ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД

Предполагаемая полезная модель относится к области машиностроения и испытательной техники и может быть использована для испытания трубопроводной арматуры (кранов шаровых, задвижек и других изделий) с концами магистральных патрубков, имеющих разделку кромок под приварку к трубопроводу и фланцевого исполнения.
Целью полезной модели является совершенствование техники испытания трубопроводной арматуры в исполнении магистральных патрубков с разделкой под сварку и фланцевого исполнения.
Известно приспособление для испытания полых изделий (а.с. RU 2358251 С1, опубликовано 10.06.2009), содержащее установленные на станине неподвижную и подвижную планшайбы, в выемки которых размещаются отцентрированные предварительно заглушки вместе с изделием. При этом каждая заглушка предварительно вставлена в изделие и с помощью поджима, упругодеформированного кольца и винтов, пропущенных через заглушку, поджата к внутреннему диаметру изделия, создавая предварительно уплотнение между заглушкой и изделием, необходимое для испытания.
Существенным недостатком приспособления является невозможность применить приспособление для уплотнения по торцам изделия, имеющего разделку под сварку. Другим недостатком приспособления является ненадежность уплотнения между изделием, имеющим отклонения от круглости и заглушкой при большом давлении испытательной среды.
Известен способ герметизации патрубков и испытательный стенд для трубопроводной арматуры бесфланцевого исполнения (а.с. RU 2297610 С2, опубликовано 20.04.2007) - прототип, который содержит подвижную и неподвижную планшайбы с закрепленными в них проставочными элементами, две заглушки, присоединенных к патрубкам испытуемого изделия и поджатых к торцу патрубка изделия нормируемым усилием от планшайбы; при этом каждая заглушка содержит поршень с эластичными кольцами для герметизации заглушки по внутреннему диаметру патрубка. При испытании заглушки вставляются и закрепляются на патрубках испытуемого изделия, затем вместе с изделием центрируются и вставляются в стенд через проставочные элементы, поджимаются уплотнительными кольцами к торцам патрубков нормированным усилием от планшайбы. Полость изделия заполняется испытательной средой, подается испытательное давление в полость изделия, поршни под давлением среды деформируют уплотнительные кольца, создавая надежное уплотнение между заглушкой и внутренним диаметром изделия. После испытания давление сбрасывается и испытательная среда сливается.
Существенным недостатком известного метода герметизации патрубков является невозможность обеспечить надежное уплотнение по торцу изделий, имеющих разделку кромок под сварку и не параллельность магистральных патрубков. Другой недостаток известного решения - затруднительное центрирование магистральных патрубков при установки испытуемого изделия в стенд.
Техническим результатом предлагаемого решения является обеспечение удобства установки и центрирования испытуемых изделий и надежности герметичности уплотнений по торцу магистральных патрубков с разделкой кромок под сварку и фланцевого исполнения при испытании.
Для достижения технического результата применяется испытательный стенд фиг.1, 2 (показан пример стенда для изделий с концами магистральных патрубков под сварку) для испытания нескольких типоразмеров изделий, который состоит из: сварной станины 1 с неподвижной 2 и подвижной 3 траверсами, соединенных между собой колоннами 4, имеющими на одном конце трапецеидальную резьбу. Один конец колонн 4 закреплен на неподвижной траверсе 2, а другой с помощью резьбовой пары и привода (условно не показаны) служит для продольного перемещения подвижной траверсы 3 вдоль горизонтальной оси стенда с визуальным контролем ее положения при настройке испытания партии изделий определенной строительной длины и диаметра условного прохода.
