多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置

摘要

一种多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，包括垫片加载与载荷测量系统(56)与介质给定系统(51)，其特征是所述介质给定系统(51)的给气端与介质密封系统(53)的进气端连接，介质密封系统(53)位于温度控制与测量系统(54)的内部，冷却隔热系统(57)置于介质密封系统(53)上方，泄漏率测量系统(55)位于温度控制与测量系统(54)的一侧；介质密封系统(53)、温度控制与测量系统(54)与冷却隔热系统(57)均通过垫片加载与载荷测量系统(56)的受力螺栓(14)连接；数据采集与控制系统(52)分别与介质给定系统(51)、介质密封系统(53)、温度控制与测量系统(54)、泄漏率测量系统(55)和冷却隔热系统(57)之间电气连接。

权利要求

1.一种多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，包括垫片加载与载荷测量系统(56)与介质给定系统(51)，其特征是所述介质给定系统(51)的给气端与介质密封系统(53)的进气端连接，介质密封系统(53)位于温度控制与测量系统(54)的内部，冷却隔热系统(57)置于介质密封系统(53)上方，泄漏率测量系统(55)位于温度控制与测量系统(54)的一侧；介质密封系统(53)、温度控制与测量系统(54)与冷却隔热系统(57)均通过垫片加载与载荷测量系统(56)的受力螺栓(14)连接；数据采集与控制系统(52)分别与介质给定系统(51)、介质密封系统(53)、温度控制与测量系统(54)、泄漏率测量系统(55)和冷却隔热系统(57)之间电气连接；所述介质密封系统(53)包括若干个密封段(11)、定位套筒(13)、压盖螺栓(29)、填料压盖(30)、填料(31)、填料函(32)，定位套筒(13)上自上而下依次连接有填料压盖(30)、填料(31)、填料函(32)和若干个密封段(11)，填料压盖(30)上设有压盖螺栓(29)，压盖螺栓(29)与填料函(32)螺纹连接；所述密封段(11)包括密封腔(26)、连接垫片(33)、上法兰(34)、试验垫片(35)；若干个密封段(11)依次串联连接，其中至少一个密封段(11)的下法兰(36)上设有介质进气管(10)，介质进气管(10)的进气口为介质密封系统(53)的进气端，至少一个密封段(11)的下法兰(36)上设有介质出气管(6)，介质出气管(6)的出气口为介质密封系统(53)的出气端；定位套筒(13)底部设有圆环形突起，圆环形突起与至少一个下法兰(36)连接；上法兰(34)上设有凸台，下法兰(36)上设有凹台，一个或多个下法兰(36)的凹台上设有介质出气管连接口。

2.根据权利要求1所述的多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，其特征是所述垫片加载与载荷测量系统(56)包括加载螺母(1)、底座(7)、紧固螺母(8)、受力螺栓(14)、受力环(15)、拉压传感器(17)和加力杆(19)，受力螺栓(14)依次自下而上连接紧固螺母(8)、底座(7)、受力环(15)、拉压传感器(17)和加载螺母(1)，拉压传感器(17)的信号输出端连接数据采集与控制系统(52)的垫片载荷采集端，加载螺母(1)上设有若干孔，一个或多个孔内设有加力杆(19)。

3.根据权利要求2所述的多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，其特征是所述加载螺母(1)与拉压传感器(17)之间设有推力球轴承(18)；受力环(15)与介质密封系统(53)之间设有填料密封(4)，底座(7)上设有底板隔热座(9)。

4.根据权利要求1所述的多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，其特征是所述介质给定系统(51)包括高压气罐压力传感器(20)、定值器(21)、稳压罐压力传感器(22)、稳压罐阀门(23)、密封腔阀门(24)、给气阀门(25)、稳压罐(27)和高压气罐(28)，高压气罐(28)的出气口分别连通连接高压气罐压力传感器(20)和定值器(21)的一端，定值器(21)的另一端分别连通连接稳压罐压力传感器(22)、稳压罐(27)的进气口以及稳压罐阀门(23)，稳压罐阀门(23)的另一端连通连接密封腔阀门(24)与给气阀门(25)，给气阀门(25)连接介质给定系统(51)的给气端；密封腔阀门(24)的另一端连通连接密封腔(26)，高压气罐压力传感器(20)与稳压罐压力传感器(22)的信号输出端分别连接数据采集与控制系统(52)的高压气罐压力采集端和稳压罐压力采集端。

