Способ испытания сильфонных компенсаторов на вероятность безотказной работы

Способ предназначен для испытания сильфонных компенсаторов и относится к гидравлическим испытаниям изделий. Способ заключается в том, что герметизированный сильфонный компенсатор со вспомогательными на его верхнем и нижнем фланцах фитингами 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 и создается рабочее давление. Перемещение соприкасающихся фланцев происходит из-за возникновения дифференциального давления, получаемого за счет отбора насосом жидкости из одного сильфона и нагнетания ее в другой. Технический результат - возможность испытывать сильфонные компенсаторы больших диаметров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

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

$$F_{сж}+F_{раст}=P_{д}\cdot s+M\cdot g(1)$$

где F_сж - усилие, необходимое для осевого сжатия сильфона на заданное расстояние;

F_раст - усилие, необходимое для осевого растяжения сильфона на заданное расстояние;

s - площадь условного диаметра сильфона;

Р_д - дифференциальное давление между сильфонами, не превышающее ±5% от испытательного;

М - масса верхнего сильфона с водой;

g - ускорение свободного падения.

Таким образом, чем больше диаметр сильфона, тем меньше давление Р_д, необходимое для перемещения.

На фиг. 1 представлена схема проведения испытаний на ВБР.

При невыполнении условия (1), т.е. при условии отклонения рабочего избыточного давления в сильфоне более 5%, предлагается компенсировать часть F_сж+F_раст 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

Предлагаемый способ подходит для проведения испытаний сильфонных компенсаторов больших диаметров, для которых Р_д·s>F_сж+F_раст-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.

1. Способ испытания сильфонных компенсаторов на вероятность безотказной работы при осевой циклической нагрузке, заключающийся в том, что два герметизированных сильфонных компенсатора со вспомогательными на их верхнем и нижнем фланцах фитингами устанавливают соосно один на другой, фиксируют крайние торцы стягивающими штангами, закачивают внутрь рабочую жидкость и создают общее внутреннее рабочее давление, затем подключают к нижним силовым фитингам реверсивный насос, который, вращаясь, создает разность давлений между сильфонными компенсаторами за счет изменения объемов рабочей жидкости, из-за чего возникает усилие, перемещающее соприкасающиеся незакрепленные торцы сильфонных компенсаторов, причем перемещение определяется законом вращения привода насоса.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что при отклонении давлений в сильфонных компенсаторах, более допустимого по ГОСТ 28697-90, эти отклонения компенсируются приложением внешних механических усилий к подвижным торцам сильфонов.