В неподвижной траверсе 2 (фиг.3) размещены: втулка 5 и ось 6 с уплотнительными элементами 7, 8 и каналом «а» для подвода испытательной среды к изделию. К неподвижной траверсе 2 крепится винтами 9 шайба сферическая выпуклая 10 с уплотнительным элементом 11. На оси 6 со стороны сферической поверхности с помощью крепежного элемента 12, шайбы 13 из эластомера установлен адаптер 14 с уплотнительными элементами 15, 16, 17. Канал «б» служит для сообщения полости изделия с внешней средой для сброса воздуха, или установки манометра, или контроля протечек через переходной штуцер 18. Адаптер 14 вставлен в шайбу сферическую вогнутую 19, связанную посредством винтов 22 с шайбой сферической выпуклой 10 и имеющую возможность отклонения от вертикальной плоскости в любом направлении за счет деформации, по меньшей мере, четырех пакетов тарельчатых пружин 21 и шайбы 13, тем самым компенсируя неточность расположения торцов магистральных патрубков изделия, колец переходных 23 с уплотнительным элементом 24 из эластомера (полиуретана), закрепленных на магистральных патрубках с помощью винтов 25, и обеспечивает надежную герметичность уплотнения по торцу изделия при испытании. Адаптер 14 с помощью оси 6, жестко связанной с поршнями 26, 27 (фиг.4) сдвоенного пневмоцилиндра 28, установленного на неподвижной траверсе 2 с помощью крепежных элементов 29 (фиг.2), служит для предварительного поджима уплотнительных элементов 16, 17, 24 при его движении вдоль оси стенда после подачи сжатого воздуха через канал «в» сдвоенного пневмоцилиндра 28 на поршни 26, 27. Поршни 26, 27, втулка 5, ось 6 имеют уплотнительные элементы 7, 30, 31, 32, 33. После испытания и сброса давления сжатый воздух подается на поршень 26 через канал «г», отодвигая адаптер 14 от торца кольца переходного 23. Изделие для испытания, с вставленными предварительно кольцами переходными 23, магистральными патрубками монтируется на тележке 34 (фиг.2) с раздвижными сменными призмами 35, с помощью которых изделие своими патрубками выставляется по центру стенда. Тележка 34 передвигается по станине 1 (фиг.1, 2) в горизонтальном направлении с помощью колес 36; раздвижные призмы 35 располагаются на различное расстояние по горизонтальной оси в зависимости от строительной длины изделия с помощью сменных планок 37.
На фиг.4 изображен сдвоенный пневмоцилиндр 28 с поршнями 26, 27 уплотнительными элементами 7, 30, 31, 32, 33, каналом «а» для подвода испытательной среды от постороннего источника, каналом «в» для подвода сжатого воздуха на поршни 26, 27 и перемещения оси 6, соединенной с поршнями 26, 27 с одного конца и адаптером 14 (фиг.3) с другого конца, вдоль оси стенда для предварительного поджима уплотнительных элементов 16 (17) к торцам колец переходных 23 и уплотнительных элементов 24 к торцам магистральных патрубков изделия, каналом «г» для подвода сжатого воздуха под поршень 26 для отвода оси 6 с закрепленными на ней элементами после испытания изделия и сброса давления. Испытательная среда прижимает адаптеры 14 к торцам колец переходных 23 и патрубку, или фланцу изделия (фиг.6), сжимая уплотнительные элементы 16 (17), 24 с усилием, равным давлению испытательной среды, умноженному на площадь, ограниченную уплотнительным элементами 15, 16 (или 15, 17 при испытании другого типоразмера). Усилие, создаваемое средой на адаптеры 14, должно быть больше усилия, создаваемого на площади, ограниченной средним диаметром уплотнительного элемента 24 и 16 (24 и 17 при испытании другого типоразмера).