5.根据权利要求1所述的多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，其特征是所述泄漏率测量系统(55)包括外压垫片(37)、测漏腔(38)、内压垫片(39)、内压环(40)、沉头螺栓(41)、密封皮(42)、外压环(43)、温度传感器(44)和微压传感器(45)，外压垫片(37)与内压垫片(39)上设有密封皮(42)，外压垫片(37)、内压垫片(39)与密封皮(42)之间的空腔构成测漏腔(38)；介质密封系统(53)的出气端设有温度传感器(44)和微压传感器(45)，温度传感器(44)和微压传感器(45)的温度信号输出端和微压信号输出端分别连接数据采集与控制系统(52)的测漏腔温度采集端与测漏腔微压采集端。

6.根据权利要求1所述的多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，其特征是所述温度控制与测量系统(54)包括热电偶(5)、电炉(12)、试验腔(46)、温度控制仪(47)，电炉(12)为对开式，其内设有试验腔(46)，试验腔(46)内设有热电偶(5)，热电偶(5)的信号输出端连接温度控制仪(47)的信号输入端，温度控制仪(47)的信号输出端连接数据采集与控制系统(52)的环境温度采集端。

7.根据权利要求1所述的多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，其特征是所述冷却隔热系统(57)包括通风定距环(2)、冷却水槽(3)、受力环隔热板(16)、风机(48)、垫块(49)和溢流管(50)，受力环隔热板(16)位于介质密封系统(53)上方，受力环隔热板(16)上方设有冷却水槽(3)，冷却水槽(3)内设有垫块(49)，冷却水槽(3)壁上设有溢流管(50)；通风定距环(2)上设有通孔，通风定距环(2)的通孔旁设有风机(48)。

8.根据权利要求1所述的多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，其特征是所述数据采集与控制系统(52)包括放大器、A/D转换器、接口设备和存储器，数据采集与控制系统(52)的采集控制信号端与计算机(58)的采集控制信号端连接。

说明书

技术领域

本发明涉及密封技术领域，尤其是一种采用新结构和高精度传感器测量垫片密封性能参数，进行加速寿命试验，并能准确预测其寿命的多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置。

