ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ БЕСФЛАНЦЕВОГО ИСПОЛНЕНИЯ
TEST BENCH FOR PIPELINE VALVES OF WAFER DESIGN

Изобретение относится к испытательной технике в машиностроении и предназначено для испытания трубопроводной арматуры бесфланцевого исполнения при ее производстве, а также может быть использовано в энергетической, химической, нефтегазовой и других отраслях промышленности на предприятиях, производящих ревизию и ремонт трубопроводной арматуры в процессе ее гидравлического или пневматического испытания, а также может быть использовано для испытания различных полых изделий.
Известна съемная заглушка для испытания бесфланцевых труб (авторское свидетельство СССР №877180, 1981 г., F16J 3/10), содержащая крышку, устанавливаемую на торец трубы с уплотнительным элементом, и фиксирующие кольца, размещенные на трубе и связанные с крышкой тягами.
Основными недостатками этой съемной заглушки является нежесткость конструкции, что при высоких испытательных давлениях и диаметрах труб приведет к раскрытию стыка и в результате чего не будет обеспечена герметичность стыка крышки с трубой, а также то, что ее технически сложно использовать для испытания бесфланцевой трубопроводной арматуры.
Известны стенды для испытания трубопроводной арматуры с жесткими управляемыми заглушками (см. С.В. Сейнов, «Трубопроводная арматура. Исследования. Производство. Ремонт», УДК 621.646.004.67, M «Машиностроение», 2002 г., стр. 298, табл. 5.6, рис. IVa, б, в), содержащие планшайбы, силовой привод одной из планшайб и жесткие заглушки патрубков трубопроводной арматуры.
Недостатками этих стендов является то, что заглушки выполнены строго под определенные размеры патрубков испытываемой трубопроводной арматуры и для проведения испытаний различных типоразмеров требуется большое количество заглушек под разные размеры патрубков и, кроме того, конструктивно эти заглушки сложны и металлоемки.
Известен стенд для гидропневмоиспытаний запорной фланцевой трубопроводной арматуры (патент на промышленный образец РФ 71197, 2008 г., МКПО 10-05), содержащий основание, неподвижную и подвижную стойки на основании, торцевые заглушки с приводами, плиты и элементы управления.
Основным недостатком этого стенда является то, что при высоких испытательных давлениях и диаметрах патрубков трубопроводной арматуры и при использовании торцевых заглушек стенда возможно раскрытие стыка и в результате чего не будет обеспечена герметичность стыка заглушки с патрубком, а также то, что этот стенд технически сложно использовать для испытания бесфланцевой трубопроводной арматуры.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому испытательному стенду является испытательный стенд для трубопроводной арматуры бесфланцевого исполнения (патент на изобретение РФ №2297610, 2005 г., G01M 3/08), содержащий неподвижную и подвижную планшайбы с проставочными элементами, силовой привод неподвижной планшайбы, источник испытательного давления, две заглушки патрубков трубопроводной арматуры, каждая из которых содержит корпус с цилиндрической выточкой, в которой размещен поршень, упругодеформируемые уплотнительные кольца, штуцера и каналы для подачи и слива испытательной жидкости и дренажа воздуха.
Основным недостатком этого стенда является то, что заглушки этого стенда выполнены строго под определенные размеры патрубков испытываемой трубопроводной арматуры в зависимости от ее условного прохода, например, (DN 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 мм) и условного давления (PN 4,0; 6,3; 10; 12: 16; 20; 24; 32 МПа) и для проведения испытаний различных типоразмеров требуется большое количество заглушек под разные размеры патрубков и, кроме того, конструктивно эти заглушки металлоемки и сложны, в том числе конструкция каналов для подачи и слива испытательной жидкости и дренажа воздуха.
Использовать этот стенд на предприятии, производящем ревизию и ремонт трубопроводной арматуры отечественного и зарубежного производства с DN и PN в широком диапазоне, указанными выше, проблематично, вследствие того, что под каждый условный проход трубопроводной арматуры на предприятии необходимо иметь порядка 10-ти заглушек с разными сопрягаемыми размерами поршня с внутренним диаметром патрубков, т.к. этот диаметр патрубков выполнен в зависимости от условного давления.
