СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЖИДКОГО ИНГИБИТОРА И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЙ ЗАНИМАЕМЫЙ ИМ ОБЪЕМ МЕМБРАНЫ

Полезная модель относится к приборостроению, в частности, к устройствам для испытаний заполненных жидкостью и загерметизированных легко деформируемыми мембранами камер, работающих под внешним давлением.
Современное приборостроение характеризуется огромным многообразием технических решений для выполнения близких по физической сущности функций. Так, в морских приборах широко применяют различные варианты гидростатов, приводных устройств, использующих жидкость под внешним гидростатическим давлением, системы автоматики, работа которых должна адаптироваться к внешнему давлению и т.п. В конструкциях транспортно-пусковых контейнеров забортного расположения широко применяют хранение изделий в нейтральной жидкости под гидростатическим давлением, передаваемым через легкодеформируемую мембрану.
Большой перечень технических требований, предъявляемых к упомянутым устройствам, предопределяет необходимость разработки и создания специализированных стендов для поузловых испытаний, в частности, мембранных уплотнителей и количественной оценки характеристик нейтральной конкретной жидкости (ингибитора), таких, например, как сжимаемость и коэффициент объемного температурного расширения.
Известен стенд для испытаний мембран на надежность по авторскому свидетельству на изобретение СССР №209816, МПК G 01/, 1968, содержащий установленную на корпусе кассету, в которой размещают испытуемые мембраны, и связанный с приводом толкатель. Последний, воздействуя на заполняющую кассету жидкость, передает давление на мембраны. Жидкость может менять температуру при включении размещенных в ней электронагревательных спиралей. Нагрузка на мембрану может контролироваться наклеенными на нее тензодатчиками.
Рассмотренный стенд конструктивно сложен, осуществляемые измерения требуют комплектации стенда сложной аппаратурой и высокой квалификации обслуживающего персонала. Кроме того, данный стенд не подразумевает целенаправленного исследования процесса разрушения испытываемых мембран.
Также из уровня техники известно устройство заполнения исследуемой жидкостью измерительных камер для приборов и установок высокого давления по патенту РФ на изобретение №2367931, МПК G01N 11/00, 2009, содержащее заполняемый исследуемой жидкостью корпус, обтюратор, герметизирующие разделительные эластичные элементы, крепежные детали, источник давления и каналы заполнения объемов. Устройство может быть использовано при большом многообразии приборов и установок для исследования жидкостей при высоких давлениях. По совокупности признаков данное устройство наиболее близко к предлагаемому техническому решению и принято авторами за прототип. Недостатком прототипа является невозможность получения количественных характеристик податливости разделительных эластичных элементов под нагрузкой и усилия их разрушения (разрыва).
Технической задачей настоящей полезной модели является создание технологичного устройства, позволяющего проверку работоспособности отделяющего забортную среду от нейтральной жидкости (жидкого ингибитора) эластичного элемента в виде мембраны при заданных изменениях гидростатического давления и температуры ингибитора, а также измерение усилия разрыва эластичного элемента (разделительной мембраны) под нормированной сосредоточенной нагрузкой.
Техническим результатом полезной модели является возможность комплексной оценки работоспособности нейтральной жидкости и отделяющего ее от забортной среды эластичного элемента (мембраны) в широком диапазоне температур и забортного давления.
Указанный результат достигается за счет того, что стенд для испытаний жидкого ингибитора и герметизирующей занимаемый им объем мембраны, включает заполняемый ингибитором корпус, обтюратор, герметизирующую эластичную мембрану, источник давления, толкатель, трубопровод подачи давления, клапаны наполнения и вентиляции и измерительные приспособления, при этом стенд дополнен съемным колпаком, образующим совместно с корпусом стенда полость имитации забортной среды, устройством измерения температуры ингибитора, измерительным устройством хода толкателя (прогиба мембраны под нагрузкой), толкатель выполнен в виде макета головной части подводного аппарата, снабженной нагрузочным приспособлением, а источник давления содержит устройство измерения расхода жидкости.