背景技术

螺栓法兰垫片密封广泛应用于过程工业的设备和管道连接中，垫片是影响连接密封性能的关键元件。流体的密封是通过法兰和垫片间的相互紧密接触，依靠垫片的弹塑性变形，减小或堵塞泄漏通道，以增加流动阻力来实现的。
尽管已出现不少垫片密封寿命的评价方法，但是这些方法主要集中在力学理论推导和试件数量很少的试验研究基础上，尚未有与工程实际相吻合的以泄漏率指标为评判依据，针对垫片密封寿命的随机性建立基于较多试验数据的概率统计模型以及相应的试验方法和装置。
密封垫片通常可分为金属、非金属垫片以及金属-非金属组合式垫片。由非金属材料制成的垫片以其价格便宜、制造方便、性能越来越好等优点占据着静密封领域的半壁江山。但是很多非金属材料容易老化，材料力学性能降低直接会导致密封失效，因此对非金属垫片以及金属-非金属组合式垫片进行寿命预测，及早采取有效的预防措施，可避免恶性事故的发生，具有重要的工程意义。
综上所述，垫片密封的寿命试验研究十分重要。研制功能完善、测试精度高、试验成本低廉的寿命试验评价装置具有深远意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有垫片密封试验装置功能分散，试件数量少等缺点，提出一种采用新结构和高精度传感器测量垫片密封性能参数，进行加速寿命试验，并能准确预测其寿命的多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置。
本发明的技术方案是：
一种多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，包括垫片加载与载荷测量系统56与介质给定系统51，所述介质给定系统51的给气端与介质密封系统53的进气端连接，介质密封系统53位于温度控制与测量系统54的内部，冷却隔热系统57置于介质密封系统53上方，泄漏率测量系统55位于温度控制与测量系统54的一侧；介质密封系统53、温度控制与测量系统54与冷却隔热系统57均通过垫片加载与载荷测量系统56的受力螺栓14连接；数据采集与控制系统52分别与介质给定系统51、介质密封系统53、温度控制与测量系统54、泄漏率测量系统55和冷却隔热系统57之间电气连接；所述介质密封系统53包括若干个密封段11、定位套筒13、压盖螺栓29、填料压盖30、填料31、填料函32，定位套筒13上自上而下依次连接有填料压盖30、填料31、填料函32和若干个密封段11，填料压盖30上设有压盖螺栓29，压盖螺栓29与填料函32螺纹连接；所述密封段11包括密封腔26、连接垫片33、上法兰34、试验垫片35；若干个密封段11依次串联连接，其中至少一个密封段11的下法兰36上设有介质进气管10，介质进气管10的进气口为介质密封系统53的进气端，至少一个密封段11的下法兰36上设有介质出气管6，介质出气管6的出气口为介质密封系统53的出气端；定位套筒13底部设有圆环形突起，圆环形突起与至少一个下法兰36连接；上法兰34上设有凸台，下法兰36上设有凹台，一个或多个下法兰36的凹台上设有介质出气管连接口。
所述垫片加载与载荷测量系统56包括加载螺母1、底座7、紧固螺母8、受力螺栓14、受力环15、拉压传感器17和加力杆19，受力螺栓14依次自下而上连接紧固螺母8、底座7、受力环15、拉压传感器17和加载螺母1，拉压传感器17的信号输出端连接数据采集与控制系统52的垫片载荷采集端，加载螺母1上设有若干孔，一个或多个孔内设有加力杆19。
