Гидравлический стенд для испытаний корпусов глубоководных аппаратов
Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к оборудованию для испытаний на герметичность и прочность и может быть использована для проведения гидравлических испытаний. Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей и повышение достоверности результатов испытаний. Указанная цель достигается тем, что гидравлический стенд для испытаний корпусов глубоководных аппаратов, содержащий герметичный резервуар с крышкой и уплотнением, фланец с уплотнением для герметизации торца испытуемого изделия, средства для подачи рабочей жидкости в резервуар и средства контроля параметров, снабжен вторым фланцем с уплотнением для герметизации второго торца испытуемого изделия, центральной стойкой между упомянутыми фланцами, и заглушками для герметизации боковых отверстий испытуемого изделия, а рабочая жидкость в резервуаре подкрашена, например перманганатом калия. Технический результат при осуществлении полезной модели заключается в возможности проведения испытаний корпусов с открытыми верхним и нижним торцами и отверстиями на боковой поверхности, т.е. в расширении функциональных возможностей, а также в повышении достоверности результатов испытаний на герметичность обеспечением различения влаги конденсата внутри изделия от влаги микропротечек, путем подкраски рабочей жидкости в резервуаре.
Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к оборудованию для испытаний на герметичность и прочность и может быть использована для проведения гидравлических испытаний.
Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей и повышение достоверности результатов испытаний.
Уровень техники
Известны способы контроля герметичности и устройства для их осуществления, заключающиеся в погружении полых изделий в жидкость, повышение в них давления с последующим визуальным контролем появления пузырьков (А.С. СССР 
93842, Класс 42 k, 3001; 53 b, 3, 1951 г., опубл. Бюл. 6, 1952 г.) [1], (А.С. СССР 307296, М.Кл. G01M 3/06, опубл. 1971.01.01) [2], (А.С. СССР 1465730, МКИ4 G01M 3/06, 1987 г., опубл. Бюл. 10, 1989 г.) [3], (А.С. СССР 1474494, МКИ4 G01M 3/06, 1987 г., опубл. Бюл. 15, 1989 г.) [4], (А.С. СССР 1741000, МКИ5 G01M 3/06, 1990 г., опубл. Бюл. 22, 1992 г.) [5], (А.С. СССР 1820262, МКИ5 G01M 3/06, 1990 г., опубл. Бюл. 21, 1993 г.) [6], (Патент РФ 2090851, МКИ6 G01M 3/06, 1994 г., опубл. 1997.09.20) [7], (Патент РФ 2175118, МПК7 G01M 3/00, 1999 г., опубл. 2001.10.20) [8].
Недостатком известных способов и устройств является невозможность проведения наружных гидравлических испытаний.
Известны устройства для гидравлического испытания труб на герметичность, принцип действия которых заключается в заполнении испытываемой трубы жидкостью, создание в ней необходимого давления, выдержка под этим давлением установленное время и контроль герметичности (А.С. СССР 667844, МКИ2 G01M 3/08, 1977 г., опубл. Бюл. 22, 1979 г.) [9], (А.С. СССР 728009, МКИ2 G01M 3/02, 1978 г., опубл. Бюл. 14, 1980 г.) [10], (Патент РФ 2097725, МКИ6 G01M 3/02, 1995 г., опубл. 1997.11.27) [11], (Патент РФ 2184946, МПК7 G01M 3/08, 2001 г., опубл. 2002.07.10) [12].
Недостатками известных устройств являются сложность конструкции и невозможность проведения испытаний наружным гидростатическим давлением.
Известна система для обеспечения предварительной проверки герметичности трубопроводов, перед подачей в них рабочей среды, содержащая регулятор давления газа наддува, расходомер, сигнализатор давления газа, исполнительные органы открытия клапана наддува и устройство отображения информации (Патент Великобритании 1376236, Кл. G01S 3/02, 1974 г.) [13].
Герметичность замкнутого участка трубопровода проверяется следующим образом.
Сжатый газ через стабилизированный регулятор давления газа наддува, через расходомер и открытый клапан наддува заполняет проверяемый участок трубопровода. Большая негерметичность определяется по установившемуся показанию расходомера. Если негерметичность меньше чувствительности расходомера, то она определяется при закрытом клапане наддува по снижению показаний за фиксированный промежуток времени прибора измерения давления, который наблюдается на устройстве отображения информации.
Недостатками известной системы, при использовании ее для заявляемой цели, являются сложность конструкции обусловленная наличием радио-электронных блоков, а также невозможность проведения наружных гидравлических испытаний.
За прототип, как наиболее близкий к заявляемому, выбран гидравлический стенд для испытания глубоководных модулей по Патенту РФ 2025705, МПК5 G01N 3/10, 1991 г., опубл. 30.12.1994 [14].
