17螺纹连接；液缸中心管I外壁上设有一环形凸起101，环形凸起101位于环形空间15内，且环形凸起101密封贴合在外管14的内壁，将环形空间15分为相互隔离的靠近上连接体16的第一腔体151和靠近下连接体17的第二腔体152 ;外管14的侧壁上设有与第一腔体151连通的通过孔，通过孔上设有连接头18，连接头18通过管路与第二泵19连接。
[0026]本发明的实施方式中，摩擦外管6的内壁和摩擦中心管2的外壁均具有一定等级的粗糙度。可以更换不同粗糙度等级的摩擦外管和摩擦中心管来测试上紧扭矩、粗糙度、密封压力、摩擦力几个参数之间的对应关系。
[0027]本发明还提供了一种是用上述测试装置的测试方法，包括如下步骤:
[0028]S1、将测试装置用管路与相应的泵连接好，将石墨密封件8装入容置空间7内；
[0029]S2、用扭矩扳手旋紧上紧螺母11，压紧石墨密封件8，初始扭矩为300N.m ；
[0030]S3、用第一泵5对液缸中心管I打压，如果能达到15MPa，稳压3min，保持不泄压说明此时的扭矩能够密封15MPa的压力；如果不能达到15MPa，出现下端泄压的情况，则停止打压，卸掉液缸中心管压力，以每次20N.m向上紧螺母递加上紧扭矩，重新打压直到满足密封15MPa为止，在此过程中记录每次实验的扭矩及其对应出现泄露的压力；
[0031]S4、在满足石墨密封件密封15MPa压力的前提下，通过第二泵19向液缸中心管I打压，测试此扭矩下的摩擦力，然后以每次1N.m对上紧螺栓递加上紧扭矩，测试摩擦力，总计测试10组；该测试方法能得到摩擦力的原理为:通过第二泵19对第一腔体151的打压，压力作用在液缸中心管的环形凸起101上，使液缸中心管I产生相对外管14的运动趋势，同时液缸中心管I 一端顶靠在摩擦中心管2 —端，使摩擦中心管2产生相对摩擦外管6运动的趋势，当该压力产生的推力大于石墨密封件8与摩擦中心管2之间的摩擦力时，液缸中心管会推动摩擦中心管2运动。液缸面积已知，压力表可以读出视数，由此，摩擦力=液缸面积X压力表视数。
[0032]S5、更换石墨密封件长度，重复S2-S4的步骤，得出上紧扭矩、石墨密封件长度、密封压力、摩擦力几个参数之间的对应关系；
[0033]S6、更换石墨密封件接触的摩擦中心管的粗糙度，重复S2-S4的步骤，得出上紧扭矩、粗糙度、密封压力、摩擦力几个参数之间的对应关系。
[0034]由上所述，本发明的测试装置和测试方法对上紧螺母施加扭矩压紧石墨密封件后，通过第一泵对液缸中心管打压，测试石墨密封件的密封压力。通过第二泵对液缸中心管打压，测试石墨环的摩擦力，得出上紧扭矩、粗糙度、密封压力、摩擦力几个参数之间的对应关系。该测试装置和测试方法容易实施、现象直观、结构简单、工作可靠、稳定性好、使用寿命长。
[0035]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种石墨密封件摩擦力和密封压力的测试装置，其特征在于:所述测试装置包括一个液缸中心管和一个摩擦中心管，液缸中心管和摩擦中心管的外径相同，两者的内部空间相互连通且形成一管内空间，所述管内空间的两端封闭形成封闭的管内空间，封闭的管内空间通过管路与第一泵连接；紧贴摩擦中心管的外壁滑动套设有一摩擦外管，摩擦外管的第一端内壁与摩擦中心管外壁之间设有容纳石墨密封件的容置空间，所述容置空间与管内空间之间设有连通流道；摩擦外管的第一端外部螺纹连接一上紧螺母，所述上紧螺母具有开口端和封闭端，开口端螺纹连接在摩擦外管的第一端外部，封闭端设有供摩擦中心管穿过的通孔；液缸中心管外部套设有一外管，所述外管内壁与液缸中心管外壁之间具有环形空间，外管的第一端和第二端分别螺纹密封连接有上连接体和下连接体，上、下连接体与液缸中心管外壁滑动密封接触，从而将环形空间的两端封闭；摩擦外管的第二端与下连接体螺纹连接；所述液缸中心管外壁上设有一环形凸起，环形凸起位于环形空间内，且环形凸起密封贴合在外管的内壁，将环形空间分为相互隔离的靠近上连接体的第一腔体和靠近下连接体的第二腔体；所述第一腔体通过管路与第二泵连接。
