Способ испытания изделия внутренним давлением

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно к области испытания различных изделий, работающих при высоком внутреннем давлении. Перед испытанием изделие не менее чем на 90-95% заполняют частицами твердого сыпучего материала с малой сжимаемостью. В качестве частиц твердого сыпучего материала используют однородные частицы кварцевого песка с размерами 0,3-0,5 мм. Частицы могут иметь шаровидную форму диаметром не более максимального диаметра отверстия изделия, изготавливаться из металлического или полимерного материала, из металлического материала с высокой коррозионной стойкостью. Технический результат – уменьшение энергоемкости при испытаниях давлением различных изделий, работающих при высоком внутреннем давлении, повышение безопасности испытаний. 6 з.п. ф-лы.

 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно, к области испытания различных изделий, работающих при высоком внутреннем давлении.

Известны испытательные стенды Haskel для гидравлических и пневматических испытаний жидкостями и газами различных изделий, в том числе баллонов (www.haskel-hydro.ru).

Известен стенд СИ-С-Б-А-110/0,8-5/1,4-К-КСУ для проведения гидравлических испытаний на прочность сосудов высокого давления (см. Gidrostend).

Известен стенд ПКТБ-СИП для гидравлических испытаний на прочность баллонов для сжатого газа (см. www.pktba.ru) и др.

При испытаниях на этих стендах баллон заполняют испытательной средой. Необходимое давление в баллоне создают подачей дополнительного объема испытательной среды.

Известны способы испытаний баллона давлением при которых баллон заполняют испытательной средой с последующим созданием в нем необходимого давления (см. ГОСТ ISO 11439-2014. Межгосударственный стандарт. Баллоны высокого давления для хранения на транспортном средстве природного газа как топлива. Технические условия).

Известен способ повышения вместимости ацетиленовых баллонов путем размещения внутри баллона пористой массы, пропитанной ацетоном (см. https://findpatent.ru/patent/220/2204758.html).

Известен способ повышения вместимости емкости для природного газа в виде гидратов, при котором емкость предварительно заполняется однородной пористой средой, например, отсортированным кварцевым песком с определенными размерами зерен (см. авторское свидетельство 270641, опубликовано 12.V.1970. Бюллетень №17).

Известны порошковые огнетушители, представляющие из себя емкости, заполненные различного вида порошками в зависимости от классов пожара.

В огнетушителях во время работы выбрасывание порошка из емкости на место горения производится за счет энергии сжатого газа (см. http://wiki-fire.org).

Приведенные примеры показывают, что для достижения тех или иных целей изделия предварительно могут заполняться различными материалами.

В ГОСТ ISO 11439-2014 приведены способы испытания баллонов гидравлическим давлением на разрушение по А12, циклическое испытание давлением при температуре окружающей среды по А13, циклическое испытание давлением при экстремальной температуре по А7.

При этих испытаниях баллон заполняют испытательной средой (коррозионно-неагрессивная жидкость: масло, вода с ингибитором или гликолем, спирт и др.) и создают в нем необходимое давление подачей дополнительного объема испытательной среды.

Дополнительный объем испытательной среды при создании требуемого давления в баллоне должен компенсировать также упругую деформацию баллона и сжимаемость испытательной среды.

Поэтому объем испытательной среды для заполнения баллона и дополнительный объем испытательной среды для создания в нем необходимого давления должны быть большими и, следовательно, затраты при испытаниях также большими, особенно при нагружениях баллонов циклическим давлением.

Уменьшить затраты при испытаниях можно, если перед испытанием баллон или другие виды изделий, работающих при высоком внутреннем давлении, заполнить частицами твердого сыпучего материала с малой сжимаемостью.

При этом уменьшается объем испытательной среды, подаваемой в изделие при его заполнении, а также дополнительный объем, затрачиваемый на компенсацию сжимаемости испытательной среды.

Вследствие этого затраты при испытаниях могут быть уменьшены.

Технической задачей при реализации предлагаемого изобретения является уменьшение затрат и энергоемкости при испытаниях давлением различных изделий, работающих при высоком внутреннем давлении.

Решение поставленной задачи достигается тем, что перед заполнением изделия испытательной средой и последующем создании в нем необходимого давления предварительно перед испытанием изделие заполняют частицами твердого сыпучего материала с малой сжимаемостью, при этом степень заполнения не менее 90-95% от внутреннего объема изделия.

