Стенд для испытания соединительных фасонных частей трубопроводов

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано для пневматических и гидравлических испытаний соединений трубопроводов высоким давлением. Устройство содержит основание, основной и четыре дополнительных гидрозажима, проставочные элементы, гидросистему, реле давления, дистанционно управляемые вентили и блок управления. Все гидрозажимы снабжены самоцентрирующимися сферическими элементами. При этом основной и три дополнительных гидрозажима размещены на основании горизонтально, основной и один дополнительный гидрозажимы закреплены на основании жестко, а два других дополнительных гидрозажима установлены на основании с возможностью перемещения по окружности. Четвертый дополнительный гидрозажим закреплен на съемном упоре и крепится вертикально к основанию с помощью жестких связей. С помощью блока управления, реле давления и дистанционно управляемых вентилей обеспечивается подача и слив испытательной и рабочей смесей в полость испытуемого изделия и в гидрозажимы как раздельно, так и совместно. Зажим любого типоразмера испытуемого изделия на основании обеспечивается с помощью комплекта проставочных элементов. Усилие передается от поршней гидроцилиндров на проставочные элементы через самоцентрирующие сферические элементы гидрозажимов. Удержание каждого проставочного элемента и сферического элемента гидрозажима обеспечивается с помощью постоянных магнитов, заделанных в каждый поршень и каждый сферический элемент. Технический результат заключается в реализации автоматизированного контроля различных вариантов соединительных фасонных частей трубопроводов. 1 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

 

Изобретение относится к испытательному оборудованию и предназначено для пневматических и гидравлических испытаний в автоматизированном режиме различных соединительных фасонных частей (СФЧ) трубопроводов высоким давлением.

Известно устройство для испытания на герметичность изделий (1), позволяющее производить контроль изделий нескольких типоразмеров. Прототип содержит основание, гидрозажим, вертикально размещенные сферический упорный элемент, верхнее и нижнее проставочные кольца и съемный упор, образующие с основанием узел зажима изделия с жесткими связями. Усилие зажима изделия создается гидроцилиндром, а испытательное давление подается к испытуемому изделию через каналы подвода и отвода рабочей жидкости и через вентили от электронасосного агрегата. Жидкость после испытаний сливается в расходный бак.

Переход от одного типоразмера испытуемого изделия к другому обеспечивается сменой проставочных колец.

Недостаток указанного устройства заключается в невозможности обеспечения автоматизированного контроля различных СФЧ, перечисленных в табл.1, а также в отсутствии режима испытания на стойкость к воздействию рабочей или испытательной среды.

Цель изобретения - обеспечение автоматизированного контроля различных вариантов СФЧ, перечисленных в таблице, и устранение недостатков прототипа.

Указанная цель достигается введением в устройство дополнительного кольцевого упора, жестко связанного с основанием, введением 4х дополнительных узлов зажима изделия, размещением основного и трех дополнительных узлов зажима горизонтально, причем два из вновь введенных узлов зажима, первый и третий, установлены на основании с возможностью перемещения по окружности, основной и второй дополнительный зажимы закреплены на основании жестко, а четвертый дополнительный зажим закреплен на съемном упоре.

Структурная схема стенда приведена на фиг.1. На фиг.2 показана структура блока управления стенда, а на фиг.3 - структура устройства перемещения первого и третьего дополнительных зажимов.

Стенд содержит основание 1 с кольцевым упором 2, основной и дополнительные зажимы, каждый в составе гидроцилиндров 3...7, поршней 8...12 с уплотнительными кольцами 13. В каждом поршне выполнена сферическая выемка, в которую входят сферические упорные элементы 14...18, удерживаемые с помощью магнитов 19. Испытуемое изделие 20 укладывается на основание 1 за счет установки соответствующих данному изделию проставочных элементов 21...25 с канавками, заполненными элементами 26 уплотнительными, упругими . Проставочный элемент 21 имеет канал 27, а сферический упорный элемент 16 каналы 28 и 29 для подвода и отвода испытательной (рабочей) жидкости или газа во внутреннюю полость испытуемого изделия.

Гидроцилиндр 7 установлен на съемном упоре 30, который соединен с основанием 1 связями 31. Весь этот узел с элементами 7, 12, 18, 25, 30 и 31 необходим для испытания пожарных подставок, имеющих вертикальные отводы. При испытании изделий другой номенклатуры он не задействован и может не входить в комплект изделия.

Подача и слив жидкости в гидроцилиндры и в полость испытуемого изделия осуществляется через дистанционно управляемые вентили (далее вентили) 32...40, гибкие шланги 49. В состав гидросистемы стенда входит также расходный бак 41, электронасосный агрегат 42, манометры 43, 44, реле давления 45, 46, 47, рессивер 48 и гибкие шланги 49.

