水压试验机四柱导向式增压装置

摘要

本发明提供了一种水压试验机四柱导向式增压装置，包括竖直设置的四根导向柱，四根导向柱上，从上往下依次安装有承压板、升降板和定位板，定位板下端安装有第二液缸和至少两个回程标准液缸，第二液缸内设有没有油口的第一液缸，第一液缸上端与升降板固定连接，第一液缸内竖直设有筒形的柱塞，柱塞上端依次穿过定位板、升降板和承压板，与承压板固定连接，柱塞下端位于第一液缸内，所有回程标准液缸均与升降板相连接，回程标准液缸驱动升降板带动第一液缸沿竖直方向上下移动。本增压装置采用自动控制调速加压方式将管内压力迅速、平稳地提高至试验压力。结构新颖、紧凑，布局合理，比压高、容量大，升压快速、平稳，提高了系统的安全性、平稳性。

权利要求

1.一种水压试验机四柱导向式增压装置，其特征在于，包括竖直设置的四根导向柱（1），四根导向柱（1）上、从上往下依次安装有承压板（2）、升降板（5）和定位板（6），定位板（6）下端安装有第二液缸（13）和至少两个回程标准液缸（11），第二液缸（13）内设有没有油口的第一液缸（12），第一液缸（12）上端与升降板（5）固定连接，第一液缸（12）内竖直设有筒形的柱塞（4），柱塞（4）上端依次穿过定位板（6）、升降板（5）和承压板（2），并与承压板（2）固定连接，柱塞（4）下端位于第一液缸（12）内，所有回程标准液缸（11）均与升降板（5）相连接，回程标准液缸（11）驱动升降板（5）带动第一液缸（12）沿竖直方向上下移动。

2.如权利要求1所述的水压试验机四柱导向式增压装置，其特征在于，所述的至少两个回程标准液缸（11）相对于第二液缸（13）对称设置。

3.如权利要求1或2所述的水压试验机四柱导向式增压装置，其特征在于，所述第二液缸（13）的内壁上、由上往下依次设有多个高压密封件和多个支撑导向环（9），且第二液缸（13）底部设有进出油口，增压时进油，复位时出油。

4.如权利要求1或2所述的水压试验机四柱导向式增压装置，其特征在于，所述的回程标准液缸（11）的活塞通过联接套（15）与升降板（5）固定连接。

5.如权利要求1所述的水压试验机四柱导向式增压装置，其特征在于，所述升降板（5）上安装有数量与导向柱（1）数量相同的导向套（19），导向套（19）套装在导向柱（1）上。

6.如权利要求1或5所述的水压试验机四柱导向式增压装置，其特征在于，所述导向柱（1）的有效长度与回程标准液缸（11）的行程相同。

7.如权利要求1所述的水压试验机四柱导向式增压装置，其特征在于，所述第一液缸（12）内壁上、从上往下依次设有超高压密封件（16）、多个高压密封件和多个支撑导向环（10）。

说明书

水压试验机四柱导向式增压装置

技术领域

[0001] 本发明属于水压试验设备技术领域，涉及一种对锅炉用钢管、石油油井管、管线管等进行耐压试验所必需的增压装置，特别涉及一种水压试验机四柱导向式增压装置。

背景技术

[0002] 随着世界范围内工农业生产与服务业的增长、运输业的发展和人民生活水平的提高，人类社会对石油天然气这类能源的市场需求日益扩大。近年来石油勘探开发，特别是天然气开发对油管、套管需求量不断扩大。根据SY/T 6194 “套管和油管”的要求，石油用油、套管出厂、使用前必须通过静水压试验。由于深井、超深井、高压油井、天然气井的开发，对油井管的性能提出了更高的要求，对其管体的强度和螺纹连接的密封性能检验更加严格，静水压试验压力均在50～70 MPa以上。为了达到这个要求，必须要有超高压、大容量的增压装置来满足水压试验所必需的超高压动力源。传统的增压装置广泛采用三缸加压泵、试压泵。此类增压装置压力低、升压慢、压力波动大、高压回路复杂、不易控制，同时维护工作复杂、难度大。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种能够解决水压试验机对被测试管子进行静水压试验时快速、平稳地升压至试验规定的压力（高压、超高压），进而保证水压试验机有效进行水压试验的四柱导向式增压装置。