Кроме того, предприятия, производящие трубопроводную арматуру, в том числе и зарубежные, не всегда выполняли ранее и выполняют в настоящее время внутренний диаметр патрубка строгой величины и формы. Часто внутренний диаметр патрубка может колебаться в пределах ±2 мм в пределах одного условного прохода и давления и может иметь сужающие конусные переходы, располагающиеся от торца патрубка на расстоянии от 20 мм, что делает практически невозможным использование вышеприведенного стенда, т.к., во-первых, между наружной поверхностью поршня заглушки и внутренним диаметром патрубка при использовании резиновых уплотнительных колец должен быть зазор в пределах 0,04…0,15 мм в зависимости от давления (см. Л.А. Кондаков и др. «Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник», УДК 62-762(035), М. «Машиностроение», 1986 г., стр. 127, табл. 3.10), а во-вторых, при установке поршень заглушки может упереться в сужающий конусный переход на внутренней поверхности патрубка до входа в него упругодеформируемого уплотнительного кольца.
Задачей заявляемого предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно расширение его функциональных возможностей при испытании различных типоразмеров и форм внутренних поверхностей патрубков трубопроводной арматуры, а также упрощение конструкции и снижение металлоемкости заглушек стенда.
Техническим результатом решения поставленной задачи является то, что в испытательном стенде для трубопроводной арматуры бесфланцевого исполнения, содержащем неподвижную и подвижную планшайбы с проставочными элементами, силовой привод неподвижной планшайбы, источник испытательного давления, две заглушки патрубков трубопроводной арматуры, каждая из которых содержит корпус с цилиндрической выточкой, в которой размещен поршень, упругодеформируемые уплотнительные кольца, штуцера и каналы для подачи и слива испытательной жидкости и дренажа воздуха, согласно предлагаемому изобретению:
- корпусы заглушек выполнены под один условный проход трубопроводной арматуры, при этом цилиндрические выточки выполнены с внешней стороны цилиндрической части корпусов заглушек;
- поршни выполнены неподвижными в виде сменных кольцевых дисков под различные типоразмеры патрубков трубопроводной арматуры, установленных с использованием радиальных упругодеформируемых уплотнительных колец на внешних цилиндрических выточках корпусов и фиксируемых на них от осевого смещения резьбовыми упорами, причем наружная цилиндрическая поверхность сменных кольцевых дисков имеет радиальные канавки для упругодеформируемых уплотнительных колец и выполнена с возможностью сопряжения с внутренними поверхностями патрубков испытываемой трубопроводной арматуры с допустимым зазором, обеспечивающим герметичность радиального уплотнения упругодеформируемыми кольцами;
- каналы для подачи и слива испытательной жидкости и дренажа воздуха выполнены только в корпусах и имеют верхние и нижние удлинители в виде угольников и сменных штуцеров, размещенных со стороны открытых торцов сменных кольцевых дисков и установленных с зазором относительно внутренних поверхностей патрубков испытываемой трубопроводной арматуры.
Дополнительно для облегчения установки и повышения точности фиксации трубопроводной арматуры в стенде на открытых торцах сменных кольцевых дисков установлены не менее трех направляющих конических штырей, наибольшая наружная диаметральная поверхность которых совмещена с наружной диаметральной поверхностью сменных кольцевых дисков.
Такое конструктивное выполнение испытательного стенда позволяет комплектовать стенд при изготовлении и поставке потребителю на каждый условный проход только одной парой металлоемких, но конструктивно простых корпусов заглушек, а сменные кольцевые диски, которые конструктивно также просты, не металлоемки и по толщине не превышают 20 мм, изготавливать на предприятии, эксплуатирующем стенд, по мере надобности после замера фактического размера внутреннего диаметра патрубка испытываемой трубопроводной арматуры с учетом его формы. Для современных ремонтных предприятий, производящих ревизию и ремонт трубопроводной арматуры и имеющих универсальные токарные станки и оборудование для изготовления резиновых колец из сырой резиновой смеси, изготовить сменные кольцевые диски и резиновые уплотнения вполне возможно.
Удлинители в виде угольников и сменных штуцеров, размещенных со стороны открытых торцов сменных кольцевых дисков и установленных с зазором относительно внутренних поверхностей патрубков испытываемой трубопроводной арматуры, позволяют наиболее полно производить заполнение трубопроводной арматуры испытательной жидкостью в процессе гидравлических испытаний, т.к. воздушная прослойка в верхней части патрубка остается при заполнении минимальной. Кроме того, при сливе гидравлической жидкости после гидравлических испытаний нижний удлинитель позволяет наиболее полно слить жидкость при подаче через верхние каналы и верхний удлинитель сжатого воздуха.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структура испытательного стенда, на фиг. 2 показан разрез одной из заглушек для герметизации патрубков трубопроводной арматуры, на фиг. 3 показан вид A, а на фиг. 4 и фиг. 5 показаны элементы заглушек.
