专利名称：测量管材耐压强度及抗爆破能力的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过机械操作进行力或应力的一般计量的方法及装置，具体地说 涉及一种测量管材耐压强度的方法及设备。
背景技术：
现有的管道耐内压试验是截取一定长度的管道，将两端用堵头夹具封堵住，再用 液体充满管道，然后用压力泵加压到某一规定压力并维持一定时间，在这一过程中，通过观 测管道的状况来确定其耐压能力；而抗爆破压力试验在管道的堵头安装方法上与耐水压 试验相同，只是在试验过程中要求在一定时间将管道打压至损坏。但对于某些用于输水的 管径较大的塑料管道，如高分子复合管道，或者是现场制作的塑料缠绕管道，若管径大于 300mm，采用堵头夹具的常规内水压试验方法在施工现场对管道进行内压试验，由于管径很 大，两端不易封堵，使得实验难以进行。

发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑，操作简单，工作效率高，使用方便的测量管材 耐压强度及抗爆破能力的方法及设备。本发明的测量管材耐压强度及抗爆破能力的方法，包括如下步骤a、准备管材试样和三个以上的顶板，测量管材试样的内孔直径D和长度B，根据管 材试样的内孔半径选择确定每个顶板的外弧面半径，让每个顶板外弧面半径与管材试样内 孔半径相同，让每个顶板的长度大于或等于管材试样的长度，全部顶板的外圆面可拼接成 一个圆环；b、将全部顶板拼接成一个圆圈并置于管材试样的内孔中，让管材试样的内壁与每 个顶板的外圆弧面相贴；C、分别对每个顶板自内向外沿径向同时施加一个作用力Ti,并测量每个作用力Ti 的大小；d、在设定的时间里将作用力Ti同步加大至将管材试样被损坏的状态，利用测量出 的作用力Ti的大小，然后将该数值以及管材试样的内孔直径D和长度B带入以下计算公 式 (1) 式中P-管材的耐压强度，计量单位MPa ；Ti-第i个荷载传感器显示的数值(i = l，2，...n)，计量单位KN;η-荷载传感器的数量；D-管道试样的内孔直径，计量单位m ；B-管道试样的长度，计量单位m ；
e、根据管材的耐压强度，利用现有的换算公式可换算到管道抗爆破能力压强值。本发明的用于测量管材耐压强度及抗爆破能力的设备，包括支架，支架与导向套 筒的后端固定相连，导向套筒内能滑动地设有柱塞，柱塞的后端与油缸的活塞杆相连，油缸 的缸体安装固定在所述支架上，所述柱塞的前端具有正多棱锥体或正多棱台体或圆锥体或 圆台体，正多棱锥体或正多棱台体或圆锥体或圆台体的大端端面与柱塞的前端一体相连， 正多棱锥体或正多棱台体或圆锥体或圆台体的锥角朝前，正多棱锥体或正多棱台体的每个 侧面分别与一个径向滑块里端的端面相配合，圆锥体或圆台体的侧壁与三个以上的径向滑 块里端的端面相配合，所述导向套筒的侧壁上沿径向设有导向孔，导向孔的数量与所述径 向滑块的数量相同，径向滑块的中部能滑动地插装在对应的导向孔内，每个径向滑块的外 端分别设有顶板，每个顶板的里端表面与径向滑块的外端面之间分别设有一个载荷传感 器，每个顶板的外圆面为弧形面，全部顶板的外圆面可拼接成一个圆环。本发明的测量管材耐压强度及抗爆破能力的设备，其中所述正多棱锥体为正四棱 锥体或正六棱锥体或正八棱锥体，所述正多棱台体为正四棱台体或正六棱台体或正八棱台 体。本发明的测量管材耐压强度及抗爆破能力的方法及设备，是利用力平衡原理，计 算出推力与内水压力的关系，实现了无需充水的管道内压试验，包括管道耐水压试验和爆 破试验，可用于测量高分子复合管道或现场制作的塑料缠绕管道所能承受的内压值，从而 在管道施工安装完成后的正式试水之前，即可初步判断管道的耐水压或爆破压力，由于采 用了本发明特有的实施步骤和设备，对于某些管径大于300mm的用于输水的管径较大的塑 料管道，如高分子复合管道，或者是现场制作的塑料缠绕管道，也可以采用本发明的方法及 设备确定其所能承受的内压值，并且本发明的方法及设备具有结构紧凑，操作简单，工作效 率高，使用方便的特点。下面结合附图对本发明的测量管材耐压强度及抗爆破能力的方法及设备作进一 步详细说明。


图1为本发明的测量管材耐压强度及抗爆破能力的设备的主视剖视图；图2为图1的顶板部分的侧视剖面图。