2.如权利要求1所述的石墨密封件摩擦力和密封压力的测试装置，其特征在于:所述摩擦外管和摩擦中心管之间设有与容置空间相通的环形间隙，摩擦中心管的侧壁上设有将管内空间和环形间隙连通的透孔；所述环形间隙和透孔形成容置空间与管内空间之间的连通流道。
3.如权利要求2所述的石墨密封件摩擦力和密封压力的测试装置，其特征在于:所述容置空间为环形容置空间，石墨密封件套设在摩擦中心管外壁且位于环形容置空间内，石墨密封件在摩擦外管和摩擦中心管之间形成密封；摩擦中心管外壁套设有一垫块，所述垫块为环形套筒，垫块一端抵靠在上紧螺母封闭端内侧，垫块另一端抵靠在石墨密封件上。
4.如权利要求3所述的石墨密封件摩擦力和密封压力的测试装置，其特征在于:所述石墨密封件的前端和后端分别设有形状与石墨密封件相同的支撑环。
5.如权利要求4所述的石墨密封件摩擦力和密封压力的测试装置，其特征在于:所述外管的侧壁上设有与第一腔体连通的通过孔，通过孔上设有连接头，连接头通过管路与第二泵连接。
6.如权利要求5所述的石墨密封件摩擦力和密封压力的测试装置，其特征在于:所述管内空间的两端分别通过螺纹连接的堵头封闭；一端的堵头通过管路与第一泵连接。
7.如权利要求1至6中任一项所述的石墨密封件摩擦力和密封压力的测试装置，其特征在于:所述摩擦外管的内壁和所述摩擦中心管的外壁均具有一定等级的粗糙度。
8.一种使用权利要求1至7中任一项所述的测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、将所述测试装置用管路与相应的泵连接好，将石墨密封件装入容置空间内； 52、用扭矩扳手旋紧上紧螺母，压紧石墨密封件，初始扭矩为300N.m; 53、用第一泵对液缸中心管打压，打压目标为15MPa； 54、在满足石墨密封件密封15MPa压力的前提下，通过第二泵向液缸中心管打压，测试此扭矩下的摩擦力； 55、更换石墨密封件长度，重复S2-S4的步骤，得出上紧扭矩、石墨密封件长度、密封压力、摩擦力几个参数之间的对应关系； S6、更换石墨密封件接触的摩擦中心管的粗糙度，重复S2-S4的步骤，得出上紧扭矩、粗糙度、密封压力、摩擦力几个参数之间的对应关系。
9.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于:在步骤S3中，打压达到15MPa时，稳压3min，保持不泄压说明此时的扭矩能够密封15MPa的压力；当打压没有达到15MPa而出现下端泄压的情况，则停止打压，卸掉液缸中心管压力，以每次20N.m向上紧螺母递加上紧扭矩，重新打压直到满足密封15MPa为止，在此过程中记录每次实验的扭矩及其对应出现泄露的压力。
10.如权利要求8或9所述的测试方法，其特征在于:在步骤S4中，当测试完一个上紧扭矩对应的摩擦力后，以每次lON.m对上紧螺栓递加上紧扭矩，再测试摩擦力，总计测试10组。
【专利摘要】本发明为一种石墨密封件摩擦力和密封压力的测试装置，包括一个液缸中心管和一个摩擦中心管，两者的内部形成一管内空间，管内空间的两端封闭且通过管路与第一泵连接；摩擦中心管的外壁滑动套设有摩擦外管，摩擦外管与摩擦中心管之间设有容纳石墨密封件的容置空间，容置空间与管内空间之间设有连通流道；摩擦外管螺纹连接一上紧螺母；液缸中心管外部套设有一外管，外管的第一端和第二端分别螺纹密封连接有上连接体和下连接体，液缸中心管外壁上设有一环形凸起，环形凸起密封贴合在外管的内壁，将环形空间分为第一腔体和第二腔体；第一腔体通过管路与第二泵连接。本发明可得出上紧扭矩、粗糙度、密封压力、摩擦力几个参数之间的对应关系。
【IPC分类】G01M13-00
【公开号】CN104614159
【申请号】CN201410767003
【发明人】田野
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月12日