所述加载螺母1与拉压传感器17之间设有推力球轴承18；受力环15与介质密封系统53之间设有填料密封4，底座7上设有底板隔热座9。
所述介质给定系统51包括高压气罐压力传感器20、定值器21、稳压罐压力传感器22、稳压罐阀门23、密封腔阀门24、给气阀门25、稳压罐27和高压气罐28，高压气罐28的出气口分别连通连接高压气罐压力传感器20和定值器21的一端，定值器21的另一端分别连通连接稳压罐压力传感器22、稳压罐27的进气口以及稳压罐阀门23，稳压罐阀门23的另一端连通连接密封腔阀门24与给气阀门25，给气阀门25连接介质给定系统51的给气端；密封腔阀门24的另一端连通连接密封腔26，高压气罐压力传感器20与稳压罐压力传感器22的信号输出端分别连接数据采集与控制系统52的高压气罐压力采集端和稳压罐压力采集端。
所述泄漏率测量系统55包括外压垫片37、测漏腔38、内压垫片39、内压环40、沉头螺栓41、密封皮42、外压环43、温度传感器44和微压传感器45，外压垫片37与内压垫片39上设有密封皮42，外压垫片37、内压垫片39与密封皮42之间的空腔构成测漏腔38；介质密封系统53的出气端设有温度传感器44和微压传感器45，温度传感器44和微压传感器45的温度信号输出端和微压信号输出端分别连接数据采集与控制系统52的测漏腔温度采集端与测漏腔微压采集端。
所述温度控制与测量系统54包括热电偶5、电炉12、试验腔46、温度控制仪47，电炉12为对开式，其内设有试验腔46，试验腔46内设有热电偶5，热电偶5的信号输出端连接温度控制仪47的信号输入端，温度控制仪47的信号输出端连接数据采集与控制系统52的环境温度采集端。
所述冷却隔热系统57包括通风定距环2、冷却水槽3、受力环隔热板16、风机48、垫块49和溢流管50，受力环隔热板16位于介质密封系统53上方，受力环隔热板16上方设有冷却水槽3，冷却水槽3内设有垫块49，冷却水槽3壁上设有溢流管50；通风定距环2上设有通孔，通风定距环2的通孔旁设有风机48。
所述数据采集与控制系统52包括放大器、A/D转换器、接口设备和存储器，数据采集与控制系统52的采集控制信号端与计算机58的采集控制信号端连接。
本发明的有益效果是：
本发明成功设计了垫片加载与载荷测量系统、介质给定系统、介质密封系统、泄漏率测量系统、加热与温度控制系统、冷却隔热系统、数据采集系统，实现了垫片试验的多试件的测量与控制。它具有如下优点：
(1)多功能。本装置能够对不同工况(温度、载荷、介质压力)下以泄漏率、蠕变松弛率、压缩回弹率等多种失效指标为评判标准的密封垫片进行寿命评价，能够同时满足工程测试和理论研究的需要。
(2)多试件测量。以泄漏率为指标时，本装置能够同时对6个垫片进行常温或高温下的寿命评价试验；以压缩回弹率或蠕变松弛率为指标时，本装置能够同时对12个垫片进行的寿命评价试验。
(3)高参数。试验温度可达600℃，试验压力可达15MPa。
(4)与工程接近。采用与工程中螺栓法兰连接等效的方式安装试件，试验过程和结果接近工程实际。
(5)基于泄漏的寿命评价。以指标泄漏率为评判准则评价密封垫片的寿命，测试方便，评价有效，符合工程要求。
(6)试验省时、预测准确。采用加速的方式同时对多试件进行寿命试验，大大缩短了试验时间，不到普通寿命试验时间的10％。采用概率统计的方法实现对试件的寿命预测，符合实际，准确可靠，能够避免少量试件试验造成的误差。
(7)试验机整体结构紧凑，占地面积小。零件的结构简单，加工方便，造价低廉。所选的传感器和数据采集和控制系统精度高，质量好，能适应密封垫片试验时间长的要求。

