一种面静压载荷加载试验装置及方法

1.本发明属于设备构件承载性能试验装置领域，尤其是涉及一种1-4
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范围0-1.2mpa面静压载荷加载试验装置及方法。


背景技术：

2.一般而言，设备构件的承载性能试验加载方法有静载和动载两种，其中，动载方法主要用于构件承受随时间变化载荷的场景，静载方法可直接用于构件承受不随时间变化载荷的场景，也可采用等效静载的方法应对部分动载荷的场景，因此，在试验中，采用静载的方法更为普遍，在试验过程中，静载荷生成主要采用液压、机械螺纹、配重块等操作方法实现，载荷作用面既可以是曲面结构，也可以是平面结构，当载荷的作用面没有规则时，主要采用液压加载的方法实现加载作业。在针对防护设备门扇承载性能试验时，如果采用深水装备静载试验系统进行实现，会存在此类试验系统数量少，建设和使用成本均较高，不利于应用的问题；如果采用机械压力的方法实现加载，载荷作用面很容易受到加载设备的制约，很难实现1
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以上构件的均布载荷，因此，上述加载作业方式均不能满足目前国内1-4
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范围0-1.2mpa面静压载荷发生和加载的试验需要。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种面静压载荷加载试验装置及方法，其能够实现1-4
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范围0-1.2mpa面静压载荷的生成和加载试验，解决了目前国内防护设备门扇构件承载性能试验静压载荷均匀加载难题，相对于大型深水装备静载试验系统而言，大幅度降低了1-4
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范围0-1.2mpa面静压载荷生成和加载试验的门槛。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种面静压载荷加载试验装置，包括，支撑系统、加压系统、静压箱边框合件、静压箱底板合件及静压箱顶板合件，所述的支撑系统由型钢及钢板焊接而成，支撑系统底部安装布置在水平地面上，在支撑系统的上部安装设置有静压箱底板合件，静压箱边框合件安装在静压箱底板合件的上部位置并与静压箱底板合件固焊在一起，在静压箱边框合件内开设有用于放置试验样品的空腔，在静压箱边框合件的上部设置有密封条，静压箱顶板合件盖合在静压箱边框合件的上部并使静压箱边框合件内开设的空腔成为密闭空腔，在静压箱顶板合件上部设置有三组螺纹孔，三组螺纹孔上依次安装有进水管、溢流阀及压力表，在支撑系统的外侧布置有用于压力加载的加压系统，加压系统通过水管路与静压箱顶板合件上部的进水管相连通以便于向密闭空腔内注入加压水。
5.所述的加压系统包括，水泵、储水箱、连接管及水管路，水泵及储水箱放置在支撑系统外侧的水平地面上，储水箱通过连接管与水泵相连通并为水泵提供加压水源， 水泵通过水管路与静压箱顶板合件上部的进水管相连通以便于向密闭空腔内注入加压水。
6.所述的静压箱底板合件采用底板型钢和底板钢板焊接而成，用于放置试验试件，在底板钢板中间开设有矩形孔，所述的矩形孔可以为从静压箱体下面观察监测样品构件提
供空间，在底板钢板边缘处开设有用于安装排水管闸阀的螺纹孔，同时，在底板型钢的近边缘螺纹孔处开设有用于通过排水管的通孔。
7.所述的静压箱边框合件采用边框型钢和边框钢板焊接而成，其中，边框型钢的底部与底板钢板采用焊接方式固焊在一起，在边框型钢的上表面部位开设有沟槽，沟槽能够增加密封条与边框型钢的摩擦力和接触面积，从而实现边框型钢与静压箱顶板合件的密封，在边框型钢的周圈同时加工有n个通孔，以便于边框型钢与静压箱顶板合件连接时连接螺栓的贯穿安装。
8.所述的静压箱顶板合件采用顶板型钢和顶板钢板焊接而成，在顶板钢板的周圈边缘处设有n个通孔，用于边框型钢与顶板钢板连接时连接螺栓的贯穿安装，在顶板钢板上表面开设有三组螺纹孔，分别用于安装进水管、溢流阀及压力表的安装，在顶板钢板的上表面焊接有防护钢带，所述的防护钢带用于在静压箱体密闭空腔内承受静压作用时从侧面支撑密封条，避免密封条承受水平推力。
9.进一步的，所述的防护钢带上外露的棱角均倒圆角处理，以便于减少从密封条内侧滑入的阻力。
10.进一步的，所述的密封条断面为“l”型，以便于密封条在静压箱体密闭空腔内承受静压作用时避免承受水平推力。
11.进一步的，所述的密封条采用闭孔橡胶密封条，以实现静压箱体边框与顶板的水密。
12.进一步的，在静压箱底板合件中的底板钢板上安装布置有闭孔型海绵橡胶条，闭孔型海绵橡胶条可使防护设备门扇构件承压时与静压箱体底板合件实现水密。