Сущность настоящей полезной модели отражена на следующих рисунках:
- на фиг.1 показан общий вид стенда при гидростатических испытаниях;
- на фиг.2 представлен вариант закрепления герметизирующей эластичной мембраны на корпусе с помощью съемного колпака (комплектация стенда для гидростатических испытаний ингибитора и мембраны);
- на фиг.3 показана комплектация стенда для испытаний мембраны на разрыв.
Стенд для испытаний жидкого ингибитора и герметизирующей занимаемый им объем мембраны содержит (фиг.1) корпус 1 с нижней крышкой 2, закрепленной на корпусе с помощью болтов 3, и съемным колпаком 4, закрепленным с помощью разъемного кольца 5. Внутренний объем корпуса 1 сообщается с дополнительным объемом 6, на котором смонтированы клапан наполнения 7, клапан вентиляции 8 и манометр 9. К съемному колпаку 4 подсоединен трубопровод 10 подачи давления с отсечным клапаном 11 и источником давления 12, представляющим собой гидроцилиндр с поршнем 13 и механическим приводом 14 его перемещения с устройством измерения расхода жидкости. Также на съемном колпаке 4 смонтирован манометр 15, по показаниям которого осуществляется контроль давления внутри съемного колпака 4. Корпус 1 также снабжен устройством 16 измерения температуры ингибитора, который подвергается испытаниям. Внутри корпуса 1 расположены (фиг.2) обтюратор 17, герметизирующая внутренний объем корпуса 1 эластичная мембрана 18 и толкатель 19, выполненный в виде макета головной части подводного аппарата. Толкатель 19 соединен с нижней крышкой 2 с помощью резьбы 20 и имеет в нижней части отверстия 21, через которые ингибитор может проникать в кольцевой зазор между толкателем 19 и корпусом 1.
Для проведения испытаний мембраны 18 на разрыв стенд комплектуется следующим образом (фиг.3). Вместо съемного колпака 4 на корпус 1 устанавливается фиксирующее кольцо 22, а вместо нижней крышки 2 - направляющая крышка 23. К толкателю 19 посредством резьбового соединения 24 присоединяется шток 25, пропущенный через направляющие 26 в направляющей крышке 23. На свободный конец штока 25 крепится нагрузочное приспособление 27 с цилиндрическим креплением подвеса 28, на которое одеваются грузы 29. Корпус 1 вместе со всеми обозначенными элементами устанавливается на кольцевую площадку 30, соединенную с нижним основанием 31 с помощью шпилек 32. Внутрь нижнего основания 31 вставлена опора 33, на которую устанавливается измерительное устройство хода толкателя 19, представляющее собой пластины 34, имеющие нормированную толщину и служащие для оценки степени прогиба мембраны 18 под действием нагруженного толкателя 19.
н
Стенд для испытаний жидкого ингибитора и герметизирующей занимаемый им объем мембраны работает следующим образом. При проведении гидростатических испытаний ингибитора и мембраны стенд комплектуется так, как показано на фиг.1 и 2. Гидростатические испытания проводятся в следующем порядке. Перед проведением испытаний стенд устанавливается на горизонтальную плоскость съемным колпаком 4 вниз и с помощью клапана наполнения 7 при открытом клапане вентиляции 8 дополнительный объем 6 и корпус 1 заполняются ингибитором, подлежащим испытаниям. Для глубоководных приборов (аппаратов) ингибитор перед заполнением вакуумируется. Сумма объемов корпуса 1 и дополнительного объема 6 равняется по величине внутреннему объему пускового устройства за вычетом объема подводного аппарата. Заполняемые объемы известны и контроль заполнения осуществляется по расходу ингибитора. После заполнения клапан 7 перекрывается. В процессе заполнения мембрана 18 может деформироваться, что приведет к увеличению объема, заполняемого ингибитором. Поэтому после заполнения корпуса 1 и дополнительного объема 6 нужным количеством ингибитора при открытом клапане вентиляции 8 происходит заполнение жидкостью съемного колпака 4 посредством открытия отсечного клапана 11 и подачи жидкости через трубопровод 10 от источника давления 12. После заполнения объема съемного колпака 4 жидкостью мембрана 18 примет исходное положение, при этом объем корпуса 1 