[发明专利]一种测试水下金属密封垫环预紧力的方法

摘要

本发明公开了一种测试水下金属密封垫环预紧力的方法，步骤包括：步骤1、设定参数，1.1)将金属密封垫环所要求的密封内压P划分为若干级；1.2)设定预紧力F；1.3)计算压缩量；1.4)建立金属密封垫环的密封内压P、预紧力F和压缩量ΔH之间的对应关系；步骤2、按照金属密封垫环所划分的级数，从低到高逐一进行测试，得到在不同内压P作用下金属密封垫环所需的基本预紧力F，按照上述步骤依次进行P2、P3、…、Pn的预紧力测试，并记录试验数据，即成。本发明的方法，预紧力可实时调节，内压也可划分为若干等级，并根据金属密封垫环的密封效果确立工作内压与预紧力和压缩量之间的对应关系。

主权项

一种测试水下金属密封垫环预紧力的方法，其特点在于，按照以下步骤实施：步骤1、设定参数1.1)将金属密封垫环(4)所要求的密封内压P划分为若干级，即P1、P2、P3、…、Pn；1.2)设定预紧力F，预紧力F需满足两个条件：第一，预紧力F须大于内压P产生的轴向反作用力；第二，预紧力F施加于密封面的接触应力不得大于金属密封垫环(4)的屈服强度，即有：P×b＜F＜σ×s/sinθ，   (1)其中，P是密封内压，单位是MPa，a是活塞3的外圆面积，单位是mm2，b是密封内压作用在金属密封垫环(4)上的轴向面积，单位是mm2，F是预紧力，单位是N，σ是金属密封垫环屈服强度，单位是MPa，s是密封面接触面积，单位是mm2，θ是金属密封垫环(4)锥面角；试验时预先设定预紧力F大于轴向作用力P×b，并根据密封情况增减预紧力，记作ΔF；预紧力F对应不同的密封压力P分别记作F1、F2、F3、…、Fn，在预紧腔X内施加的液压压力是F/a，根据需要实时调节；1.3)压缩量ΔH通过测量及公式(2)计算得出：ΔH＝H0‑H，   (2)其中，ΔH是金属密封垫环(4)的压缩量，单位是mm；H0是测试杆(1)的原始伸长量，单位是mm；H是预紧力施加后测试杆(1)的伸长量，单位是mm，ΔH、H与预紧力F一一对应，分别记作ΔH1、ΔH2、ΔH3、…、ΔHn；H1、H2、H3、…、Hn；1.4)建立金属密封垫环(4)的密封内压P、预紧力F和压缩量ΔH之间的对应关系；步骤2、按照金属密封垫环(4)所划分的级数，从低到高逐一进行测试，得到在不同内压P作用下金属密封垫环(4)所需的基本预紧力F，操作步骤如下；2.1)选取内压P1，设定预紧力F1，如F1＝1.5P1×b，测量、记录原始伸长量H0；2.2)通过液压口(8)向预紧腔X内注入液压，通过活塞(3)对金属密封垫环(4)施加预紧力F1，使得金属密封垫环(4)的两侧密封面发生挤压、变形、建立密封，然后从内压口(9)注水、打压，当压力到达P1后进行稳压；如在注水和打压过程中，渗漏口(10)有水渗漏，则说明预紧力F1不够，须立即中止试验，卸掉载荷，并增加预紧力ΔF，预紧力为(F1+ΔF)，再按步骤2.2)重新进行试验。2.3)如稳压期间有渗漏，检测到密封腔压力下降，渗漏口(10)有水渗漏，则说明预紧力F1过小，须中止试验，卸掉载荷，增加预紧力ΔF，预紧力为(F1+ΔF)，再按步骤2.2)重新进行试验；如稳压期间无渗漏，则说明试验状态良好，此时的预紧力(F1+ΔF)即为密封压力P1所需的基本预紧力，记录试验数据P1、(F1+ΔF)、H1；如稳压期间还有渗漏，则继续增加预紧力ΔF，预紧力为(F1+2ΔF)，再按步骤2.2)重新进行试验，如此循环，直至试验状态良好，内压P不再泄漏，并记录试验数据；2.4)如稳压期间无渗漏，则记录试验数据P1、F1、H1，然后卸载；但不排除预紧力过大的可能，因此须减小预紧力ΔF，预紧力为(F1‑ΔF)，再按步骤2.2)重新进行试验，如稳压期间有渗漏，检测到密封腔压力下降，渗漏口(10)有水渗漏，则前次试验是成功的，前次试验的预紧力F1即为内压P1所需的基本预紧力，并记录试验数据P1、F1、H1；如稳压期间无渗漏，则继续减小预紧力ΔF，预紧力为(F1‑2ΔF)，再按步骤2.2)重新进行试验，如此循环，直至内压P发生泄漏，并记录前次试验数据；2.5)完成密封压力P1的预紧力测试后，按照上述步骤依次进行P2、P3、…、Pn的预紧力测试，并记录试验数据，即成。