13.另一方面，本发明提供了一种面静压载荷加载试验装置的操作方法，基于上述面静压载荷加载试验装置进行操作，具体包括如下操作步骤：s1、检查设备整体状态是否良好；s2、打开静压箱顶板合件并临时拆下静压箱顶板合件上部安装的进水管；s3、在密闭空腔内安装需要被测试的防护门门框门扇，门框与静压箱底板合件接触面需要垫装闭孔型海绵橡胶条；s4、将静压箱顶板合件盖合在静压箱边框合件上，通过连接螺栓将静压箱顶板合件与静压箱边框合件二者紧密的连接在一起，同时，需要在静压箱顶板合件上安装进水管，并将进水管通过连接管路与加压系统中的水泵连通；s5、对静压箱顶板合件上安装的溢流阀阈值进行设置；s6、对设备整体进行检查，确保设备状态良好后，打开加压系统中的水泵，向静压箱体上的密闭空腔内注水；s7、当静压箱体密闭空腔内的压力到达预定值时停止注水，同时，需要保持静压箱体内压力值达到指定时间；s8、观察试验现象，记录试验数据；s9、当静压箱体内的压力值达到指定时间后，打开静压箱底板合件上安装的排水管闸阀对密闭空腔内排水；s10、结束试验。
14.本发明的有益效果为：本发明所提供的面静压载荷加载试验装置及方法的整体结
构设计科学，安装操作使用过程简单方便，在具体的试验过程中具有如下技术特点及优势：1、本发明的面静压载荷加载试验装置及方法在试验过程中能够实现1-4
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范围0-1.2mpa面静压载荷生成和加载试验，解决了目前国内防护设备门扇构件承载性能试验过程中静压载荷均匀加载的难题；2、本发明的面静压载荷加载试验装置及方法对比大型深水装备静载试验系统，大幅度降低了1-4
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范围0-1.2mpa面静压载荷生成条件和加载试验的门槛，使防护设备门扇承载性能试验在地面常规条件下即可实现试验操作；3、本发明的面静压载荷加载试验装置的整体结构组成较为简洁，试验操作过程简单方便，在操作试验过程中，仅需要启动加压系统对静压箱体压力容器进行注水加压即可实现对防护设备门的施压测试，极大的满足了试验操作人员的使用需要。
附图说明
15.图1是本发明的面静压载荷加载试验装置的安装总成结构示意图；图2是本发明的面静压载荷加载试验装置的安装总成结构的俯视图；图3是本发明的面静压载荷加载试验装置a-a向剖视图；图4是本发明的面静压载荷加载试验装置b-b向剖视图；图5是本发明面静压载荷加载试验装置中加压系统的安装结构示意图；图6是本发明中的静压箱底板合件的结构示意图；图7是本发明中的静压箱边框合件的结构示意图；图8是本发明中的静压箱边框合件与静压箱底板合件安装时的结构示意图；图9是本发明中的静压箱边框合件的局部结构示意图；图10是本发明中的静压箱顶板合件的结构示意图；图11是本发明中的防护钢带在静压箱顶板合件上的安装结构示意图；图12是本发明中的局部安装结构示意图；图13是本发明的面静压载荷加载试验装置试验时的压力作用方向示意框图；图中标号为：1-支撑系统、2-加压系统、3-静压箱边框合件、4-静压箱底板合件、5-静压箱顶板合件、6-进水管、7-溢流阀、8-压力表、9-通孔、10-连接螺栓、11-密封条、12-防护钢带、21-水泵、22-储水箱、23-连接管、24-水管路、31-边框型钢、32-边框钢板、33-沟槽、41-底板型钢、42-底板钢板、43-矩形孔、51-顶板型钢、52-顶板钢板。
具体实施方式
16.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接或间接连接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接或间接连接到另一个元件。本技术文件中用于表示方位的用语“左”和“右
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均以附图中所示的具体结构为基准，并不构成对结构的限制。
17.具体实施例1： 如本发明中的说明书附图1、说明书附图2、说明书附图3及说明书附图4所示，本发明所提供的一种面静压载荷加载试验装置，主要包括，支撑系统1、加压系统2、静压箱边框合件3、静压箱底板合件4及静压箱顶板合件5，其中，静压箱边框合件3、静
