УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ УПРУГИХ ВСТАВОК В ТРУБОПРОВОДАХ
TEST BENCH FOR MEASURING MECHANICAL RESISTANCE OF ELASTIC INSERTS IN PIPELINES

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для измерения механических сопротивлений упругих вставок в трубопроводы с жидкостью.
Известен стандарт ISO 10846, в котором представлены общие принципы измерения динамической жесткости опорных и неопорных упругих элементов.
Недостатком известного стандарта является то, что в нем не рассматриваются гибкие вставки в трубопроводы с жидкостью.
Известна установка для нагружения конструкций при прочностных испытаниях (а.с. SU №795147, МПК G01M 5/00, опубл. 27.08.1995), состоящая из металлической пластины основания, на которой закреплены жесткие уголки, входящая и выходящая камеры, гидродвигатель, датчики силы пластины и ускорения, системы подачи воды и возбуждения, блок регистрации и обработки сигналов.
Недостатком известной установки является то, что установка не обеспечивает измерение механических сопротивлений из-за невыполнения требуемых граничных условий по рабочей среде упругой вставки, поскольку возбуждение фланца упругой вставки осуществляется одновременно с жидкостью.
Техническим результатом заявляемой установки является создание установки, обеспечивающей проведение достоверных измерений механических сопротивлений упругих вставок в трубопроводах с жидкостью.
Технический результат достигается за счет жесткого крепления поршня входной и выходной камер через упоры к жестким опорным уголкам для выполнения требуемых граничных условий проведения измерений и размещения датчиков силы между входной камерой и фланцем упругой вставки для исключения влияния уплотнительных колец на достоверность измеряемых параметров механических сопротивлений.
Заявляемая установка позволяет достоверно определять входное и передаточное сопротивления упругой вставки в трубопроводы с жидкостью в осевом направлении при номинальном статическом давлении.
Сущность заявляемой установки поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - установка для измерения механических сопротивлений упругих вставок в трубопроводы, общий вид;
фиг. 2 - установка для измерения механических сопротивлений упругих вставок в трубопроводы, схема;
фиг. 3 - установка в аксонометрии, общий вид.
Установка для измерения механических сопротивлений упругих вставок в трубопроводы с жидкостью (фиг. 1 и фиг. 2) состоит из двух металлических опорных уголков 2 с закрепленными на них входной камерой 3, на фланце которой закреплены равномерно расположенные по окружности (фланца) по меньшей мере четыре вибратора 5 (вибровозбудителя), например пьезокерамические, выходной камерой 4 с датчиками силы 8 на выходе, датчиков ускорения 6 и датчиков силы 7 на входе, поршня 9 с уплотнительными кольцами на входе, поршня 10 с уплотнительными кольцами (ГОСТ 9833-73) на выходе, упора 11 для поршня на входе, при этом поршни входной камеры 3 и выходной камеры 4 жестко закреплены через упор 11 и поршень 10 к двум опорным уголкам 2, системы подачи воды 12 и системы возбуждения 15 на входе, блока регистрации и обработки сигналов 14 на входе и на выходе рабочей среды упругой вставки 1. В поршне 10 с уплотнительными кольцами на выходе выполнено отверстие выхода воздуха 13 с заглушкой для удаления пузырьков воздуха из полости упругой вставки 1.
Заявляемая установка для измерения механических сопротивлений упругих вставок в трубопроводы работает следующим образом.
Через отверстие в поршне 9 с уплотнительными кольцами на входе в упругую вставку 1 подается жидкость по системе подачи воды 12, давление воды в упругой вставке 1 контролируют манометром. Для соблюдения граничных условий неподвижности жидкости на выходе, выходная камера 4 жестко крепится к опорному уголку 2 через датчики силы 8 на выходе. Жесткое крепление к двум опорным уголкам 2 поршня 9 с уплотнительными кольцами на входе через упор для поршня 11 на входе и поршня 10 на выходе обеспечивает соблюдение граничных условий неподвижности жидкости на выходе упругой вставки 1 (фиг. 2) за счет фиксации поршней 10, 11 к опорным уголкам 2, что позволяет достичь нулевого значения скорости жидкости на входе и выходе для достоверного измерения механических сопротивлений при номинальном статическом давлении.
В заявляемой установке система возбуждения 15 и вместо гидродвигателя по меньшей мере четыре, например пьезокерамических, вибратора 5, которые за счет синфазной работы создают условия строго поступательного смещения фланцев на входе упругой вставки 1 в осевом направлении без угловых перемещений и предотвращают возбуждение фланца упругой вставки 1 одновременно с жидкой рабочей средой трубопровода, что способствует соблюдению граничных условий по рабочей среде упругой вставки 1 и, тем самым, повышает достоверность измерений механических сопротивлений упругой вставки. Кроме того, вибраторы 5 воспринимают распорное усилие, возникающее в упругой вставке 1 при рабочем давлении жидкости в ней, что также повышает достоверность измерения механических сопротивлений.
Датчики ускорения 6, датчик силы 7 на входе и датчик силы 8 на выходе, блок регистрации и обработки сигналов 14 на входе и выходе измеряют механические (входное и передаточное) сопротивления упругих вставок в трубопроводы с жидкостью.
Отличительной особенностью поршня 9 с уплотнительными кольцами на входе (фиг. 3) является расположение датчиков силы 7 между входной камерой 3 и фланцем упругой вставки 1. Уплотнение, выполненное на основе уплотнительных колец по ГОСТ 9833-73, предотвращает контакт металла с металлом между входной камерой 3 и фланцем упругой вставки 1. Контакт осуществляется через датчики силы 7 на входе. Заявленное расположение датчиков силы и уплотнение исключает влияние уплотнительных колец на измеряемые параметры механических сопротивлений.
Таким образом, соблюдение граничных условий по рабочей среде упругой вставки за счет жесткого крепления поршней входной и выходной камер через упоры к опорным уголкам, исключение влияния конструктивных элементов заявляемой установки за счет расположения датчиков силы между входной камерой и фланцем упругой вставки, создание условий строго поступательного движения в осевом направлении за счет использования по меньшей мере четырех вибраторов обеспечивает создание установки для проведения достоверных измерений механических сопротивлений упругих вставок в трубопроводы с жидкостью.