УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ПОЛОГО ИЗДЕЛИЯ ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ
DEVICE FOR HYDRAULIC COMPRESSION TESTS FOR A HOLLOW PRODUCT

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при гидравлических испытаниях полых изделий (емкостей, трубопроводов и т.п.) внутренним давлением при статическом и/или циклическом режимах нагружения.
Известно устройство для гидравлических испытаний полого изделия малого объема внутренним давлением, содержащее емкость с рабочей жидкостью, соединенной с испытуемым изделием двумя трубопроводами (нагнетания и дренажным) через управляемые электромагнитные клапана, при этом в состав одного из трубопроводов входит насос. Циклический режим нагружения изделия осуществляют изменением величины проходных сечений электромагнитных клапанов при циркуляции рабочей жидкости через полое изделие. Известное устройство позволяет обеспечить изменение давления от 0 до 300 кПа и достигать диапазон частот от 0 до 10 Гц.
(CN 205620244, G01N 3/12, опубликовано 05.10.2016)
Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения требуемых параметров давления, например, 20000 кПа в статическом и циклическом режимах нагружения изделия с большим внутренним объемом, например, объемом 200 л.
Наиболее близким является устройство для гидравлических испытаний полых изделий, содержащее емкость с рабочей жидкостью, соединенной магистралью всасывания с центробежным насосом, который соединен магистралью нагнетания, с испытуемым изделием, байпасный вентиль, соединяющий магистраль нагнетания с магистралью всасывания, дренажный вентиль и обратный клапан, установленный на магистрали нагнетания, причем центробежный насос приводится в движение асинхронным электродвигателем, питаемым переменным напряжением с регулируемой частотой.
(SU 1580215, G01N 3/12, опубликовано 23.07.1990)
Недостатком известного устройства является сложность точного регулирования давления в циклическом режиме его изменения, поскольку параметры режима нагружения регулируются как расходом жидкости через байпасный трубопровод, так и путем изменения частоты вращения вала центробежного насоса при открытых байпасном и дренажном вентилях.
Задачей и техническим результатом изобретения является повышение точности регулирования высокого давления в циклическом режиме его изменения при гидравлических испытаниях полых изделий с большим внутренним объемом.
Технический результат достигают тем, что устройство для гидравлических испытаний полого изделия внутренним давлением содержит емкость с рабочей жидкостью, соединенную магистралью нагнетания, включающей электронасос и вентиль, с испытуемым полым изделием, снабженным дренажным вентилем, причем дополнительно содержит гидравлическую испытательную машину, на нижнем подвижном захвате которой размещен корпус гидроцилиндра, а конец штока гидроцилиндра закреплен в верхнем захвате неподвижной траверсы силовой рамы, при этом рабочая полость гидроцилиндра соединена с магистралью нагнетания на выходе вентиля, а во внутренней полости испытуемого изделия размещен сыпучий беспористый заполнитель.
Реализация устройства по изобретению своего назначения может быть проиллюстрирована примером с использованием фигуры, где:
1 - гидравлическая испытательная машина;
2 - нижний подвижный захват испытательной машины;
3 - гидроцилиндр;
4 - шток гидроцилиндра;
5 - верхний захват;
6 - неподвижная траверса силовой рамы;
7 - емкость с рабочей жидкостью;
8 - магистраль нагнетания;
9 - электронасос;
10 - запорный вентиль манометра;
11 - испытуемое полое изделие с беспористым наполнителем;
12 - дренажный вентиль;
13 - предохранительный клапан;
14 - манометр;
15 - вентиль.
Подготовку устройства по изобретению к работе осуществляют следующим образом.
Во внутренней полости емкости для испытаний 11, например, элементе трубопровода, размещают сыпучий беспористый наполнитель, например, мелкий гравий. Это позволяет значительно (до 90%) уменьшить количество рабочей жидкости, подаваемой в испытуемое полое изделие 11, что обеспечивает возможность повышения частоты нагружения изделия и повысить точность регулирования давления при испытаниях. Из емкости с рабочей жидкостью 7 с помощью электронасоса 9 при открытых вентилях 15 и 12 заполняют рабочей жидкостью весь гидравлический контур, включая соединительные магистрали, испытуемое полое изделие 10 с беспористым наполнителем и рабочую полость гидроцилиндра 3, поршень которого, находящийся в исходном положении в нижней мертвой точке, подымается в требуемое верхнее положение, обеспечивая необходимый запас рабочей жидкости. При этом конец штока 4 гидроцилиндра 3 закрепляют в верхнем захвате 5 неподвижной траверсы 6 силовой рамы.
После этого закрывают вентиль 15 и дренажный вентиль 12, устанавливают нижний подвижный захват 2 испытательной машины и неподвижную траверсу силовой рамы 6 испытательной машины соответственно расстоянию между нижним концом корпуса гидроцилиндра 3 и верхним концом его штока 4 с таким расчетом, чтобы хода активного нижнего захвата 2 в сторону сжатия штока гидроцилиндра было достаточно для обеспечения подачи требуемого объема рабочей жидкости в испытуемую емкость 11. Устройство по изобретению работе готово к работе.
Гидравлические испытания полого изделия внутренним давлением ведут путем перемещения поршня гидроцилиндра с использованием гидравлической испытательной машины.
В качестве гидравлической испытательной машины можно использовать любые известные устройства аналогичного назначения, обеспечивающие заданные условия статических и динамических испытаний, например, универсальные сервогидравлические испытательные машины фирм Шенк (ФРГ), MTS (США), INSTRON (Англия) и др., позволяющие с высокой точностью обеспечивать поддержание циклической нагрузки (давления в полости испытуемого изделия) и частоты.
При гидравлическом испытании отрезка натурной трубы внутренним диаметром 346 мм (толщина стенки 40 мм) и длиной 2000 мм (объем внутренней полости 188 л) с использованием испытательной машины усилием 100 тс фирмы Шенк и гидроцилиндра ISO 6020/2 - МХ2 (Италия) с диаметром поршня 200 мм и ходом 200 мм (максимальный объем вытесняемой жидкости 6,3 л) статическое давление в поршневой полости гидроцилиндра составляло 20 МПа при сжимающей нагрузке испытательной машины 63 тс.
При заполнении полости отрезка трубы мелким гравием на 90% для получения отнулевого цикла давления (0-20 МПа) ход поршня составлял 52 мм, выталкиваемый объем рабочей жидкости (масло HLP 46) равен 1.63 л, частота цикла была 1 Гц.
Проведенные испытания показали, что устройство по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: поддержание с высокой точностью статического и циклического режимов испытания высоким внутренним давлением полых изделий большого объема; возможность легко менять режим испытания, в частности, осуществлять двухчастотное, блочное, программное и другие виды нагружения полых изделий внутренним давлением; возможность легко изменять асимметрию цикла нагружения (R=Pmin/Pmax, где Pmin, Pmax - соответственно минимальное и максимальное давление цикла); возможность, в рамках соблюдения физических законов деформирования материала полых изделий, изменять частоту испытаний.