СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ НА ВЕРОЯТНОСТЬ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ
METHOD FOR TESTING OF BELLOW EXPANSION JOINTS ON PROBABILITY OF FAULTLESS OPERATION

Способ испытания сильфонных компенсаторов (СК) относится к гидравлическим испытаниям изделий, а именно к испытаниям сильфонных компенсаторов на осевую циклическую деформацию.
Известны способы испытаний СК на циклическую осевую деформацию.
Патент №2156392 29.12.1998 предлагает проводить испытание отдельного СК путем помещения внутрь сильфона силового гидроцилиндра. Предложенный способ имеет определенные сложности монтажа механической части и обеспечения постоянства давления внутри сильфона.
Патент №2367829 09.08.2008 позволяет уменьшить распорные усилия за счет помещения в испытуемый СК дополнительного вспомогательного сильфона меньшего диаметра и создание давления между их стенками. Реализация данного способа требует наличия дополнительно изготовленных СК с меньшим диаметром и с внешним рабочим давлением.
ГОСТ 28697-90 взят за прототип. Проведение испытаний возможно для сильфонов, изготовленных на общем патрубке. В этом случае возникают проблемы при проведении других видов испытаний (угловые, сдвиговые, ударные, вибрационные). Кроме того, этот способ требует наличия жестких направляющих, препятствующих потере устойчивости СК.
Предлагаемый способ заключается в следующем. Герметизированный сильфонный компенсатор со вспомогательными на его верхнем и нижнем фланцах фитингами соответствующего условного диаметра устанавливается соосно в силовую раму с идентичным ему парным сильфоном. В качестве силовой рамы могут использоваться скрепленные усиленные крайние фланцы самих сильфонов, жестко зафиксированные стягивающими штангами. К нижним силовым фитингам подключается реверсивный гидравлический насос. Система заполняется жидкостью (вода) и создается рабочее давление. Задавая закон вращения привода насоса, мы обеспечиваем перемещение соприкасающихся фланцев сильфонов с заданной точностью в обоих направлениях.
Перемещение соприкасающихся фланцев происходит из-за наличия дифференциального давления, получаемого за счет отбора насосом жидкости из одного сильфона и нагнетания ее в другой. Так как центральная часть системы, в которой сильфоны соприкасаются торцами, не закреплена, давление стремится быть уравновешенным за счет изменения объемов сильфонов. Так как силы внутреннего давления распределены внутри сильфона равномерно и перпендикулярно его стенкам, а внешние механические силы отсутствуют (в отличие от классических способов испытания ГОСТ 28697-90), система всегда стремится к самоуспокоению и препятствует перекосу подвижной части сильфонов, что невозможно в классической схеме при отсутствии жестких направляющих.
Так как перемещение происходит при наличии дифференциального давления, а ГОСТ 28697-90 допускает отклонение давления ±5%, то предлагаемый метод обеспечивает выполнение этого условия при
<mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>с</mi><mi>ж</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>F</mi><mrow><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>с</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mi>д</mi></msub><mo>⋅</mo><mi>s</mi><mo>+</mo><mi>M</mi><mo>⋅</mo><mi>g</mi><mtext>                         </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
сж
где F - усилие, необходимое для осевого сжатия сильфона на заданное расстояние;
раст
F - усилие, необходимое для осевого растяжения сильфона на заданное расстояние;
s - площадь условного диаметра сильфона;
д
Р - дифференциальное давление между сильфонами, не превышающее ±5% от испытательного;
М - масса верхнего сильфона с водой;
g - ускорение свободного падения.
д
Таким образом, чем больше диаметр сильфона, тем меньше давление Р, необходимое для перемещения.
На фиг. 1 представлена схема проведения испытаний на ВБР.
сж
раст
При невыполнении условия (1), т.е. при условии отклонения рабочего избыточного давления в сильфоне более 5%, предлагается компенсировать часть F+F дополнительным механическим воздействием на подвижную часть системы для удержания избыточного давления в сильфонном компенсаторе в разрешенном коридоре в 5% за счет управляемого изменения давления в контуре гидроцилиндра.
Схема такого способа испытаний представлена на фиг. 2.
Технический результат
д
сж
раст
Предлагаемый способ подходит для проведения испытаний сильфонных компенсаторов больших диаметров, для которых Р·s>F+F-M·g. Отличительной особенностью данного способа является то, что при отсутствии внешних тянуще-толкающих усилий система является самоуспокаивающейся, так как внутренние распорные силы действуют на все стенки сильфона равномерно и перпендикулярно. Это препятствует угловому и поперечному осевым смещениям и не провоцирует потери устойчивости сильфонов. Предлагаемый способ прост в монтаже, не требует металлоемкой оснастки и обеспечивает возможность последующего проведения других видов испытания тех же самых СК.