專利名稱：一種壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試領(lǐng)域，具體來說為一種壓力、流量測試系統(tǒng)，特別是涉及一種壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
壓力容器的爆破實驗對于研究壓力容器從彈性變形到塑性變形直至最終失效的全過程，了解其破壞形式，驗證理論計算都十分必要。出于安全考慮，在實驗室中一般采用爆破能量較小的小容器爆破實驗技術(shù)。而通常在爆破實驗裝置中大都只記錄壓力的變化，最后記錄得到容器的爆破壓力，但對于反應(yīng)容器變形的參量如容器的徑向位移或容器的進液量等參數(shù)不記錄，更無法實時給出壓力-進液量曲線的變化，因此無法反應(yīng)出容器從彈性變形到塑性變形直至爆破失效的全過程。從壓力容器工程安全及科學(xué)研究的角度，迫切需要一種能提供高壓力、能實時記錄壓力-進液量曲線的實驗裝置，從而可根據(jù)該曲線計算得到容器的極限載荷，得到容器的塑性變形程度、了解容器的安全裕度，對于研究壓力容器安全保障技術(shù)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其不僅能記錄爆破實驗中爆破裝置中的壓力，而且還能實時記錄爆破裝置中的進液量，并以壓力-進液量曲線的形式顯示出來，從而提高測量精確度和數(shù)據(jù)面，使試驗更加可靠。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，包括高壓爆破試樣容器，高壓動力源模塊、容器安裝及密封防護裝置模塊、壓力泄放裝置模塊、壓力/ 流量信號測量及顯示模塊；所述高壓動力源模塊通過容器安裝及密封防護裝置模塊與所述高壓爆破試樣容器密封連接，所述壓力/流量信號測量及顯示模塊設(shè)置在高壓動力源模塊的氣流通路/液流通路上，所述壓力泄放裝置模塊連接在高壓動力源模塊與高壓爆破試樣容器之間。根據(jù)本發(fā)明所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，較好的是所述高壓動力源模塊的氣流通路包括相互連接的空壓機和氣動液體增壓泵，所述空壓機和氣動液體增壓泵的連接管路上還依次設(shè)計有過濾器、調(diào)壓閥、氣源壓力表和氣源開關(guān)；所述高壓動力源模塊的液流通路包括相互連接的液體介質(zhì)入口和氣動液體增壓泵，所述液體介質(zhì)入口和氣動液體增壓泵的連接管路上還依次設(shè)計有過濾器、手動開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，較好的是所述壓力泄放裝置模塊包括依次連接的高壓手動閥和泄荷口。根據(jù)本發(fā)明所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，較好的是所述壓力/流量信號測量及顯示模塊包括安裝在所述高壓動力源模塊的液流通路上的流量傳感器、安裝在所述高壓動力源模塊與高壓爆破試樣容器連接通路上的高壓壓力表和壓力傳感器，以及與所述流量傳感器和壓力傳感器依次連接的數(shù)據(jù)采集卡和計算機。根據(jù)本發(fā)明所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，較好的是所述容器安裝及防護裝置模塊包括依次連接的高壓手動閥、試驗容器安裝接口、試驗容器以及安裝在試驗容器外的防護罩。根據(jù)本發(fā)明所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，較好的是所述試驗容器安裝接口設(shè)置有密封裝置，所述密封裝置包括連接件、容器連接接管、凸透鏡墊片、壓力系統(tǒng)接管；所述連接件與壓力系統(tǒng)接管焊接在一起，所述凸透鏡墊片安裝在連接件的中部，所述容器連接接管、凸透鏡墊片和壓力系統(tǒng)接管依次連接形成液體流通通路。所述凸透鏡墊片的內(nèi)孔比所述容器連接接管和壓力系統(tǒng)接管的孔徑都大。所述凸透鏡墊片為采用軟質(zhì)金屬材質(zhì)制成。根據(jù)本發(fā)明所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，較好的是所述高壓動力源模塊提供了一種以所述氣動液體增壓泵為核心的高壓壓力源，其能提供最高液體壓力為150MPa。