Испытательный стенд для трубопроводной арматуры бесфланцевого исполнения содержит неподвижную 1 и подвижную 2 планшайбы, проставочные элементы 3, силовой привод неподвижной планшайбы и источник испытательного давления (на чертежах условно не показаны), две заглушки 4 патрубков трубопроводной арматуры. Проставочные элементы 3 жестко соединены с заглушками 4, например, сваркой, а к планшайбам 1 и 2 крепятся с использованием стандартного крепежа (болтов, шпилек, гаек). Каждая заглушка 4 содержит корпус 5 с цилиндрической выточкой 6, выполненной с внешней стороны цилиндрической части корпуса, причем корпус заглушки выполнен под один условный проход трубопроводной арматуры. На цилиндрической выточке 6 установлен сменный кольцевой диск 7 с использованием радиально упругодеформируемого уплотнительного кольца 8. Диск 7 фиксируется от осевого смещения резьбовыми упорами 9 и имеет глухие резьбовые отверстия 10, предназначенные для съема кольцевого диска 7 с корпуса 5. Наружная цилиндрическая поверхность сменных кольцевых дисков 7 имеет радиальные канавки 11 для упругодеформируемых уплотнительных колец 12 и выполнена с возможностью сопряжения с внутренними поверхностями патрубков испытываемой трубопроводной арматуры с допустимым зазором, обеспечивающим герметичность радиального уплотнения упругодеформируемыми кольцами 12. В корпусе 5 выполнены каналы 13 для подачи и слива испытательной жидкости и дренажа воздуха, а также установлены со стороны открытых торцов сменных кольцевых дисков 7 верхний и нижний удлинители в виде угольников 14 и сменных резьбовых штуцеров 15, причем штуцера 15 установлены с зазором «а» относительно внутренних поверхностей патрубков испытываемой трубопроводной арматуры. На открытых торцах сменных кольцевых дисков 7 установлены не менее трех направляющих конических штырей 16, наибольшая наружная диаметральная поверхность которых совмещена с наружной диаметральной поверхностью сменных кольцевых дисков.
Испытательный стенд работает следующим образом.
Первый этап - подготовительные работы.
Перед началом проведения испытаний производится подготовка и осмотр внутренних поверхностей патрубков трубопроводной арматуры, подлежащей испытанию, а именно производится контроль на отсутствие вмятин и глубоких царапин, производится очистка, притупление внутренней кромки радиусом ~0,5 мм и замер фактических внутренних диаметров, а при наличии конических переходов производится замер длины цилиндрической части внутренней поверхности патрубков. Затем подбирается, а при отсутствии изготавливается сменный кольцевой диск 7, причем радиальный зазор между наружной поверхностью диска 7 и внутренним диаметром патрубков трубопроводной арматуры должен быть в зависимости от испытательного давления в пределах 0,04…0,15 мм, а ширина диска 7 должна быть не более длины цилиндрической части внутренней поверхности патрубков. Далее диск 7 с кольцом 12 устанавливается на цилиндрическую выточку 6 корпуса 5 с использованием уплотнительных колец 8 и фиксируется резьбовыми упорами 9. Затем устанавливаются штуцера 15 и конические штыри 16. Собранные заглушки 4 с проставочными элементами 3 крепятся на планшайбах 1 и 2 стенда.
Второй этап - проведение испытаний.
Трубопроводную арматуру устанавливают на стенд и прижимают к ней планшайбами 1 и 2 заглушки 4, при этом конические штыри 16 обеспечивают точность сопряжения заглушек 4 с внутренней поверхностью патрубков трубопроводной арматуры. Затем заполняют испытательной жидкостью внутреннюю полость трубопроводной арматуры через нижние каналы 13 заглушек 4, а через верхние штуцера 15, угольник 14 и каналы 13 удаляется воздух. После заполнения испытательной жидкостью подают испытательное давление во внутреннюю полость трубопроводной арматуры.
По окончании испытаний производится слив гидравлической жидкости через нижние каналы 13, при этом через верхние каналы 13 и верхний штуцер 15 подается сжатый воздух. После чего в обратной последовательности производится съем трубопроводной арматуры, заглушек 4 и при необходимости сменных кольцевых дисков 7, с использованием глухих резьбовых отверстий 10.
Использование заявляемого предлагаемого изобретения позволяет расширить функциональные возможности испытательного стенда при испытании различных типоразмеров и форм внутренних поверхностей патрубков трубопроводной арматуры, а также упростить конструкцию и снизить металлоемкость заглушек стенда.