Имеют место три режима работы стенда.

Режим 1. Подготовка. Вентили 32...38 гидросистемы закрыты, агрегат 42 выключен, вентили 39, 40 в любом состоянии. Поршни 8...12 гидроцилиндров до упора введены в цилиндры. К используемым для испытуемого изделия упорным элементам крепятся с помощью магнитов 50 соответствующие проставочные элементы 21...25. В соответствующее угловое положение на основании 1 перемещаются гидроцилиндры 4 и 6 со сферическими элементами 15, 17 и проставочными элементами 22, 24. На основании 1 устанавливают соответствующее испытуемое изделие 20. Комбинацией управляющих напряжений U_H, U₁...U₆ обеспечивается герметичный поджим уплотнительных элементов 26 в проставочных элементах 21...25 к торцам испытуемого изделия, после чего стенд переводят в режим 2. На выходе реле 46 формируется сигнал U_H.

Режим 2. Испытание. Вентили 39 и 40 закрыты. По сигналу U_H с выхода реле давления 46 сигналом U_B открывается вентиль 37, обеспечивая подачу жидкости через элементы 37, 42 и канал 28 во внутреннюю полость изделия 20. При достижении требуемого значения давления в полости изделия 20 формируется сигнал U_K на выходе реле 45. Этим сигналом обеспечивается закрывание вентиля 37 через блок управления 51. Регламент испытаний (время выдержки, внешние воздействия и т.д.) определяется конкретными требованиями к изделию. После завершения испытаний стенд переводится в режим 3.

Режим 3. Отстыковка изделия. Сигналы U_B, U_H, U₁...U₆ низкого уровня, вентили 32...38 закрыты. Сигналом U_c=1 открывают вентиль 39, жидкость стекает из полости изделия 20 в бак 41, испытательное давление в полости изделия снижается до атмосферного. Затем сигналами U₁...U₅ и U_P открываются вентили 32...36 и 40, происходит сброс давления в гидроцилиндрах 3...7, а затем отстыковка проставочных элементов 21...25 от изделия. Отвод поршней 8...12 в цилиндры 3...7 обеспечивается откачкой давления из гидросистемы по сигналу U₀. Остатки жидкости из полости изделия 20 стекают через отверстия в основании 1 в расходный бак 41 (на фиг.1 не показано). Изделие 20 удаляют с основания 1. На этом цикл испытания изделия завершен.

Структура блока управления приведена на фиг.2. Блок содержит элементы ручного управления 52...59, R.S. триггеры 60, 61, 62, дизьюнкторы 63, 64, коньюнкторы 65...70 и силовые ключи 71...76. С помощью элемента 52 обеспечивается формирование сигнала U₆, а при достижении требуемого значения давления на выходе элемента 42 (см. фиг.1) реле давления 47 формирует сигнал U_Д, управляющий работой электронасосного агрегата 42 через элементы 65 и 71.

При достижении требуемого значения давления в полостях гидроцилиндров 3...7 испытуемое изделие 20 полностью герметично зажато уплотнительными элементами 26, на выходе реле давления 46 формируется сигнал U_u, который через элементы 67 и 73 открывает сигналом U_B вентиль 37 - происходит подача давления во внутреннюю полость испытуемого изделия 20. При достижении в полости изделия 20 критического давления элементом 45 формируется сигнал U_K, который обеспечивает закрытие вентиля 37 через элементы 67 и 73.

Процесс испытаний продолжается до подачи сигнала «Сброс 1» с элемента 53 и может быть возобновлен подачей сигнала «Пуск» с элемента 52.

Для отсоединения изделия 20 от стенда следует подать сигналы «Сброс 1» и «Сброс 2» в любой последовательности, при этом сначала сигналом U_c будет открыт вентиль 39, а затем сигналом U_p будет открыт вентиль 40, произойдет слив испытательной жидкости в бак 41. По окончании слива сигналом U₀, формируемым элементами 70 и 76 при сбросе давления в испытуемом изделии и в гидроцилиндрах (U_K=0, U_И=0), обеспечивается закрывание вентиля 40 и запуск вакуумного насоса, входящего в электронасосный агрегат 42. За счет откачки воздуха и остатков жидкости из внутренних полостей гидроцилиндров 3...7 обеспечивается принудительное втягивание поршней 8...12 в цилиндры и отход проставочных элементов 21...25 от испытуемого изделия.

Стенд позволяет производить испытания всей номенклатуры соединительных фасонных частей соответствующим выбором типоразмеров проставочных элементов, использованием от двух до пяти гидроцилиндров и установкой гидроцилиндров 4 и 6 в соответствующее угловое положение.