Стенд - прототип содержит, герметичный резервуар с крышкой и уплотнением, фланец с уплотнением для герметизации испытуемого изделия, средства для подачи рабочей жидкости в резервуар и средства контроля параметров.
Стенд - прототип работает следующим образом.
Устанавливают модуль в резервуар, герметизируют нижний открытый торец испытуемого изделия фланцем, устанавливают герметично крышку, заполняют резервуар рабочей жидкостью, и проводят испытания внешним гидростатическим давлением.
Недостатками стенда - прототипа являются:
- невозможность проведения испытаний модулей (корпусов) с открытыми верхним и нижним торцами из-за наличия только одного фланца с уплотнением;
- недостоверность результатов испытаний на герметичность из-за невозможности различения влаги конденсата от влаги микропротечек.
Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей и повышение достоверности результатов испытаний.
Указанная цель достигается тем, что гидравлический стенд для испытаний корпусов глубоководных аппаратов, содержащий герметичный резервуар с крышкой и уплотнением, фланец с уплотнением для герметизации торца испытуемого изделия, средства для подачи рабочей жидкости в резервуар и средства контроля параметров, снабжен вторым фланцем с уплотнением для герметизации второго торца испытуемого изделия, центральной стойкой между упомянутыми фланцами, и заглушками для герметизации боковых отверстий испытуемого изделия, а рабочая жидкость в резервуаре подкрашена, например перманганатом калия.
Технический результат при осуществлении полезной модели заключается в возможности проведения испытаний корпусов с открытыми верхним и нижним торцами и отверстиями на боковой поверхности, т.е. в расширении функциональных возможностей, а также в повышении достоверности результатов испытаний на герметичность обеспечением различения влаги конденсата внутри изделия от влаги микропротечек, путем подкраски рабочей жидкости в резервуаре.
Раскрытие и осуществление полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель заключается в следующем.
В различных изделиях, например в глубоководных аппаратах применяются различные по конструкции корпуса. Для специальных видов изделий используют корпуса из хромоникелевой стали 12Х18Н10Т по ГОСТ 7350-77 «Сталь тонколистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия».
С целью снижения материалоемкости и трудоемкости корпуса изготавливают сборными из отдельных составных частей с последующей сваркой по ГОСТ 14771-76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».
После сварки и механической обработки корпусов их необходимо проверить на герметичность и прочность, т.е. проверить герметичность и прочность сварных швов наружным гидростатическим давлением 5,85-6,8 МПа (60-70 кгс/см 2) в течение 1-2 часов.
Корпус устанавливается между модулями глубоководного аппарата и комплектуется входящими блоками поэтому его торцы открыты для электрического и гидравлического (система жидкостного охлаждения) подключения, а на боковой поверхности имеются отверстия для герметичных элементов конструкции.
Конкретный корпус представляет собой полое тело, состоящее из 12 вертикальных стоек в виде пластин 155×240×40 мм с отверстиями диаметром 50 мм и горизонтальных верхнего и нижнего оснований диаметром 700 мм и толщиной 40 мм с центральными отверстиями диаметром 500 мм, канавками на диаметре 585 мм шириной 15 мм и глубиной 7 мм для установки уплотнений в виде колец диаметром 600 мм с прямоугольным сечением 10×10 мм из резины ИРП - 3012 по ТУ38-005-924-84 и 18 отверстиями M12 на диаметре 678 мм для скрепления со смежными модулями глубоководного аппарата болтами M12×75 по ГОСТ 7798-70, шайбами 12 по ГОСТ 10450-78 и пружинными шайбами 12.65Г по ГОСТ 6402-70 с моментом затяжки 8 кГм, торцевые поверхности и канавки отшлифованы с параметром шероховатости Ra 1,6, при этом пластины образуют полую правильную призму с двенадцатиугольным основанием и открытыми торцами.
Известные из уровня техники устройства не позволяют провести испытания описанного корпуса.
Для проведения указанных испытаний необходимо герметизировать торцы и боковые отверстия корпуса верхним и нижним фланцами диаметром 700 мм толщиной 40 мм со штатными уплотнениями и заглушками, имитирующими штатные уплотнения герметичных элементов в виде круглых резиновых колец 2-53,5-3,3 по ОСТ В 38.0529-86
При диаметре фланцев 70 см с площадью 3847 см2 и гидравлическом удельном давлении 5,85-6,8 МПа (60-70 кгс/см2) абсолютное давление на фланцы составляет в среднем 250000 кгс или 250 тс.