На фиг.5 изображены элементы конструкции стенда, прилегающие к другому патрубку изделия, установленные на подвижной траверсе 3. На подвижной траверсе 3 смонтирована шайба сферическая выпуклая 38, на которой посредством винтов 22 и, по меньшей мере, четырех пакетов тарельчатых пружин 21 крепится шайба сферическая вогнутая 39 с адаптером 40 и уплотнительными элементами 15, 16, 17. Торцевая поверхность адаптера 40 за счет сферической поверхности шайбы сферической вогнутой 39, скользящей по сферической поверхности шайбы сферической выпуклой 38 при предварительном поджиме, занимает положение соответствующее действительному положению торца магистрального патрубка изделия за счет неравномерного сжатия, по меньшей мере, четырех пакетов тарельчатых пружин 21, компенсируя неточности при установке и изготовлении. Подача испытательной среды в патрубок изделия осуществляется от постороннего источника через канал «д» втулки 41, установленной жестко в траверсе 3. Вытеснение воздуха из патрубка, контроль давления испытательной среды манометром, контроль протечек при испытании на герметичность затвора изделия происходит через канал «е» и штуцер 18. Подача испытательной среды может производиться как одновременно в оба патрубка изделия, так и раздельно с пульта управления стендом (условно не показан). На фиг.6 показан пример уплотнения в испытательном стенде торца магистрального патрубка арматуры фланцевого исполнения.
Работа стенда.
Изделие с предварительно смонтированными кольцами переходными 23 (фиг.3) устанавливается наружными диаметрами патрубков (или фланцев) на призмы раздвижные 35 тележки 34 (фиг2), предварительно настроенными на установку изделия с определенными наружными диаметрами патрубков по центру стенда. Подвижная траверса 3 посредством резьбовой пары колонн 4 и привода (условно не показаны) передвигается влево, толкая через адаптер 40 (фиг.5) изделие вместе с тележкой 34 и настраивая стенд визуально на испытание изделия определенной строительной длины с зазором между торцами колец переходных 23 (или фланцами изделия) и адаптерами 14 (фиг.2), 40 (фиг.5), достаточным для удобного монтажа. Через канал «в» (фиг.4) подается сжатый воздух на поршни 26, 27 сдвоенного пневмоцилиндра 28. Поршни 26, 27 (фиг.4) через ось 6 (фиг.3), связанную с адаптером 14 посредством крепежного элемента 12 и шайбы 13 из эластомера, выдвигают адаптер 14, который прижимает уплотнительные элементы 16 (17) к торцам колец переходных 23, уплотнительные элементы 24 к торцам магистральных патрубков изделия и создает усилие предварительного поджима уплотнительных элементов. Торцы адаптеров 14, 40 (фиг.5), неравномерно сжимая, по меньшей мере, четыре пакета тарельчатых пружин занимают положения параллельные действительному положению торцов патрубков изделия за счет перемещения сферических поверхностей шайб сферических выгнутых 19 (фиг.3), 39 (фиг.5) относительно шайб сферических выпуклых 10 (фиг.3), 38 (фиг.5) в любом направлении относительно горизонтальной оси, тем самым обеспечивая надежное уплотнение по торцам изделия. После создания предварительного поджима через каналы «а» (фиг.3, 4), «д» (фиг.5) полости изделия заполняются испытательной средой от постороннего источника, воздух вытесняется через каналы «б» (фиг.3), «е» (фиг.5), контроль давления испытательной среды осуществляется манометром (условно не показан). Герметичность затвора изделия определяется величиной протечек через переходные штуцера 18 (фиг.3, 5), или по падению давления, определяемую по манометру. При рабочем давлении испытательной среды поджим уплотнительных элементов по торцам осуществляется за счет большего усилия, создаваемого давления рабочей среды умноженной на площадь ограниченную уплотнительными элементами 15, 16 (15, 17 при испытании другого типоразмера), чем усилие, создаваемое на площади, ограниченной уплотнительными элементами 24 и 16 (24, 17 при испытании другого типоразмера). После окончания испытания и слива испытательной среды из полости изделия через сливные каналы (условно не показаны) подается сжатый воздух под поршень 26 через канал «г» пневмоцилиндра 28 (фиг.4); адаптер 14 (фиг.3) втягивается в шайбу вогнутую 19, освобождая торцы изделия для демонтажа.
Описанная конструкция испытательного стенда реализована при испытании кранов шаровых и задвижек шиберных в диапазоне DN300-DN800, PN6,3-PN10MPa и представлена на фото 1.