[0004] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种水压试验机四柱导向式增压装置，包括竖直设置的四根导向柱，四根导向柱上、从上往下依次安装有承压板、升降板和定位板，定位板下端安装有第二液缸和至少两个回程标准液缸，第二液缸内设有没有油口的第一液缸，第一液缸上端与升降板固定连接，第一液缸内竖直设有筒形的柱塞，柱塞上端依次穿过定位板、升降板和承压板，并与承压板固定连接，柱塞下端位于第一液缸内，所有回程标准液缸均与升降板相连接，回程标准液缸驱动升降板带动第一液缸沿竖直方向上下移动。

[0005] 所述的至少两个回程标准液缸相对于第二液缸对称设置。

[0006] 所述第二液缸的内壁上、由上往下依次设有多个高压密封件和多个支撑导向环，且第二液缸底部设有进出油口，增压时进油，复位时出油。

[0007] 所述的回程标准液缸的活塞通过联接套与升降板固定连接。

[0008] 所述升降板上安装有数量与导向柱数量相同的导向套，导向套套装在导向柱上。

[0009] 所述导向柱的有效长度与回程标准液缸的行程相同。

[0010] 所述第一液缸内壁上、从上往下依次设有超高压密封件、多个高压密封件和多个支撑导向环

[0011] 本发明提供的水压试验机四柱导向式增压装置的性能特点在于：当待增压的介质在低压时，通过一套控制系统可以让增压缸两侧回程油（气）缸上推，而第二液（气）缸内容腔此时自吸或灌注常压液压油（气），此时，待增压介质处于快速加压状态；当待增压的介质压力升至某一设定压力时，第二液（气）缸内容腔及回程标准液（气）缸腔自动同时进入带压液压油（气），使待增压介质处于低速增压状态。当增压结束后，第一液缸靠两回程标准液（气）缸快速下拉复位，同时，第一液缸内容腔靠低压泵灌注待增压介质。采用自动控置调速加压方式将管内压力迅速、平稳的提高至试验压力。其结构新颖、紧凑，布局合理，比压高、容量大，升压快速、平稳，提高了系统的安全性、平稳性。

附图说明

[0012] 图1是本发明增压装置的初始状态结构示意图。

[0013] 图2为本发明增压装置的增压状态结构示意图；

[0014] 图3为本发明增压装置的原理图。

[0015] 图中：1.导向柱，2.承压板，3.卡套，4.柱塞，5.升降板，6.定位板，7.第一高压密封件，8.第二高压密封件，9.支撑导向环，10.支撑导向环，11.回程标准液缸，12.第一液缸，13.第二液缸，14.第三高压密封件，15.联接套，16.超高压密封件，17.防尘圈，18.卡键，19.导向套。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0017] 如图1和图2所示，本发明水压试验机四柱导向式增压装置，包括竖直设置的四根导向柱1，四根导向柱1的上端通过承压板2相连接，四根导向柱1的下端通过定位板6相连接，四根导向柱1上还套装有升降板5，升降板5上安装有四个导向套19，该四个导向套19分别套装在四根导向柱1上，升降板5通过导向套19可沿导向柱1的轴线方向上下移动；定位板6下端面安装有第二液缸13和两个回程标准液缸11，该两个回程标准液缸11相对于第二液缸13对称设置，第二液缸13内设有第一液缸12；第二液缸13的内壁上、由上往下依次设有第一高压密封件7、第二高压密封件8和三个支撑导向环9，第一高压密封件7和第二高压密封件8起高压密封作用，支撑导向环9用于防止第一液缸12外壁与第二液缸13内壁直接接触摩擦而粘连在一起，第二液缸13底部设有进出油口，增压时进油，复位时出油，工作时，其内腔充满中压液压油；第一液缸12缸壁上没有油口，第一液缸12上端穿过定位板6与升降板5固定连接，第一液缸12内设有筒形的柱塞4，柱塞4下端位于第一液缸12内，柱塞4上端从第一液缸12缸体上端伸出，并依次穿过定位板6、升降板5和承压板2，从承压板2顶部伸出，柱塞4通过卡套3和卡键18与承压板2固定连接，柱塞4为空心，其内腔和第一液缸12的内腔相通；
第一液缸12内壁上，从上往下依次安装有超高压密封件16、第三高压密封件14和多个支撑导向环10；超高压密封件16和高压密封件14起高压密封作用，支撑导向环9用于防止第一液缸12内壁与柱塞4外壁直接接触摩擦而粘连在一起，第一液缸12可同时沿第二液缸13的缸壁和柱塞4的外壁上下往复移动；工作时，第一液缸12内与柱塞4内腔中均充满被增压介质（低压乳化水或低压液压油）, 增压时排出超高压介质，复位时吸入低压介质。