具体实施例方式本发明的测量管材耐压强度及抗爆破能力的方法，其包括如下步骤a、准备管材试样和四个顶板，测量管材试样的内孔直径D和长度B，根据管材试样 的内孔半径选择确定每个顶板的外弧面半径，让每个顶板外弧面半径与管材试样内孔半径 相同，让每个顶板的长度大于或等于管材试样的长度，全部顶板的外圆面可拼接成一个圆 环；b、将全部顶板拼接成一个圆圈并置于管材试样的内孔中，让管材试样的内壁与每 个顶板的外圆弧面相贴；C、分别对每个顶板自内向外沿径向同时施加一个作用力Ti,并测量每个作用力Ti 的大小；
d、在设定的时间里将作用力Ti同步加大至将管材试样被损坏的状态，利用测量 出的作用力Ti的大小，然后将该数值以及管材试样的内孔直径D和长度B带入以下计算公 式 式中P-管材的耐压强度，计量单位MPa ；Ti-第i个荷载传感器显示的数值(i = 1，2，... η)，计量单位KN;η-荷载传感器的数量；D-管道试样的内孔直径，计量单位m ；B-管道试样的长度，计量单位m ；e、根据管材的最大耐压强度，利用现有的换算公式可换算到管道抗爆破能力压强值。如图1和图2所示，本发明的测量管材耐压强度及抗爆破能力的设备，包括支架 11，支架11与导向套筒8的后端固定相连，导向套筒8内能滑动地设有柱塞5，柱塞5的后 端与油缸10的活塞杆9相连，油缸10的缸体安装固定在支架11上，柱塞5的前端具有正 多棱锥体7，正多棱锥体7为正四棱锥体，正多棱锥体7的大端端面与柱塞5的前端一体相 连，正多棱锥体7的锥角朝前，正多棱锥体7的每个侧面分别与一个径向滑块3里端的端面 相配合，导向套筒8的侧壁上沿径向设有导向孔，导向孔的数量与所述径向滑块3的数量相 同，径向滑块3的中部能滑动地插装在对应的导向孔内，每个径向滑块3的外端分别设有顶 板2，每个顶板2的里端表面与径向滑块3的外端面之间分别设有一个载荷传感器4，每个 顶板2的外圆面为弧形面，全部顶板的外圆面可拼接成一个圆环，油缸10通过管路12与手 动或电动液压泵站13相连，管路12采用软管制成。上述柱塞5的前端也可以是具有正多棱台体或圆锥体或圆台体，正多棱台体或圆 锥体或圆台体的大端端面与柱塞5的前端一体相连，正多棱台体或圆锥体或圆台体的锥角 朝前，正多棱台体的每个侧面分别与一个径向滑块3里端的端面相配合，圆锥体或圆台体 的侧壁与三个以上的径向滑块3里端的端面相配合。上述正多棱锥体7也可以为正六棱锥体或正八棱锥体，正多棱台体为正四棱台体 或正六棱台体或正八棱台体。本发明的测量管材耐压强度及抗爆破能力的设备在使用时，可先准备管材1试 样，测量管材试样1的内孔直径D和长度B，再根据管材试样1的内孔半径选择确定每个顶 板2的外弧面半径，让每个顶板2外弧面半径与管材试样1内孔半径相同，让每个顶板2的 长度大于或等于管材试样1的长度，全部顶板2的外圆面可拼接成一个圆环；然后将全部顶 板2安装到径向滑块3外端的载荷传感器4上，并将全部顶板2置于管材试样1的内孔中， 再利用液压泵站13经管路12向油缸10输送液压油，让油缸10的活塞杆推动柱塞5向右 运动，正多棱锥体7的每个侧面就会分别推动一个径向滑块3沿径向向外运动，让管材试样 1的内壁与每个顶板2的外圆弧面紧紧相贴，并分别对每个顶板自内向外沿径向同时施加 一个作用力Ti,利用载荷传感器4测量每个作用力Ti的大小，并在设定的时间里将作用力 Ti同步加大至将管材试样被损坏的状态，，然后将作用力Ti的大小数值以及管材试样的内孔直径D和长度B带入以下计算公式 式中P-管材的耐压强度，计量单位MPa ；Ti-第i个荷载传感器显示的数值(i = 1，2，. . . η)，计量单位KN ；D-管道试样的内孔直径，计量单位m ；B-管道试样的长度，计量单位m ；再根据管材的最大耐压强度，利用现有的换算公式可换算到管道抗爆破能力压强值。本发明的测量管材耐压强度及抗爆破能力的方法及设备，可用于测量高分子复合 管道或现场制作的塑料缠绕管道所能承受的内压值，从而在管道施工安装完成后的正式试 水之前，即可初步判断管道的耐水压或爆破压力。本发明主要是针对现场制作的管道，本发 明为在施工现场对管道质量的检测提供了一种新的方法和设备。本发明利用力平衡原理计 算出推力与内水压力的关系，实现了无需充水的管道内压试验，包括管道耐水压试验和爆 破试验，试验中涉及的耐水压和爆破压力试验要求可参照相应的塑料管材产品标准和耐水 压试验方法标准(GB/T6111)。上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围 进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