Структура устройства для перемещения любого из гидроцилиндров 4 или 6 показана на фиг.3 на примере гидроцилиндра 6. Устройство содержит задатчик кода 77 требуемого углового положения гидроцилиндра, датчик 78 и формирователь 79 кода фактического углового положения гидроцилиндра, компаратор 80 кодов, генератор 81 питающих импульсов, блок 82 управления шаговым двигателем 83, редуктор 84 с выходным валом 85, цепь 86 и звездочку 87. Цепь размещена в пазу по контуру кольцевого упора 2, а звездочка 87 закреплена на выходном валу 85 редуктора 84, который в свою очередь жестко закреплен с двигателем 83 на гидроцилиндре 6. За счет зацепления цепи 86 и звездочки 87 обеспечивается перемещение и установка гидроцилиндра 6 в угловое положение, заданное элементом 77. Требуемое для перемещения усилие относительно невелико, поскольку зависит в основном от трения гидроцилиндра по основанию 1 за счет собственного веса, и может быть минимизировано общеизвестными способами.

Блок 82 обеспечивает подачу питающих импульсов с генератора 81 в обмотки шагового двигателя 83 при неравенстве кодов и отключает питание шагового двигателя при равенстве кодов А и В. Направление вращения вала 85 зависит от соотношения кодов А и В.

При необходимости раздельной подачи испытательной среды (газа, смеси жидкостей) в полость испытуемого изделия 20 и в гидроцилиндры 3...7 структуру стенда фиг.1 изменяют в соответствии с фиг.4. В состав стенда введены приемный бак 88 (при использовании испытательной жидкости или смеси), дополнительный рессивер 89 (при использовании газа или газосодержащей смеси). Вход клапана 37 (см. фиг.1) отсоединен от выхода агрегата 42 и подключен к выходу вновь введенного в устройство источника 90 испытательной среды, обеспечивающего требуемое испытательное давление на выходе (например, к газовому баллону). При этом режимы работы стенда остаются неизменными. Слив испытательной жидкости или смеси производится в приемный бак 88 соответствующим размещением выхода вентиля 39.

Рессивер 48 и 89 демпфируют резкие изменение давления при переключении вентилей 32...40. Для оперативного удаления испытательной среды из контура задания испытательного давления, из полости испытуемого давления и с основания стенда предназначены элементы и связи, указанные на Фиг.5. В стенд введены источник моюще-нейтрализующей жидкости 91, дополнительный дистанционно управляемый вентиль 92 и гибкий шланг 93, вентиль управления 94 и форсунка 95. При этом обеспечивается автоматическая промывка контура задания испытуемого давления после испытаний и возможность смыва остатков испытуемой жидкости с испытуемого изделия и с основания 1.

За счет возможности раздельной подачи испытательной среды в полость испытуемого изделия 20 и рабочей жидкости во внутренние полости гидроцилиндров 3...7 обеспечивается испытание изделия 20 на стойкость к длительному воздействию рабочей или испытательной среды под высоким давлением для всей номенклатуры и типоразмеров СФЧ (см. табл. 1) с диаметром торцевых частей от 80 мм до 350 мм.

Источники информации

1. Патент России №2011180, М. кл. G 01 N 3/12. Устройство для испытания изделий на герметичность.

1. Стенд для испытания соединительных фасонных частей (СФЧ) трубопроводов, содержащий основание, гидрозажим с самоцентрирующим сферическим элементом, проставочные элементы, образующие с основанием узел зажима изделия, а также гидросистему в составе электронасосного агрегата, пяти вентилей, двух манометров, двух гибких шлангов, а также съемный упор и жесткие связи упора с основанием, отличающийся тем, что в устройство введены блок управления, дистанционно управляемые вентили, три реле давления, ресивер, четыре дополнительных гидрозажима изделия с самоцентрирующими сферическими элементами, при этом основной и три дополнительных узла зажима размещены на основании горизонтально, из них два узла зажима установлены с возможностью перемещения с помощью введенных в них устройств перемещения по окружности основания, а четвертый дополнительный узел зажима закреплен на съемном упоре, кроме того, в устройство введен и жестко связан с основанием кольцевой упор.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что электронасосный агрегат имеет два режима работы и два входа управления «НАПОЛНЕНИЕ» и «ОТКАЧКА».

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что в сферические самоцентрирующие элементы и в поршни гидрозажимов введены постоянные магниты.

4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что первое реле давления подключено к выходному контуру электронасосного агрегата, второе реле давления подключено к контуру подачи рабочей жидкости в гидроцилиндры, а третье реле давления - к контуру задания испытательного давления в изделии.

5. Стенд по п.1, отличающийся тем, что каждый гидроцилиндр подключен к контуру подачи рабочей жидкости через дистанционно управляемый вентиль, вход управления которым подключен к соответствующему тумблеру блока управления стенда.