根據(jù)本發(fā)明所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，較好的是所述壓力/流量信號測量及顯示模塊中的壓力信號、流量信號分別由壓力傳感器和流量傳感器檢測后，再通過數(shù)據(jù)采集卡傳至計算機，并將采集到的壓力及進液量的數(shù)值存于計算機的數(shù)據(jù)庫內(nèi)；同時，通過計算機進行數(shù)據(jù)處理，以進液量為橫坐標(biāo)、以壓力為縱坐標(biāo)、將壓力及進液量二維曲線實時地顯示在計算機屏幕上二維坐標(biāo)系內(nèi)；并通過所述二維曲線，得到容器的極限載荷和爆破壓。本發(fā)明所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，能實時測量、紀(jì)錄壓力-進液量的變化曲線，并通過所述分析曲線得到容器的體積膨脹率、容器的屈服壓力、極限載荷、爆破壓以及安全裕度，試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、安全程度高、試驗效率高、測量精確度高，數(shù)據(jù)全面，能為科學(xué)研究提供了更多有用信息。


圖1為本發(fā)明所述壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為圖1所示系統(tǒng)中的容器安裝及密封裝置模塊結(jié)構(gòu)圖；其中附圖中各圖標(biāo)表示如下空壓機1過濾器2調(diào)壓閥3氣源壓力表4氣源開關(guān)5氣動液體增壓泵6液體介質(zhì)入口 7過濾器8流量傳感器9手動開關(guān)10高壓壓力表11壓力傳感器12 高壓手動閥13 高壓手動閥14泄荷口 15試驗容器安裝接口 16試驗容器17防護罩18數(shù)據(jù)采集卡19計算機20連接件41容器接管42凸透鏡墊片43壓力系統(tǒng)接管4具體實施例方式以下，用實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。本實施例僅是對本發(fā)明最佳實施方式的描述，并不對本發(fā)明的范圍有任何限制。實施例如圖1所示，為本發(fā)明所述壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)包括 高壓爆破試樣容器，高壓動力源模塊、容器安裝及密封防護裝置模塊、壓力泄放裝置模塊、壓力/流量信號測量及顯示模塊；所述高壓動力源模塊通過容器安裝及密封防護裝置模塊與所述高壓爆破試樣容器密封連接，所述壓力/流量信號測量及顯示模塊設(shè)置在高壓動力源模塊的氣流通路/液流通路上，所述壓力泄放裝置模塊連接在高壓動力源模塊與高壓爆破試樣容器之間。其中，所述高壓動力源模塊的氣流通路包括相互連接的空壓機1和氣動液體增壓泵6，所述空壓機1和氣動液體增壓泵6的連接管路上還依次設(shè)計有過濾器2、調(diào)壓閥3、氣源壓力表4和氣源開關(guān)5。所述高壓動力源模塊的液流通路包括相互連接的液體介質(zhì)入口 7和氣動液體增壓泵6，所述液體介質(zhì)入口 7和氣動液體增壓泵6的連接管路上還依次設(shè)計有過濾器8、手動開關(guān)10。所述壓力泄放裝置模塊包括依次連接的高壓手動閥14和泄荷口 15。所述壓力/流量信號測量及顯示模塊包括安裝在所述高壓動力源模塊的液流通路上的流量傳感器9、安裝在所述高壓動力源模塊與高壓爆破試樣容器連接通路上的高壓壓力表11和壓力傳感器12，以及與所述流量傳感器9和壓力傳感器12依次連接的數(shù)據(jù)采集卡19和計算機20。所述容器安裝及防護裝置模塊包括依次連接的高壓手動閥13、試驗容器安裝接口 16、試驗容器17以及安裝在試驗容器17外的防護罩18。優(yōu)選的是，如圖2所示，所述試驗容器安裝接口 16設(shè)置有密封裝置，所述密封裝置包括連接件41、容器連接接管42、凸透鏡墊片43、壓力系統(tǒng)接管44 ；所述連接件41與壓力系統(tǒng)接管44焊接在一起，所述凸透鏡墊片43安裝在連接件41的中部，所述容器連接接管 42、凸透鏡墊片43和壓力系統(tǒng)接管44依次連接形成液體流通通路。所述凸透鏡墊片43的內(nèi)孔比所述容器連接接管42和壓力系統(tǒng)接管44的孔徑都大。所述凸透鏡墊片43為采用軟質(zhì)金屬材質(zhì)制成。以利于密封介質(zhì)通過，通過旋緊容器連接接管42，實現(xiàn)對金屬凸透鏡墊片43提供密封比壓，由于金屬凸透鏡墊片43上下表面為弧形面，容易與所連接的接管形成線密封，且由于采用了較軟的金屬材料，密封效果良好、可靠，且安裝方便、效率高。容器安裝完畢，關(guān)閉防護罩18，以防止容器爆破后液體噴濺。優(yōu)選的是，所述高壓動力源模塊提供了一種以所述氣動液體增壓泵為核心的高壓壓力源，其能提供最高液體壓力為150MPa。