Изготавливать толстостенные фланцы неэкономично, поэтому для исключения повреждения отшлифованных поверхностей корпуса при возможных касаниях от прогибов фланцев под действием гидравлического давления в конструкции целесообразно применить фланцы диаметром 700 мм, толщиной 40 мм, с креплением к корпусу, аналогичным креплению на объекте, а также ввести центральную стойку диаметром 120 мм и высотой 300 мм установить ее между упомянутыми верхним и нижним фланцами и закрепить болтом с резиновым уплотнением.
Кроме того, во время проведения испытаний на внутренних стенках корпуса и герметизирующих фланцев возможно появление влаги конденсата, которую можно отличить от влаги при больших протечках, однако при микропротечках различение влаги конденсата и влаги от протечек невозможно, что не позволяет получить достоверные результаты испытаний.
Устранение этого недостатка может быть достигнуто подкрашиванием рабочей жидкости в резервуаре, например перманганатом калия по ГОСТ 20490-75.
Для проведения испытаний целесообразно также применить средства для подачи рабочей жидкости в виде гидронасоса собственного изготовления, создающего давление в замкнутом объеме до 19,4 МПа (200 кгс/см2), резервуар для рабочей жидкости в виде гидравлического бака собственного изготовления с запорными элементами, соединенного с водяной магистралью и гидронасосом стальными трубопроводами с наружным диаметром 20 мм и толщиной стенки 3 мм по ГОСТ 8734-75, рассчитанными на максимальное давление 19,4 МПа (200 кгс/см2), а также укомплектовать гидронасос и резервуар для рабочей жидкости средствами контроля параметров (давления) в виде манометров МТП -200 по ГОСТ 2405-72, рассчитанных на максимальное давление 19,4 МПа (200 кгс/см2).
Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей и повышение достоверности результатов испытаний.
Технический результат при осуществлении полезной модели заключается в возможности проведения испытаний корпусов с открытыми верхним и нижним торцами и отверстиями на боковой поверхности, т.е. в расширении функциональных возможностей, а также в повышении достоверности результатов испытаний на герметичность обеспечением различения влаги конденсата внутри изделия от влаги микропротечек, путем подкраски рабочей жидкости в резервуаре.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена функциональная схема гидравлического стенда для испытаний корпусов глубоководных аппаратов; на фиг.2 - гидравлический стенд, общий вид; на фиг.3 - корпус с герметичными уплотнениями, штрих - пунктирными линиями показан корпус, гидростатическое давление обозначено Ргс.
Гидравлический стенд содержит герметичный резервуар 1 с крышкой 2 и уплотнением 3, фланцы 4 и 5 с уплотнениями 6 для герметизации торца испытуемого изделия, средства 7 для подачи рабочей жидкости 8 в резервуар 1, средства контроля параметров 9, центральную стойку 10 между фланцами 4 и 5 и заглушки 11 для герметизации боковых отверстий испытуемого изделия, при этом рабочая жидкость 8 в резервуаре подкрашена, например перманганатом калия.
Работа со стендом осуществляется следующим образом:
- в канавки корпуса (на чертеже не обозначен) закладывают штатные уплотнения 6;
- устанавливают корпус на нижний фланец 5 нижним основанием и закрепляют его болтами и шайбами (на чертеже не обозначены);
- боковые отверстия корпуса герметизируют заглушками 11;
- в центре нижнего фланца 5 устанавливают стойку 10 и закрепляют болтом с резиновым уплотнением (на чертеже не обозначены);
- на верхнее основание корпуса устанавливают верхний фланец 4 со строповочными элементами (рым - болтами M12 по ГОСТ 4751-73, на чертеже не обозначены) и закрепляют его болтами;
- при помощи грузоподъемного механизма (на чертеже не показан) устанавливают герметизированный корпус в резервуар 1;
- закрывают и герметизируют резервуар 1 крышкой 2 с уплотнением 3;
- средствами 7 подают подкрашенную рабочую жидкость 8 в резервуар 1 и создают необходимое давление, величину давления контролируют средствами 9;
- выдерживают корпус под давлением установленное время;
- сбрасывают давление и извлекают герметизированный корпус из резервуара 1;
- снимают с корпуса фланцы 4 и 5, стойку 10 и заглушки 11 и проверяют на отсутствие жидкости 8 внутри корпуса.
Корпус считают выдержавшим испытание, если жидкость 8 внутри него не обнаружена.
1. Гидравлический стенд для испытаний корпусов глубоководных аппаратов, содержащий герметичный резервуар с крышкой и уплотнением, фланец с уплотнением для герметизации торца испытуемого изделия, средства для подачи рабочей жидкости в резервуар и средства контроля параметров, отличающийся тем, что он снабжен вторым фланцем с уплотнением для герметизации второго торца испытуемого изделия, центральной стойкой между упомянутыми фланцами и заглушками для герметизации боковых отверстий испытуемого изделия.
2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что рабочая жидкость в резервуаре подкрашена, например перманганатом калия.
