压时，氯丁橡胶的选用可承受与钢制试压装同等压力的试压，且保证氯丁橡胶试压不松脱，氯丁橡胶试压装装配方便，重量较钢制试压装轻，水试压结束后，只要解开防松脱带，就能轻易拆卸，且在长期的使用过程中，不像钢制试压装那么容易生锈。
60.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。