優(yōu)選的是，所述壓力/流量信號測量及顯示模塊中的壓力信號、流量信號分別由壓力傳感器和流量傳感器檢測后，再通過數(shù)據(jù)采集卡傳至計算機，并將采集到的壓力及進液量的數(shù)值存于計算機的數(shù)據(jù)庫內(nèi)；同時，通過計算機進行數(shù)據(jù)處理，以進液量為橫坐標(biāo)、 以壓力為縱坐標(biāo)、將壓力及進液量二維曲線實時地顯示在計算機屏幕上二維坐標(biāo)系內(nèi)；并通過所述二維曲線，得到容器的極限載荷和爆破壓。試驗前，試驗容器17內(nèi)灌滿液體，通過試驗容器安裝接口 16接入試驗系統(tǒng)，氣動液體增壓泵6是依靠壓縮氣體作為動力，利用大面積活塞端的低壓氣體驅(qū)動而產(chǎn)生小面積活塞端的高壓液體，對液體增壓，從而提供高壓壓力源的。具體工作步驟是空氣經(jīng)空壓機1 的壓縮，由過濾器2對壓縮空氣的雜質(zhì)和灰塵予以過濾，經(jīng)調(diào)壓閥3的調(diào)節(jié)調(diào)整到所需壓力，由氣源壓力表4顯示進入氣動液體增壓泵6的氣體壓力，氣源開關(guān)5 —旦打開后，則壓縮氣體進入氣動液體增壓泵6。液體介質(zhì)通過液體介質(zhì)入口 7，經(jīng)過過濾器8的過濾并經(jīng)過
6流量傳感器9，一旦手動開關(guān)10打開，則進入氣動液體增壓泵6。進入氣動液體增壓泵6的壓縮氣體作為驅(qū)動載荷對進入的液體進行增壓，所達到壓力的大小通過氣源開關(guān)5的開度來調(diào)節(jié)。在介質(zhì)管路上裝有壓力表11及壓力傳感器12，壓力表11的主要作用是便于實驗人員觀測壓力的施加情況，壓力信號由壓力傳感器12通過數(shù)據(jù)采集卡19傳至計算機20，同時，流量信號由流量傳感器9通過數(shù)據(jù)采集卡19傳至計算機20，在計算機20內(nèi)，常規(guī)數(shù)據(jù)處理將采集到的壓力及進液量數(shù)值存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并同時以進液量為橫坐標(biāo)、以壓力為縱坐標(biāo)、將壓力及進液量二維曲線實時地顯示在計算機屏幕上二維坐標(biāo)系內(nèi)。如試驗容器未爆破，可通過壓力泄放裝置將壓力泄放掉，即通過開啟高壓手動閥 14，將高壓液體泄放至泄荷口 15，以保證系統(tǒng)內(nèi)無壓力。其中，所述系統(tǒng)中的氣動液體增壓泵2可以采用美國HASKEL公司生產(chǎn)，實際面積比為217 1，壓力級別為1034bar的氣動液體增壓泵M188，其輸出壓力高、輸出流量大、應(yīng)用靈活、自動保壓、可調(diào)性強、適用范圍廣、性價比高、維護簡單。所述壓力傳感器12可以采用中國航天科技集團公司第701研究所生產(chǎn)的AK-4型壓力傳感器。所用流量傳感器采用了中南大學(xué)的LX1002型渦輪流量計，流量2L/min?？赏ㄟ^儀表顯示，并可轉(zhuǎn)換為4_20mA 的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。數(shù)據(jù)采集卡19可以采用了北京昆侖海岸公司生產(chǎn)的KLM-4114數(shù)據(jù)采集卡，KLM-4114是集采集、通訊為一體的模擬量采集卡，4路信號輸入，0-10mA、4-20mA直流電流信號任選，通訊可選RS-232或RS-485接口，精度士0. 1%。試樣容器17采用旋壓技術(shù)制成，規(guī)格為3Omm(外徑)Xl2Omm(長)XL 5 (壁厚)。本發(fā)明所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，能實時測量、紀(jì)錄壓力-進液量的變化曲線，并通過所述分析曲線得到容器的體積膨脹率、容器的屈服壓力、極限載荷、爆破壓以及安全裕度，試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、安全程度高、試驗效率高、測量精確度高，數(shù)據(jù)全面，能為科學(xué)研究提供了更多有用信息。
權(quán)利要求
1.一種壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，包括高壓爆破試樣容器，其特征在于所述壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)還包括高壓動力源模塊、容器安裝及密封防護裝置模塊、壓力泄放裝置模塊、壓力/流量信號測量及顯示模塊；所述高壓動力源模塊通過容器安裝及密封防護裝置模塊與所述高壓爆破試樣容器密封連接，所述壓力/流量信號測量及顯示模塊設(shè)置在高壓動力源模塊的氣流通路/液流通路上，所述壓力泄放裝置模塊連接在高壓動力源模塊與高壓爆破試樣容器之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其特征在于所述高壓動力源模塊的氣流通路包括相互連接的空壓機(1)和氣動液體增壓泵(6)，所述空壓機(1)和氣動液體增壓泵(6)的連接管路上還依次設(shè)計有過濾器O)、調(diào)壓閥(3)、氣源壓力表(4)和氣源開關(guān)(5)；所述高壓動力源模塊的液流通路包括相互連接的液體介質(zhì)入口(7)和氣動液體增壓泵(6)，所述液體介質(zhì)入口(7)和氣動液體增壓泵(6)的連接管路上還依次設(shè)計有過濾器 (8)、手動開關(guān)(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其特征在于所述壓力泄放裝置模塊包括依次連接的高壓手動閥(14)和泄荷口(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其特征在于所述壓力/流量信號測量及顯示模塊包括安裝在所述高壓動力源模塊的液流通路上的流量傳感器(9)、安裝在所述高壓動力源模塊與高壓爆破試樣容器連接通路上的高壓壓力表(11)和壓力傳感器(12)，以及與所述流量傳感器(9)和壓力傳感器(12)依次連接的數(shù)據(jù)采集卡(19)和計算機(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其特征在于所述容器安裝及防護裝置模塊包括依次連接的高壓手動閥(13)、試驗容器安裝接口(16)、試驗容器(17)以及安裝在試驗容器(17)外的防護罩(18)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其特征在于所述試驗容器安裝接口(16)設(shè)置有密封裝置，所述密封裝置包括連接件(41)、容器連接接管(42)、凸透鏡墊片(43)、壓力系統(tǒng)接管04)；所述連接件Gl)與壓力系統(tǒng)接管G4)焊接在一起，所述凸透鏡墊片安裝在連接件Gl)的中部，所述容器連接接管(42)、凸透鏡墊片和壓力系統(tǒng)接管G4)依次連接形成液體流通通路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其特征在于所述凸透鏡墊片 (43)的內(nèi)孔比所述容器連接接管0 和壓力系統(tǒng)接管G4)的孔徑都大。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其特征在于所述凸透鏡墊片G3)為采用軟質(zhì)金屬材質(zhì)制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其特征在于所述高壓動力源模塊提供了一種以所述氣動液體增壓泵(6)為核心的高壓壓力源，其能提供最高液體壓力為 150MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，其特征在于所述壓力/流量信號測量及顯示模塊中的壓力信號、流量信號分別由壓力傳感器(1 和流量傳感器(9)檢測后，再通過數(shù)據(jù)采集卡(19)傳至計算機(20)，并將采集到的壓力及進液量的數(shù)值存于計算機00)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)；同時，通過計算機00)進行數(shù)據(jù)處理，以進液量為橫坐標(biāo)、以壓力為縱坐標(biāo)、將壓力及進液量二維曲線實時地顯示在計算機屏幕上二維坐標(biāo)系內(nèi)； 并通過所述二維曲線，得到容器的極限載荷和爆破壓。
全文摘要
一種壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，包括高壓爆破試樣容器、高壓動力源模塊、容器安裝及密封防護裝置模塊、壓力泄放裝置模塊、壓力/流量信號測量及顯示模塊；所述高壓動力源模塊通過容器安裝及密封防護裝置模塊與所述高壓爆破試樣容器密封連接，所述壓力/流量信號測量及顯示模塊設(shè)置在高壓動力源模塊的氣流通路/液流通路上，所述壓力泄放裝置模塊連接在高壓動力源模塊與高壓爆破試樣容器之間。所述壓力容器高壓爆破試驗系統(tǒng)，能實時測量、紀(jì)錄壓力-進液量的變化曲線，并通過所述分析曲線得到容器的體積膨脹率、容器的屈服壓力、極限載荷、爆破壓以及安全裕度，其測量精確度高，數(shù)據(jù)全面，能為科學(xué)研究提供了更多有用信息。
文檔編號G01N3/02GK102419285SQ201010295199
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者劉長軍, 惠虎, 王學(xué)生, 軒福貞 申請人:華東理工大學(xué), 惠虎, 王學(xué)生