测量管材耐压强度及抗爆破能力的方法，其特征在于包括如下步骤a、准备管材试样和三个以上的顶板，测量管材试样的内孔直径D和长度B，根据管材试样的内孔半径选择确定每个顶板的外弧面半径，让每个顶板外弧面半径与管材试样内孔半径相同，让每个顶板的长度大于或等于管材试样的长度，全部顶板的外圆面可拼接成一个圆环；b、将全部顶板拼接成一个圆圈并置于管材试样的内孔中，让管材试样的内壁与每个顶板的外圆弧面相贴；c、分别对每个顶板自内向外沿径向同时施加一个作用力Ti，并测量每个作用力Ti的大小；d、在设定的时间里将作用力Ti同步加大至将管材试样被损坏的状态，利用测量出的作用力Ti的大小，然后将该数值以及管材试样的内孔直径D和长度B带入以下计算公式 <mrow><mi>P</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msub> <mi>T</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow> <mrow><mn>1000</mn><mi>&pi;</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>D</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>B</mi> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中P 管材的耐压强度，计量单位MPa；Ti 第i个荷载传感器显示的数值(i＝1，2，...n)，计量单位KN；n 荷载传感器的数量；D 管道试样的内孔直径，计量单位m；B 管道试样的长度，计量单位m；e、根据管材的耐压强度，利用现有的换算公式可换算到管道抗爆破能力压强值。
2.用于测量管材耐压强度及抗爆破能力的设备，其特征在于包括支架(11)，支架 (11)与导向套筒⑶的后端固定相连，导向套筒⑶内能滑动地设有柱塞(5)，柱塞(5)的 后端与油缸(10)的活塞杆(9)相连，油缸(10)的缸体安装固定在所述支架(11)上，所述柱 塞(5)的前端具有正多棱锥体(7)或正多棱台体或圆锥体或圆台体，正多棱锥体(7)或正 多棱台体或圆锥体或圆台体的大端端面与柱塞(5)的前端一体相连，正多棱锥体(7)或正 多棱台体或圆锥体或圆台体的锥角朝前，正多棱锥体(7)或正多棱台体的每个侧面分别与 一个径向滑块(3)里端的端面相配合，圆锥体或圆台体的侧壁与三个以上的径向滑块(3) 里端的端面相配合，所述导向套筒(8)的侧壁上沿径向设有导向孔，导向孔的数量与所述 径向滑块(3)的数量相同，径向滑块(3)的中部能滑动地插装在对应的导向孔内，每个径向 滑块⑶的外端分别设有顶板(2)，每个顶板(2)的里端表面与径向滑块(3)的外端面之间 分别设有一个载荷传感器(4)，每个顶板(2)的外圆面为弧形面，全部顶板的外圆面可拼接 成一个圆环。
3.根据权利要求2所述的用于测量管材耐压强度及抗爆破能力的设备，其特征在于 正多棱锥体(7)为正四棱锥体或正六棱锥体或正八棱锥体，所述正多棱台体为正四棱台体 或正六棱台体或正八棱台体。
全文摘要
一种测量管材耐压强度及抗爆破能力的方法，包括如下步骤准备管材试样和三个以上的顶板，测量管材试样的内孔直径D和长度B，根据管材试样的内孔半径选择确定每个顶板的外弧面半径，让每个顶板外弧面半径与管材试样内孔半径相同，让每个顶板的长度大于或等于管材试样的长度，全部顶板的外圆面可拼接成一个圆环。其设备包括支架，支架与导向套筒的后端固定相连，导向套筒内能滑动地设有柱塞，柱塞的后端与油缸的活塞杆相连，油缸的缸体安装固定在支架上，柱塞的前端具有正多棱锥体或正多棱台体或圆锥体或圆台体。其目的是提供一种结构紧凑，操作简单，工作效率高，使用方便的测量管材耐压强度及抗爆破能力的方法及设备。
文档编号G01N3/12GK101907543SQ20101025091
公开日2010年12月8日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者刘群昌, 张治晖, 杨书君, 许迪, 赵华, 陈霄 申请人:中国水利水电科学研究院