附图说明

图1是本发明的总装结构示意图。
图2是本发明的垫片加载与载荷测量系统结构示意图。
图3是本发明的介质给定系统结构示意图。
图4是本发明的介质密封系统结构示意图。
图5是本发明的测漏率测量系统结构示意图。
图6是本发明的温度控制与测量系统结构示意图。
图7是本发明的冷却隔热系统结构示意图。
图中：1为加载螺母、2为通风定距环、3为冷却水槽、4为填料密封、5为热电偶、6为介质出气管、7为底座、8为紧固螺母、9、为底座隔热板、10为介质进气管、11为密封段、12为电炉、13为定位套筒、14为受力螺栓、15为受力环、16为受力环隔热板、17为拉压传感器、18为推力球轴承、19为加力杆、20为高压气罐压力传感器、21为定值器、22为稳压罐压力传感器、23为稳压罐阀门、24为密封腔阀门、25为给气阀门、26为密封腔、27为稳压罐、28为高压气罐、29为压盖螺栓、30为填料压盖、31为填料、32为填料函、33为连接垫片、34为上法兰、35为试验垫片、36为下法兰、37为外压垫片、38为测漏腔、39为内压垫片、40为内压环、41为沉头螺栓、42为密封皮、43为外压环、44为温度传感器、45为微压传感器、46为试验腔、47为温度控制仪、48为风机、49为垫块、50为溢流管、51为介质给定系统、52为数据采集与控制系统、53为介质密封系统、54为温度控制与测量系统、55为泄漏率测量系统、56为垫片加载与载荷测量系统、57为冷却隔热系统、58为计算机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种多功能多试件密封垫片寿命评价试验装置，包括垫片加载与载荷测量系统56与介质给定系统51，所述介质给定系统51的给气端与介质密封系统53的进气端连接，介质密封系统53位于温度控制与测量系统54的内部，冷却隔热系统57置于介质密封系统53上方，泄漏率测量系统55位于温度控制与测量系统54的一侧；介质密封系统53、温度控制与测量系统54与冷却隔热系统57均通过垫片加载与载荷测量系统56的受力螺栓14连接；数据采集与控制系统52分别与介质给定系统51、介质密封系统53、温度控制与测量系统54、泄漏率测量系统55和冷却隔热系统57之间电气连接。泄漏率测量系统55的测量端位于介质密封系统53的介质出气端，泄漏率测量系统55的传感器信号输出端连接数据采集与控制系统52的传感器信号采集端。
垫片加载与载荷测量系统56包括加载螺母1、底座7、紧固螺母8、受力螺栓14、受力环15、拉压传感器17和加力杆19，受力螺栓14依次自下而上连接紧固螺母8、底座7、受力环15、拉压传感器17和加载螺母1，拉压传感器17的信号输出端连接数据采集与控制系统52的垫片载荷采集端，加载螺母1上设有若干孔，一个或多个孔内设有加力杆19。
拉压传感器17可选用LFSX-20型拉压传感器，可提供最大载荷为300kN，载荷控制精度为0.2％，能满足精确测量非金属垫片压紧应力的要求。加载螺母1与底座7通过螺栓串联连接，密封件置于其间，其加载方式与工程中垫片工作的实际加载方式相似，能够真实反映垫片载荷变化历程。受力螺栓14材料为25号铬钼钒钢，能保证高温条件下拥有足够的强度；加载螺母1与受力零部件之间采用推力球轴承18连接，大大减小了螺母加载时的滑动摩擦阻力，提高了加载效果。受力环15与介质密封系统53之间设有填料密封4，底座7上设有底板隔热座9。
受力螺栓14主体直径为30mm，总长度为872mm，具有足够的强度和抗变形能力；受力螺栓14上端与加载螺母1配合部分为长91mm，直径31mm的细牙螺纹，便于试验精确加载；受力螺栓14下端与隔热板9相连的部分设计成直径为60mm、高为50mm的阶梯使其略高于隔热板9，以保证隔热板不会受力变形；受力螺栓14下端长为60mm部分为直径39mm、宽32的长圆形粗牙螺纹，底座7与其配合的部位也设计为配套的长圆形，可以防止加载时受力螺栓14的跟转。本发明的加载螺母1外圆直径140mm，中心为直径31mm的细牙螺孔，4个直径20mm深45mm的加载孔均布于外圆。