и дополнительный объем 6 будут полностью заполнены ингибитором (контроль данного факта осуществляется фиксацией появления ингибитора в клапане вентиляции 8, после чего клапан 8 перекрывается; наличие внутри объема 6 воздушной подушки недопустимо). Первоначальное отсутствие избыточных по отношению к атмосферному давлений в корпусе 1 и дополнительном объеме 6 контролируется по манометру 9, а внутри съемного колпака 4 - по манометру 15. Стенд готов к работе. После этого при помощи механического привода 14 перемещения поршня 13 при открытом отсечном клапане 11 внутри съемного колпака 4 формируется давление в соответствии с программой испытаний. Величина создаваемого давления контролируется по манометру 15. Расход жидкости из источника давления 12 измеряется как произведение изменения расстояния V на площадь поперечного сечения поршня 13. После формирования гидростатического давления и выдержки определенного времени производится оценка работоспособности мембраны и сжимаемости ингибитора. Стенд также позволяет оценить влияние на данные параметры температуры ингибитора. Для этого при наличии давления внутри съемного колпака 4 производится не показанными на фиг.1 средствами (например, с помощью электронагревательных приборов) нагрев или охлаждение ингибитора, температура которого контролируется по показаниям устройства 16 измерения температуры ингибитора. При этом производится оценка состояния мембраны и ингибитора в зависимости от температуры.
0
Для проведения испытаний мембраны 18 на разрыв стенд комплектуется так, как показано на фиг.3. Целью испытаний является оценка степени деформации мембраны 18 в зависимости от приложенной к ней нагрузки и величины последней, при которой произойдет разрушение мембраны 18. Данные исследования проводятся последовательно. Сначала корпус 1 вместе с обтюратором 17, эластичной мембраной 18, фиксирующим кольцом 22 и разъемным кольцом 5 устанавливается на кольцевую площадку 30, соединенную с нижним основанием 31 с помощью шпилек 32. После этого внутрь нижнего основания 31 вставляется опора 33, на которую устанавливаются пластины 34 до их упора в мембрану 18. Мембрана 18 в данном положении не подвергается нагрузке и находится в исходном положении. Расстояние b от мембраны 18 до опоры 33 измеряется и фиксируется. Затем внутрь корпуса 1 вводится толкатель 19 до упора в мембрану 18 и последовательно производится монтаж штока 25, направляющей крышки 23 и нагрузочного приспособления 27 с цилиндрическим креплением подвеса 28. Направляющая крышка 23 фиксируется с помощью болтов 3. После произведенного монтажа мембрана 18 испытывает нагрузку, обусловленную известным (ранее измеренным) весом толкателя 19, штока 25 и нагрузочного приспособления 27 с цилиндрическим креплением подвеса 28. Для оценки воздействия данной нагрузки на мембрану 18 последовательно убирают часть пластин 34 до момента, когда мембрана 18 выйдет из контакта с ними.
После этого текущее расстояние от мембраны 18 до опоры 33 измеряется и фиксируется. Для продолжения исследования на цилиндрическое крепление подвеса 28 нагрузочного приспособления 27 одевают грузы 29, масса которых известна, после чего снова убирают часть пластин 34 до момента, когда мембрана 18 выйдет из контакта с ними, измеряют и фиксируют расстояние от мембраны 18 до опоры 33. Данные операции повторяют до момента разрушения мембраны 18, при этом нагрузка, при которой произошло разрушение, также фиксируется.
Таким образом, предлагаемый стенд для испытаний жидкого ингибитора и герметизирующей занимаемый им объем мембраны позволяет решить поставленную техническую задачу создания технологичного устройства, позволяющего проверку работоспособности отделяющего забортную среду от нейтральной жидкости (жидкого ингибитора) эластичного элемента в виде мембраны при заданных изменениях гидростатического давления и температуры ингибитора, а также измерение деформационных возможностей эластичного элемента (разделительной мембраны) и усилия его разрыва под нормированной сосредоточенной нагрузкой.