Способ температурно-механических испытаний
Владельцы патента RU 2683881:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Изобретение относится к испытательному оборудованию. Способ включает нагрев воздушного потока до заданной температуры, подачу его во внутреннюю полость объекта испытаний (ОИ) с заданным уровнем избыточного давления, разогрев ОИ до заданной температуры, воздействие вибрационных нагрузок на ОИ, обеспечение в процессе вибрационных нагрузок постоянной заданной температуры на наружной поверхности ОИ и заданной температуры на наружных поверхностях установки для испытаний. Нагретый воздух перед подачей во внутреннюю полость ОИ разделяют на отдельные потоки, производят очистку каждого потока, в ходе очистки дополнительно разделяют нагретые потоки на более мелкие, которые затем подают во внутреннюю полость ОИ. Технический результат – обеспечение возможности равномерного разогрева ОИ за счет равномерного заполнения внутренней полости ОИ необходимым объемом очищенного воздуха с заданными параметрами. 2 ил.
Изобретение относится к испытательному оборудованию.
Известен реализуемый при осуществлении полезной модели «Установка для испытаний объектов на комплексные термомеханические воздействия» (патент РФ №136571, МПК G01M 7/04 (2006.01), опубл. 10.01.2014) способ температурно-механических испытаний в нагревательной камере с ленточными электронагревательными элементами, закрепленными в камере и окружающими испытываемый объект (ОИ). Способ температурно-механических испытаний включает разогрев ОИ до заданной температуры путем нагрева воздушного потока до требуемой температуры и подачи его во внутреннюю полость камеры с заданным уровнем избыточного давления, воздействие вибрационных нагрузок на ОИ при помощи размещенного под камерой вибровозбудителя, охлаждение и сброс отработанного воздуха.
Недостатком данного способа является возможность нагрева ОИ только до 800°С, отсутствие подачи высокотемпературного воздушного потока во внутреннюю полость ОИ, независимый друг от друга нагрев ОИ и подача давления в ОИ.
Известен реализуемый при осуществлении полезной модели «Установка для испытаний объектов на комплексные термомеханические воздействия» (патент РФ №158233, МПК G01M 7/00 (2006.01), опубл. 27.12.2015) способ проведения температурно-механических испытаний, включающий разогрев ОИ до заданной температуры путем нагрева воздушного потока до требуемой температуры, подачу его во внутреннюю полость ОИ с заданным уровнем избыточного давления; воздействие вибрационных нагрузок на ОИ, охлаждение и сброс отработанного воздуха. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Недостаток указанного способа заключается в недостаточном приближенности условий испытаний к натурным, и недостаточность безопасности условий проведения испытаний.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании способа, обеспечивающего условия испытаний наиболее близкие к натурным испытаниям, и обеспечение условий безопасности проведения испытаний.
Технический результат - возможность полностью равномерно заполнить внутреннюю полость ОИ необходимым объемом очищенного, воздуха с заданными параметрами (температура, давление, расход) и таким образом обеспечить равномерный разогрев ОИ.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе температурно-механических испытаний, включающем нагрев воздушного потока до заданной температуры, подачу его во внутреннюю полость ОИ с заданным уровнем избыточного давления, разогрев ОИ до заданной температуры, воздействие вибрационных нагрузок на ОИ, обеспечение в процессе вибрационных нагрузок постоянной заданной температуры на наружной поверхности ОИ и заданной температуры на наружных поверхностях установки для испытаний, в отличии от прототипа, нагретый воздух перед подачей во внутреннюю полость ОИ разделяют на отдельные потоки, производят очистку каждого потока, в ходе очистки дополнительно разделяют нагретые потоки на более мелкие, которые затем подают во внутреннюю полость ОИ.
Использование всей совокупности признаков формулы изобретения позволяет обеспечить безопасные условия испытаний, наиболее близкие к натурным.
В ходе испытаний производится нагрев воздуха до температуры 1000°С, что неизбежно приводит к образованию на внутренней поверхности трубопровода окалины и других дополнительных включений. За счет разделения нагретого воздуха перед подачей во внутреннюю полость ОИ на отдельные потоки, очистки каждого потока от примесей, образующихся в процессе разогрева воздуха, исключается попадание примесей во внутреннюю полость ОИ и обеспечивается равномерное заполнение воздухом внутренней полости ОИ, т.е. его равномерный разогрев.
Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 и фиг. 2 приведено изображение приспособления, при работе которого осуществляется заявляемый способ температурно-механических испытаний.
Приспособление для температурно-механических испытаний выполнено в виде теплоизолирующей камеры 7, установленной на опорном столе 3, охватывающем вибростенд 12 с закрепленным на нем ОИ 6 соединенным через охлаждаемый переходник 13 с подвижной частью вибровозбудителя 9, и размещенного в отдельно стоящей высокотемпературной камере 2 нагреваемого переменным или постоянным электрическим током спирального металлического трубопровода 1 из жаропрочной стали, вход которого через электротеплоизолирующую соединительную вставку 4 подключен к источнику сжатого воздуха (компрессора, ресивера, баллона (на фиг. не показан), выход через электротеплоизолирующую соединительную вставку 4 - к магистрали 5, предназначенной для подачи нагретого воздуха во внутреннюю полость ОИ 6.
Теплоизолирующую камеру 7 устанавливают на опорном столе 3, ОИ 6 закрепляют на охлаждаемом переходнике, соединенным с подвижной частью вибровозбудителя 9, включают вибровозбудитель.
Участок спирального металлического трубопровода 1, находящийся под напряжением, разогревается до высокой температуры, а воздушный поток, нагнетаемый в трубопровод 1 компрессором с заданным уровнем избыточного давления, охлаждая трубопровод 1, нагревается сам до требуемой температуры. Затем нагретый воздух разделяют, по крайней мере, на два отдельных потока и очищают каждый поток через фильтры грубой 11 (перфорированные нихромовые вставки) и тонкой 10 (сетки из нихромовой проволоки) очистки, дополнительно разделяя в ходе этого нагретые потоки на более мелкие, которые подают по двум отдельным трубопроводам во внутреннюю полость ОИ без дополнительных включений, с температурой до 1000°С и давлением до 20 кг/см2.
В процессе вибрационных нагрузок обеспечивают постоянную заданную температуру на наружной поверхности ОИ и заданную температуру на наружных поверхностях приспособления для испытаний.
После окончания испытаний производят охлаждение и сброс отработанного воздуха.
В результате использования заявляемого способа температурно-механических испытаний обеспечиваются: процесс испытаний, приближенный к натурному, (одновременно дискретно подводится во внутреннюю полость ОИ необходимый объем очищенного воздуха с заданными параметрами: температура, давление, расход), постоянная заданная температура на наружной поверхности ОИ, температура на поверхностях оборудования не более 50°, таким образом, обеспечиваются условия безопасности проведения испытаний.