介质给定系统51包括高压气罐压力传感器20、定值器21、稳压罐压力传感器22、稳压罐阀门23、密封腔阀门24、给气阀门25、稳压罐27和高压气罐28，高压气罐28的出气口分别连通连接高压气罐压力传感器20和定值器21的一端，定值器21的另一端分别连通连接稳压罐压力传感器22、稳压罐27的进气口以及稳压罐阀门23，稳压罐阀门23的另一端连通连接密封腔阀门24与给气阀门25，给气阀门25连接介质给定系统51的给气端；密封腔阀门24的另一端连通连接密封腔26，高压气罐压力传感器20与稳压罐压力传感器22的信号输出端分别连接数据采集与控制系统52的高压气罐压力采集端和稳压罐压力采集端。
试验介质采用工业纯氮或空气，试验方便安全。介质经过定值器进入稳压罐，再通过稳压阀进入密封腔，保证试验介质压力稳定。试验介质压力由高压气罐压力传感器20与稳压罐压力传感器22测量，试验压力为0～16MPa，能够模拟工程中的介质压力条件。
介质密封系统53包括若干个密封段11、定位套筒13、压盖螺栓29、填料压盖30、填料31、填料函32，定位套筒13上自上而下依次连接有填料压盖30、填料31、填料函32和六个密封段11，填料压盖30上设有压盖螺栓29，压盖螺栓29与填料函32螺纹连接。
采用刚性较大的模拟法兰，消除法兰变形对垫片性能的影响。一个上法兰34、一个下法兰36与一个试验垫片35构成一个测试组，用恒加速寿命试验评价垫片寿命时，要求每组应力水平下试件数量不能少于5个，一般可取5～12个，考虑到其他条件限制，本发明的密封腔体由六个密封段11组成，各段密封之间采用连接垫片密封；定位套筒13下端与上法兰34和下法兰36采用垫片密封，上端采用填料密封4。
定位套筒13整体呈倒T形，底端突起的圆环部分与六个密封段11底部的下法兰36以连接垫片相连，阻断了介质下漏的通道，圆柱筒部分铣有一条竖直长槽，便于介质进入密封腔26。
密封段11包括密封腔26、连接垫片33、上法兰34、试验垫片35；若干个密封段11依次串联连接，其中至少一个密封段11的下法兰36上设有介质进气管10，介质进气管10的进气口为介质密封系统53的进气端，至少一个密封段11的下法兰36上设有介质出气管6，介质出气管6的出气口为介质密封系统53的出气端；定位套筒13底部设有圆环形突起，圆环形突起与至少一个下法兰36连接；上法兰34上设有凸台，下法兰36上设有凹台，一个或多个下法兰36的凹台上设有介质出气管连接口。
定位套筒13上段为外径42mm、内径32mm、长524mm的不锈钢筒体，筒体上铣有一条半径为3mm、长为364mm的长槽；定位套筒13下端为外径150mm、内径32mm、厚15mm的不锈钢环板。定位套筒13的作用有三个：一是使上法兰34、下法兰36和垫片对中定位；二是介质可以通过定位套筒13上的长铣槽进入密封腔；三是定位套筒13底部的圆环部分和突起部分分别用垫片和石墨填料将腔体的两端密封。定位套筒13的外表面光滑，粗糙度为3.2，可以减少载荷的损失。本发明的六个密封段11之间均用垫片相连实现腔体的密封。此外，介质进气管10设在密封腔26的最下层，六个密封段11共用一个介质进气管路。
泄漏率测量系统55包括外压垫片37、测漏腔38、内压垫片39、内压环40、沉头螺栓41、密封皮42、外压环43、温度传感器44、微压传感器45和试验腔46，外压垫片37与内压垫片39上设有密封皮42，外压垫片37、内压垫片39与密封皮42之间的空腔构成测漏腔38；介质密封系统53的出气端设有温度传感器44和微压传感器45，温度传感器44和微压传感器45的温度信号输出端和微压信号输出端分别连接数据采集与控制系统52的测漏腔温度采集端与测漏腔微压采集端。
密封皮42为不锈钢皮，密封皮42承“Ω”形环状。”密封皮42与垫片外圆及上法兰34、下法兰36面间组成一密闭的环形测漏空腔。泄漏率测量系统55还包括初始容积VC和容积变化系数K标定系统。试验介质通过垫片漏入测漏腔38，引起测漏腔38内气体状态的改变，采用微压传感器45和温度传感器45测定气体状态(压力、温度)的微小变化，由理想气体状态方程计算可得到泄漏率。泄漏率测量分辨率为10-5cm3，泄漏率测量范围为10-5～1cm3/s。
“Ω”形密封皮42既可以保证测漏腔38的密封性，又可以补偿上法兰34与下法兰36之间的位移。介质从密封腔26泄漏进入测漏腔38，通过给气阀门25进入测量系统或者排空。
