圆筒耐外压性能测试装置

摘要

本发明公开了一种圆筒耐外压性能测试装置，包括中间形成测试腔的本体，本体的器壁内形成内腔，内腔两侧分别设置内衬和外衬，且内村设置于内腔与测试腔之间，本体外壁设置进液口和出液口，且两者均与内腔连通。本发明采用液体介质加压，安全，压力加载范围大，装置满足1~30MPa压力测试需求；器壁在加压时弹性变形大，适用的圆筒试验件外径范围更宽，安装省时省力；外衬和内衬保证了装置器壁的安全与牢固度，避免器壁在测试时提前发生破坏，提高了装置的使用次数与时间；装置轴向两端的器壁较厚，减小了装置在较大压力载荷时提前从两端发生破坏的可能性，提高了测试的准确性和成功率。

说明书

技术领域

本发明属于材料测试领域，具体涉及一种圆筒耐外压性能测试装置。

背景技术

近年来，压力容器在航空航天、医疗、轨道交通、机械等领域得到了越来越广泛的应用，尤其是基于复合材料或金属材料圆筒的压力容器得到了迅速发展。其中，圆筒两端为平端面开口或半球型、半椭球型等形式的封头。在后续成型工序或服役工作时，圆筒会受到不同程度的外压载荷作用，可能瞬间失去原有几何形状，发生屈曲失效，造成严重破坏。因此测试圆筒耐外压性能，对于防止屈曲失效极为重要。

中国专利CN 204085868 U中公开了一种外压加载用气囊，其采用PVC等耐磨材料制成，包括气囊、箍带和筋条，气囊套装在试验件的外表面上，箍带套装在气囊的外壁上，筋条内侧与气囊外壁固定连接，外侧与箍带的内侧固定连接，通过接口对气囊加载气体使其膨胀，从而挤压试验件测试筒体耐外压性能。但该装置及方法仍存在以下几个问题：（1）理论上气体可无限压缩，利用气体打压存在安全风险；（2）PVC等耐磨材料加压后变形较小，适用的圆筒试验件外径范围小；（3）箍带与筋条配合气囊用于耐压测试时，气囊易从箍带与筋条形成的网眼处提前破坏，从而导致测试失败；（4）气压加压时，气囊轴向两端相比其他部位，更易发生膨胀，从而可能使气囊提前发生破坏，导致测试失败。

发明内容

本发明是为了实现拓宽圆筒耐外压测试的圆筒试验件外径范围，提高测试过程安全度与测试配件牢固度，降低安装难度，提高测试成功率的目的而提出的，其目的是提供一种圆筒耐外压性能测试装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种圆筒耐外压性能测试装置，包括中间形成测试腔的本体，本体的器壁内形成内腔，内腔两侧分别设置内衬和外衬，且内村设置于内腔与测试腔之间，本体外壁设置进液口和出液口，且两者均与内腔连通。

在上述技术方案中，所述本体为套筒型结构。

在上述技术方案中，所述内腔为圆环形，内腔的轴线长度小于本体的轴向长度。

在上述技术方案中，所述内衬和外衬均包埋于本体的器壁内。

在上述技术方案中，所述进液口和出液口间隔设置，且两者均通过包埋于本体的器壁内的底座固定。

在上述技术方案中，所述本体器壁的厚度为内腔与测试腔之间器壁厚度的5倍~20倍。

在上述技术方案中，所述本体为橡胶材质，所述橡胶断裂伸长率大于400%，橡胶邵氏A硬度为50~70。

在上述技术方案中，所述橡胶为天然橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶或聚氨酯橡胶中的任意一种或多种的组合。

在上述技术方案中，所述内衬为合成纤维布或合成纤维网；所述外衬为金属网、金属壳、金属网与合成纤维布或合成纤维网的组合或者金属壳与合成纤维布或合成纤维网的组合中的任意一种或多种的组合。

在上述技术方案中，所述测试装置的最高可耐30MPa液压载荷。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种圆筒耐外压性能测试装置，安全、测试圆筒试验件外径范围宽、可靠度较高、安装方便、成功率高；采用液体介质加压，更加安全，压力加载范围更大，装置满足1~30MPa压力测试需求；装置器壁在加压时弹性变形大，即测试腔内径伸缩范围较大，适用的圆筒试验件外径范围更宽，安装省时省力；不同材料及厚度的外衬和内衬保证了装置器壁的安全与牢固度，避免器壁在测试时提前发生破坏，提高了装置的使用次数与时间；装置轴向两端的器壁较厚，减小了装置在较大压力载荷时提前从两端发生破坏的可能性，提高了测试的准确性和成功率；进液口及出液口带有橡胶包裹的金属底座，保证进/出液口牢固度的同时提高了其与外壁的结合度，保证了外壁的强度与密封性；装置集成度较高，无其他复杂零配件，安装与卸载试验件更简单方便。