6. Стенд по п.1, отличающийся тем, что блок управления содержит три RS-триггера, кнопку ПУСК, кнопки СБРОС 1 и СБРОС 2, два дизъюнктора, шесть конъюнкторов и шесть силовых ключей, а также тумблеры по числу гидроцилиндров для подключения дистанционно управляемых вентилей к выходу первого силового ключа, вход которого подключен параллельно со входами первого и второго конъюнкторов к выходу первого триггера, единичный вход первого триггера подключен к выходу первого дизъюнктора, первый вход которого подключен параллельно с нулевыми входами второго и третьего триггеров к кнопке ПУСК, второй, инверсный, вход первого дизъюнктора подключен к выходу второго реле давления параллельно с первым входом третьего конъюнктора и вторым инверсным входом пятого конъюнктора, нулевой вход первого триггера подключен к выходу второго дизъюнктора, первый вход которого подключен параллельно с единичным входом второго триггера к кнопке СБРОС 1, второй вход второго дизъюнктора к кнопке СБРОС 2 параллельно с единичным входом третьего триггера, выход второго триггера подключен к первому и второму входам третьего и четвертого конъюнкторов соответственно, второй вход третьего конъюнктора подключен к инверсному выходу второго реле давления параллельно с первым входом пятого конъюнктора, к выходу первого конъюнктора подключен вход второго силового ключа, выход которого подключен к входу НАПОЛНЕНИЕ электронасосного агрегата, к выходу второго конъюнктора подключены параллельно вход третьего силового ключа и второй вход третьего конъюнктора, к выходу третьего силового ключа подключен вход управления вентилем подачи рабочей среды в полость испытуемого изделия, к выходу третьего конъюнктора подключен вход четвертого силового ключа и третий вход пятого конъюнктора, к выходу третьего силового ключа подключен вход управления вентилем выпуска рабочей среды из полости испытуемого изделия, выход пятого конъюнктора подключен к входу пятого силового ключа и инверсному входу шестого конъюнктора, второй и третий выходы которого подключены к выходу четвертого конъюнктора и выходу третьего триггера параллельно со вторым входом третьего конъюнктора соответственно, выход пятого силового ключа подключен к входу ОТКАЧКА электронасосного агрегата, к выходу шестого конъюнктора подключен вход шестого силового ключа, к выходу которого подключен вход управления вентилями слива рабочей жидкости из гидроцилиндров стенда.

7. Стенд по п.1, отличающийся тем, что каждое устройство перемещения узла зажима стенда содержит задатчик кода и датчик углового положения, формирователь кода фактического углового положения, цифровой компаратор, генератор питающих импульсов, шаговый двигатель и блок управления шаговым двигателем, а также редуктор с выходным валом со звездочкой и цепь, размещенную в кольцевом упоре, причем датчик углового положения подключен ко входу формирователя кода фактического углового положения, выходы задатчика углового положения и формирователя фактического углового положения подключены ко входам цифрового компаратора, выходы которого подключены ко входам блока управления шаговыми двигателями, выход генератора питающих импульсов подключен к отдельному входу блока управления шаговым двигателем, а к выходам блока управления подключены обмотки шагового двигателя, выходной вал шагового двигателя соединен со входом редуктора, а звездочка на выходном валу редуктора входит в зацепление с цепью, кроме того, шаговый двигатель и редуктор жестко закреплены на подвижном узле зажима испытуемого изделия стенда.

8. Стенд по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения возможности испытания изделия рабочей или испытательной средой введен дополнительный ресивер и подключен в контур задания испытательного давления, вход вентиля подачи рабочей или испытательной среды подключен к введенному в устройство источнику испытательной среды, а выход вентиля сброса испытательной среды из полости испытуемого изделия подключен к введенному в устройство приемному баку.

9. Стенд по п.1, отличающийся тем, что в основании стенда выполнены каналы стока остатков испытательной смеси в введенный в устройство приемный бак.

10. Стенд по п.1, отличающийся тем, что для удаления остатков испытательной среды в него введен источник моюще-нейтрализующей смеси, дополнительный гибкий шланг с форсункой и дополнительный дистанционно управляемый вентиль, который подключен входом к выходу источника моюще-нейтрализующей жидкости параллельно с дополнительным гибким шлангом, выход дополнительного дистанционно управляемого вентиля подключен к контуру задания испытательного давления, а вход управления этого вентиля подключен к выходу четвертого силового ключа блока управления стенда.

11. Стенд по п.1, отличающийся тем, что проставочные элементы для основного узла зажима оснащены упругими уплотнительными элементами и каналами для подачи и сброса испытательной среды из каналов сферического упорного элемента основного узла зажима в испытуемое изделие и обратно.