泄漏率测量的目的在于获得各密封段11的失效时间，即密封段11的寿命。本发明装置可以指标泄漏为垫片寿命的评价指标，各密封段11达到该指标量时所经过的时间即为其相应的寿命。
温度控制与测量系统54包括热电偶5、电炉12、试验腔46、温度控制仪47，电炉12为对开式，其内设有试验腔46，试验腔46内设有热电偶5，热电偶5的信号输出端连接温度控制仪47的信号输入端，温度控制仪47的信号输出端连接数据采集与控制系统52的环境温度采集端。
电炉12为对开式，方便装卸，试验温度可达600℃。加热温度和升温速度由温度控制仪47控制，温度控制过程中，将热电偶5测得的温度信号输入温度控制仪47，与设定的试验温度进行比较，温度控制仪47依据设定温度和实测温度的差值通过可控硅改变加热器电压，使实测温度与设定的试验温度相等。电炉12在六个密封段11的介质进气管10和介质出气管6位置处留有孔道，直径比管外径略大，加热保温时用石棉或玻璃纤维纸堵塞空隙，以减少热量损失，试验温度可达600℃。热电偶5从电炉12的孔道伸入试验腔，测试试验腔46内温度，并通过温度控制仪47实时调控。
冷却隔热系统57包括通风定距环2、冷却水槽3、受力环隔热板16、风机48、垫块49和溢流管50，受力环隔热板16位于介质密封系统53上方，受力环隔热板16上方设有冷却水槽3，冷却水槽3内设有垫块49；通风定距环2上设有通孔，通风定距环2的通孔旁设有风机48。
本发明的通风定距环2主体为外径55mm、内径35mm的管筒，四个直径为10mm的通风孔均布于管筒。通风定距环2与受力螺栓14为精密配合，拉压传感器17为轮辐式，置于通风定距环2和垫块49之间，由通风定距环2定位，受力均匀。冷却水槽3置于隔热板16之上，通入循环冷却水，防止拉压传感器17的环境温度过高。溢流管50方便地控制水位，同时构成冷却水循环管路。垫块49置于冷却水槽3中，略高于冷却水槽3，防止拉压传感器17浸湿。通风定距环2四孔相通，采用风机48鼓入冷空气可进一步降低环境温度。
底座隔热板9与受力环隔热板16为碳酸钙石棉板，具有较好的隔热性能，同时能够承受一定的载荷。受力环隔热板16阻断高温部件的传热，能够减少试验腔内的热量损失。通过水冷、风冷等换热方法和受力环隔热板16的隔热措施，能够保证各传感器的工作温度低于其能承受的极限温度70℃。
数据采集与控制系统52包括放大器、A/D转换器、接口设备和存储器，数据采集与控制系统52的采集控制信号端与计算机58的采集控制信号端连接。
数据采集与控制系统52以微型计算机为核心，各传感器将各种被测参数(垫片载荷、垫片位移、试验介质压力、环境温度、测漏腔38中的微压和温度变化)转换成模拟电压信号，通过放大器进行放大或衰减，并经A/D转换器转换成数字量，通过输入接口与计算机相连。试验过程中，数据采集系统根据不同试验内容对被测参数进行巡回检测、采集、储存。试验结果可以以数据、表格、曲线或拟合公式的形式通过外围设备(打印机、绘图仪)给出。
本发明的工作原理为：
结合图2，试验垫片由温度控制与测量系统54保证试验温度，经垫片加载与载荷测量系统56预紧后，试验介质从介质给定系统51进入介质密封系统53，部分介质从介质密封系统53泄漏进入泄漏率测量系统55，数据采集与控制系统52采集所温度、压力和压差信号，并进行反馈。冷却隔热系统5可以减少试验腔内热量流失同时降低各传感器的工作温度，保证其安全可靠的运行。
本发明的运行方式为：
运用该发明装置对垫片进行寿命试验时，首先将定位套筒套13在已经固定于底座7的受力螺栓14上，然后依次串交叉入连接试验垫片35和六个密封段11，六个密封段11上端分别采用连接垫片和填料密封4实现径向和轴向的密封，再安置内压环40、外压环43、底座隔热板9、受力环隔热板16、冷却水槽3、垫块49、拉压传感器17、通风定距环2、推力球轴承18和加载螺母1，六个密封段11内的试验垫片为随机抽样所得。拧紧加载螺母1对试验垫片35施加载荷，将电炉12装好闭合，设定试验温度，进行加热保温。加热16小时后，重新拧紧受力螺栓14至预紧载荷。此后，每隔一段时间各个应力水平不一样，高水平可以时间短一些，低水平适当长些通入一定压力的介质并测量各段泄漏率，记录各段密封达到指标泄漏率的时间，即各密封段11的寿命。一组试验完成后将装置冷却至常温，拆卸后在密封段11中重新装入试验垫片35，再重复上述步骤进行试验。