压箱底板合件4及静压箱顶板合件5三者构成容纳防护设备门扇样品进行试验的静压箱体压力容器，支撑系统1用于对静压箱体进行安装支撑作用，支撑系统1由型钢及钢板焊接而成，支撑系统1底部安装布置在水平地面上，在支撑系统1的上部安装设置有静压箱底板合件4，其中，静压箱边框合件3安装在静压箱底板合件4的上部位置并与静压箱底板合件4固焊在一起，在静压箱边框合件3内开设有用于放置试验样品的空腔，同时，在静压箱边框合件3的上部设置有用于实现密封作用的密封条11，密封条11断面为“l”型的闭孔橡胶密封条11，以便于密封条11在静压箱体密闭空腔内承受静压作用时避免承受水平推力以及实现静压箱体边框与顶板的水密，安装时，静压箱顶板合件5盖合在静压箱边框合件3的上部并使静压箱边框合件3内开设的空腔成为密闭空腔，在静压箱顶板合件5上部设置有三组螺纹孔，在三组螺纹孔上依次安装有进水管6、溢流阀7及压力表8，在支撑系统1的外侧布置有用于实现水压力加载的加压系统2，加压系统2通过水管路24与静压箱顶板合件5上部的进水管6相连通以便于向密闭空腔内注入加压水对试验样品进行加压测试。
[0018] 如本发明中的说明书附图5所示，用于对静压箱体内注入加压水的加压系统2包括，水泵21、储水箱22、连接管23及水管路24，其中，水泵21及储水箱22二者布置在支撑系统1外侧的水平地面上，储水箱22用于储放加压用水源，储水箱22通过连接管23与水泵21相连通并为水泵21提供加压水源， 水泵21通过水管路24与静压箱顶板合件5上部的进水管6相连通以便于向密闭空腔内注入加压水。
[0019]
如本发明中的说明书附图6所示，用于对静压箱边框合件3进行安装支撑的静压箱底板合件4采用底板型钢41和底板钢板42焊接而成，底板钢板42用于放置并承载试验试样，在底板钢板42中间开设有矩形孔43，在使用过程中，矩形孔43可以为从静压箱体下面观察监测样品构件提供空间，在底板钢板42边缘处开设有用于安装排水管闸阀的螺纹孔，同时，在底板型钢41的近边缘螺纹孔处开设有用于通过排水管的通孔9，同时，在底板钢板42上安装布置有闭孔型海绵橡胶条，闭孔型海绵橡胶条可使防护设备门扇构件承压时与静压箱体底板合件实现水密。
[0020]
如本发明中的说明书附图7所示，静压箱边框合件3采用边框型钢31和边框钢板32焊接而成，其中，边框型钢31的底部与底板钢板42采用焊接方式固焊在一起，在边框型钢31的上表面的周边部位开设有沟槽33，在测试过程中，沟槽33能够增加密封条11与边框型钢31的摩擦力和接触面积，从而实现边框型钢31与静压箱顶板合件5中的顶板钢板52接触密封，在边框型钢31的周圈同时加工有多个连接螺栓10安装通孔9，以便于边框型钢31与静压箱顶板合件5连接时连接螺栓10的贯穿安装。
[0021]
如本发明中的说明书附图10所示，用于盖合静压箱边框合件3的静压箱顶板合件5采用顶板型钢51和顶板钢板52焊接而成，在顶板钢板52的周圈边缘处设有与边框型钢31相适配对应的通孔9，用于边框型钢31与顶板钢板52连接密封时连接螺栓10的贯穿安装，在顶板钢板52上表面开设有三组螺纹孔，分别用于安装进水管6、溢流阀7及压力表8的安装，同时，在顶板钢板52的上表面焊接有防护钢带12，防护钢带12主要用于在静压箱体密闭空腔内承受静压作用时从侧面支撑密封条11，避免密封条11承受水平推力，需要指出说明的是，防护钢带12上外露的棱角均倒圆角处理，以便于减少从密封条11内侧滑入的阻力。
[0022]
本发明基于上述加载试验装置提供了一种面静压载荷加载试验装置的操作方法，具体包括如下操作步骤：
s1、首先，试验操作人员需要检查本发明设备的整体状态是否良好；s2、操作人员可打开静压箱顶板合件5并临时拆下静压箱顶板合件5上部安装的进水管6；s3、在密闭空腔内安装需要被测试的防护门门框门扇，门框与静压箱底板合件4接触面需要垫装闭孔型海绵橡胶条，闭孔型海绵橡胶条可使防护设备门扇构件承压时与静压箱体底板合件实现水密，同时，根据需要在被测防护门上安装传感器； s4、操作人员可将静压箱顶板合件5盖合在静压箱边框合件3上，通过连接螺栓10将静压箱顶板合件5与静压箱边框合件3二者紧密的连接在一起，同时，需要在静压箱顶板合件5上安装进水管6，并将进水管6通过连接管23路与加压系统2中的水泵21连通；s5、对静压箱顶板合件5上安装的溢流阀7阈值进行设置；s6、对设备整体进行在次检查，确保设备状态良好后，打开加压系统2中的水泵21，向静压箱体上的密闭空腔内注水；s7、当静压箱体密闭空腔内的压力到达预定值时停止注水，同时，需要保持静压箱体内压力值达到指定时间；s8、观察试验现象，记录试验数据；s9、当静压箱体内的压力值达到指定时间后，打开静压箱底板合件4上安装的排水管闸阀对密闭空腔内排水；s10、结束试验。
[0023]
最后，根据上述试验过程及试验结果可知，本发明的面静压载荷加载试验装置能够实现1-2
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面静压载荷生成和加载试验，解决了目前国内防护设备门扇构件承载性能试验静压载荷均匀加载难题，本发明对比大型深水装备静载试验系统而言，大幅度降低了1-2
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面静压载荷生成条件和加载试验的门槛。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。