[0018] 升降板5上安装有两个联接套15，一个联接套15与一个回程标准液缸11对应设置，联接套15内加工有内螺纹，联接套15通过该内螺纹与回程标准液缸11活塞杆上的外螺纹相连接。升降板5穿过柱塞4的孔壁上安装有防尘圈17，用于防止灰尘、杂物进入液缸内腔。

[0019] 回程标准液缸11和第二液缸13均为液（气）缸；第一液缸12为液缸。

[0020] 导向柱1的有效长度与回程标准液缸11的行程相同，导向柱1起导向作用，以保证第一液缸12上下滑行时非常平稳而不出现蹩卡现象。

[0021] 承压板2、导向柱1、定位板6、回程标准液缸11缸体和第二液缸13组成一个整体固定结构，与增压装置支架固定连接；第一液缸12、升降板5和回程标准液缸11的活塞及活塞杆组成一个整体运动件。

[0022] 本发明增压装置还包括多个行程感应开关和多个压力传感器，该多个行程感应开关和多个压力传感器均与水压试验机的主控单元相连接。行程感应开关用于检测本增压装置的移动距离，压力传感器用于检测本增压装置的增压压力。

[0023] 本发明增压装置主要以液压源为动力，当试验压力低时，可用气源为动力。

[0024] 本发明水压试验机四柱导向式增压装置的工作原理图，如图3所示。该增压装置由定位板6、第二液缸13、回程标准液缸11、第一液缸12、升降板5、柱塞4、承压板2以及导向柱1等组成，利用第一液缸12外径、柱塞4外径及回程标准液缸11活塞直径有效作用面积的不同使系统中局部区域获得高压。

[0025] 该四柱导向式增压装置能将输入的低压介质转变为高压介质供系统高压支路使用。图3所示为该增压装置的工作原理图，设第一液缸12的外径为D，柱塞2的外径为d，回程标准液缸11的活塞直径为D1，当第二液缸13、回程标准液缸11中的介质压力为P1时，第一液缸12和柱塞4中输出的介质压力为需要的高压P2，由力的平衡关系得，

[0026] P1 (2 D12+ D2)π／4=P2 d2π／4

[0027] P2= P1 [(2 D12+ D2)／d2]ηo=P1Kηo

[0028] 式中， ηo为增压缸的机械效率；K=(2 D12+ D2)／d2 为增压装置的增压比，表示增压装置的增压能力。

[0029] 通过柱塞4内孔将待增压介质注入第一液缸12的内腔，当第一液缸12内充满待增压介质后，停止向第一液缸12内注入待增压介质，并通过一套控制系统使回程标准液缸11活塞上推，回程标准液缸11的活塞杆通过升降板5带动第一液缸12向上运动，使得第二液缸13产生自吸作用，或者将常压油（气）通过第二液缸13底部的进出油口注入第二液缸13的内容积腔，此时，第一液缸12内的待增压介质处于快速加压状态；当该待增压的介质的压力升至某一设定压力值时，第二液缸13的内容腔及回程标准液缸11的内腔自动同时进入带压液压油（气），第一液缸12内的待增压介质处于低速增压状态，增压后的介通质过柱塞4内孔输出，当第一液缸12内待增压介质的压力到达需要的压力值时，增压结束。增压结束后，回程标准液缸11的活塞快速下拉，通过升降板5带动第一液缸12也快速下移复位，第二液缸13内的液压油也从进出油口排出；与此同时，低压泵通过柱塞4的内孔向第一液缸12的内容腔内灌注待增压介质，采用自动控制调速加压方式将管内压力迅速、平稳的提高至试验压力。至此，四柱导向式增压装置的的整个增压工作完成。