附图说明

图1是本发明圆筒耐外压性能测试装置的剖面结构示意图；

图2是图1中A部分的放大结构示意图。

其中：

1 本体 2 测试腔

3 内腔 4 外衬

5 内衬 6 进液口

7 出液口 8 底座。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明圆筒耐外压性能测试装置的技术方案。

如图1、2所示，一种圆筒耐外压性能测试装置，包括中间形成测试腔2的本体1，本体1的器壁内形成内腔3，内腔3两侧分别设置内衬5和外衬4，且内衬5设置于内腔3与测试腔2之间，本体1外壁设置进液口6和出液口7，且两者均与内腔3连通。

所述本体1为套筒型结构。

所述内腔3为圆环形，内腔3的轴线长度小于本体1的轴向长度。

所述内衬5和外衬4均包埋于本体1的器壁内，内衬5起保护防穿刺作用，外衬4起支撑加强作用。

所述进液口6和出液口7间隔设置，且两者均通过包埋于本体1的器壁内的底座8固定。

所述本体1器壁的厚度为内腔3与测试腔2之间器壁厚度的5倍~20倍。

所述本体1为橡胶材质，所述橡胶断裂伸长率大于400%，橡胶邵氏A硬度为50~70。

所述橡胶为天然橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶或聚氨酯橡胶中的任意一种或多种的组合。

所述内衬5为合成纤维布或合成纤维网；所述外衬4为金属网、金属壳、金属网与合成纤维布或合成纤维网的组合或者金属壳与合成纤维布或合成纤维网的组合中的任意一种或多种的组合。

所述底座8为带有橡胶包裹的金属底座。

所述测试装置的最高可耐30MPa液压载荷。

使用本发明的进行圆筒耐外压测试的方法具体为：

圆筒耐外压测试时，将圆筒试验件放置在测试腔内，通过进液口向内腔注入液体加载介质，加载满以后介质从出液口溢出，同时排出内腔中气泡，保证内腔中充满均匀介质。密封出液口，由进液口继续注入液体加载介质，直至本体内壁向内膨胀，挤压圆筒试验件外壁，并到达试验载荷。

实施例1

本实施例中，所述橡胶为丁腈橡胶，断裂伸长率为420%，邵氏A硬度为55。所述本体1器壁的厚度为内腔3与测试腔2之间器壁厚度的5倍。所述外衬4为金属网与合成纤维网的混杂组合。

圆筒耐外压测试时，将圆筒试验件放置在测试腔内，所述试验件外径比测试腔内径小40mm，通过进液口向内腔注入液体加载介质，加载满以后介质从出液口溢出，同时排出内腔中气泡，保证内腔中充满均匀介质。密封出液口，由进液口继续注入液体加载介质，直至本体内壁向内膨胀，挤压某种圆筒试验件外壁，压力加至约1MPa时，试验件发生破坏。

实施例2

本实施例中，所述橡胶为天然橡胶，断裂伸长率为500%，邵氏A硬度为70。所述本体1器壁的厚度为内腔3与测试腔2之间器壁厚度的20倍。所述外衬4为金属壳与合成纤维布的混杂组合。所述内衬5为合成纤维布。

圆筒耐外压测试时，将圆筒试验件放置在测试腔内，所述试验件外径比内径小10mm，通过进液口向内腔注入液体加载介质，加载满以后介质从出液口溢出，同时排出内腔中气泡，保证内腔中充满均匀介质。密封出液口，由进液口继续注入液体加载介质，直至内壁向内膨胀，挤压某种圆筒试验件外壁，压力加至约10MPa时，试验件发生破坏。

实施例3

本实施例中，所述橡胶为丁腈橡胶与乙丙橡胶的组合，断裂伸长率为450%，邵氏A硬度为60。所述本体1器壁的厚度为内腔3与测试腔2之间器壁厚度的10倍。所述外衬4为金属壳与合成纤维布的混杂组合。所述内衬5为合成纤维布。

圆筒耐外压测试时，将圆筒试验件放置在橡胶囊测试腔内，所述试验件外径比橡胶囊内径小10mm，通过进液口向内腔注入液体加载介质，加载满以后介质从出液口溢出，同时排出内腔中气泡，保证内腔中充满均匀介质。密封出液口，由进液口继续注入液体加载介质，直至橡胶囊内壁向内膨胀，挤压某种实心圆柱试验件外壁，压力加至约30MPa时，试验件未发生破坏，橡胶囊外壁发生破坏。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。