В этом случае снижение затрат на испытания будет достигаться как за счет уменьшения объема испытательной среды, подаваемой в изделие при его заполнении, так и дополнительного объема испытательной среды для компенсации ее сжимаемости.

Это приводит также к уменьшению энергоемкости изделия.

В этом случае испытание становится менее опасным с точки зрения соблюдения правил техники безопасности, что в свою очередь приводит также к уменьшению затрат на необходимые защитные устройства при проведении испытаний, т.е. к уменьшению затрат на испытания.

Энергоемкость изделия (РД 26-12-29-2-88. Руководящий документ. Правила проведения пневматических испытаний изделий на прочность и герметичность. ИПАОП 35.3-1.27-89. Правила по безопасности труда при пневмо- и гидроиспытаниях) может быть рассчитана по формуле:

Р⋅V, где

Р - максимальное испытательное давление, кгс/см²;

V - объем испытательной среды, подаваемой в изделие при давлении испытания, л.

При отсутствии наполнения изделия частицами твердого сыпучего материала объем испытательной среды, подаваемой в изделие при давлении испытания:

V=V_o+У_сж+V_упр, где

V_о - внутренний объем изделия;

V_сж - дополнительный объем испытательной среды, затрачиваемый на компенсацию ее сжимаемости;

V_упр - дополнительный объем испытательной среды, затрачиваемый на компенсацию упругой деформации изделия.

При наполнении изделия, например, на 90% частицами твердого сыпучего материала из кварцевого песка или частицами твердого сыпучего материала из полимерного материала с пустотностью 40%:

V=0,5V_o+0,5У_сж+V_упр.

Во втором случае энергоемкость изделия при давлении испытания значительно ниже, чем в первом случае, а также во втором случае испытание будет менее опасным, и затраты на защитные устройства меньшими, чем в первом случае.

В итоге общие затраты на испытания будут меньше при предварительном заполнении изделия частицами твердого сыпучего материала.

Степень заполнения изделия частицами твердого сыпучего материала не менее 90-95% от внутреннего объема изделия является оптимальной. При этой степени заполнения затраты на испытания будут минимальными.

Наиболее дешевым и распространенным материалом для заполнения изделия могут быть частицы кварцевого песка с однородными размерами 0,3-0,5 мм. Такие размеры частиц кварцевого песка обеспечат достаточно равномерную передачу давления испытательной среды на стенки изделия при испытаниях.

При испытаниях использование однородных частиц, имеющих шаровидную форму, обеспечивает более равномерную передачу давления на стенки изделия при испытаниях.

Частицы шаровидной формы могут быть изготовлены из металлического или полимерного материала, что создает благоприятные условия для многократного использования таких частиц.

Исходя из возможности заполнения изделия такими частицами диаметр их должен быть не более диаметра максимального отверстия в изделии.

При изготовлении частиц твердого сыпучего материала из металла с высокой коррозионной стойкостью обеспечивается длительный срок службы таких частиц.

Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом.

Необходимый объем частиц твердого сыпучего материала перед испытанием засыпают в изделие через отверстие максимальных размеров.

Изделие заполняют испытательной средой.

Изделие присоединяют к источнику подачи дополнительного объема испытательной среды. Проводят испытания в необходимой последовательности и в необходимом объеме.

1. Способ испытания изделия внутренним давлением, заключающийся в заполнении изделия испытательной средой и последующем создании в испытательной среде необходимого давления, отличающийся тем, что перед испытанием изделие заполняют частицами твердого сыпучего материала с малой сжимаемостью, при этом степень заполнения изделия частицами твердого сыпучего материала не менее 90-95% от внутреннего объема баллона.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве частиц твердого сыпучего материала используют однородные частицы кварцевого песка с размерами 0,3-0,5 мм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве частиц твердого сыпучего материала используют однородные частицы шаровидной формы.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что частицы твердого сыпучего материала изготавливают из металлического материала.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что частицы твердого сыпучего материала изготавливают из полимерного материала.

6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что частицы твердого сыпучего материала шаровидной формы изготавливают диаметром не более диаметра максимального размера отверстия в изделии.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что частицы твердого сыпучего материала изготавливают из металлического материала с высокой коррозионной стойкостью.