ES2683089B1 - DEVICE FOR TESTING COMPONENTS SUBJECT TO HIGH PRESSURE IN A TRACTION-COMPRESSION MACHINE - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO PARA ENSAYO DE COMPONENTES SOMETIDOS A ALTA PRESIÓN DEVICE FOR TESTING COMPONENTS SUBJECT TO HIGH PRESSURE
EN UNA MÁQUINA DE TRACCIÓN-COMPRESIÓNIN A TRACTION-COMPRESSION MACHINE
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓNTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La presente invención se engloba en el campo de los componentes de equipos sometidos a alta presión, en concreto los sometidos a una alta presión generada por un intensificador de presión.The present invention encompasses in the field of equipment components subjected to high pressure, in particular those subjected to high pressure generated by a pressure intensifier.
INDICACIÓN DEL ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR DE LA INVENCIÓNINDICATION OF THE STATE OF THE PRIOR ART OF THE INVENTION
El inventor conoce de la existencia de equipos que trabajan con fluidos a alta presión, incluso a muy alta presión, llamándose a veces ultra alta presión, considerándose normalmente como tal la presión a partir de 1.000 bares.The inventor is aware of the existence of equipment that works with high-pressure fluids, even at very high pressure, sometimes called ultra-high pressure, normally considering pressure from 1,000 bar as such.
Los componentes para equipos que trabajan a alta presión, como intensificadores o conducciones, están sometidos a esfuerzos extremadamente exigentes que le transmiten los fluidos que albergan, tanto de manera estática, normalmente a compresión, como cíclica, según ciclos de fatiga. Habitualmente, la mayoría de estos componentes únicamente pasan pruebas estáticas de presión para su validación, en la que la presión se eleva hasta 1.5 veces la presión de trabajo.The components for equipment that work at high pressure, such as intensifiers or conduits, are subjected to extremely demanding efforts that transmit the fluids they house, both statically, normally to compression, and cyclic, depending on fatigue cycles. Usually, most of these components only pass static pressure tests for validation, in which the pressure rises to 1.5 times the working pressure.
El inventor desconoce que anteriormente se hayan definido ensayos normalizados a fatiga que tengan que superar estos componentes, con lo que queda claro la necesidad de poder tener alguna manera de poder diseñar dichos componentes para sufrir tales esfuerzos y que aguanten durante su vida de servicio.The inventor is unaware that previously standardized fatigue tests have been defined that have to overcome these components, so it is clear the need to be able to have some way of being able to design said components to suffer such efforts and that they endure during their service life.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
El objeto de la invención es un dispositivo para ensayo de componentes sometidos a alta presión en una máquina de tracción-compresión que permita evaluar la integridad tanto a esfuerzos estáticos como a fatiga de dichos componentes, siendo el dispositivo acoplable a cualquier máquina de tracción-compresión. El problema técnico a resolver es configurar el dispositivo para alcanzar el objeto citado.The object of the invention is a device for testing high-pressure components in a tensile-compression machine that allows the evaluation of the integrity to both static and fatigue stresses of said components, the device being attachable to any tensile-compression machine. The technical problem to solve is to configure the device to reach the mentioned object.
Con alta presión se quiere dar a entender la habitual en intensificadores de presión, denominándose también como muy alta presión o ultra alta presión, considerándose normalmente como tal la presión a partir de 1.000 bares.With high pressure, the usual one is understood in pressure intensifiers, also referred to as very high pressure or ultra high pressure, normally considering as such pressure from 1,000 bar.
Con máquina de tracción-compresión se quiere referir a las máquinas de ensayo estándar o universales conocidas desde hace tiempo para tal efecto que constan de dos platos opuestos con sus correspondientes mordazas, dispuesto uno por encima del otro en orientación vertical, siendo uno de ellos el que se mueve en movimiento alternativo vertical, como las del fabricante Instron® entre otros.With a tension-compression machine, it is intended to refer to standard or universal testing machines known for a long time for this purpose that consist of two opposite plates with their corresponding jaws, arranged one above the other in vertical orientation, one of them being the that moves in alternative vertical movement, like those of the manufacturer Instron® among others.
A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un dispositivo para ensayo de componentes sometidos a alta presión en una máquina de tracción-compresión, que comprende un intensificador de presión de los conocidos, el cual comprende un cilindro por cuyo interior discurre un vástago, en un primer extremo del cilindro se dispone una primera brida atravesada por el vástago, a continuación de un segundo extremo del cilindro se dispone una válvula con un pasaje interior que comunica con una cámara creada entre el extremo del vástago y el interior del cilindro, en el segundo extremo del cilindro y la válvula se dispone una segunda brida, una tercera brida alberga el extremo libre del vástago; la máquina de tracción-compresión comprende dos mordazas, una inferior y una superior. En resumen, tal y como se conoce en el estado de la técnica, el dispositivo comprende un intensificador de presión de simple efecto y también comprende la máquina de tracción-compresión con sus habituales mordazas.In view of the foregoing, the present invention relates to a device for testing components under high pressure in a tensile-compression machine, comprising a pressure intensifier of the known, which comprises a cylinder whose interior a rod runs, at a first end of the cylinder there is a first flange pierced by the rod, then a valve with an inner passage that communicates with a chamber created between the end of the rod and the inside is arranged at a second end of the cylinder from the cylinder, at the second end of the cylinder and the valve a second flange is arranged, a third flange houses the free end of the rod; The tension-compression machine comprises two jaws, one lower and one upper. In summary, as is known in the state of the art, the device comprises a single-acting pressure intensifier and also comprises the tensile-compression machine with its usual jaws.
Caracteriza al dispositivo el que comprende unos primeros medios de sujeción que se fijan por una parte a la tercera brida y por otra parte se fijan a una de las mordazas de manera que dicha mordaza puede imprimir su movimiento al vástago a través de la tercera brida y los primeros medios de sujeción, el dispositivo comprende un tubo portante que alberga en su interior el intensificador de presión , el dispositivo comprende unos segundos medios de sujeción dispuestos en el extremo del tubo portante opuesto a los primeros medios de sujeción y se fijan a la otra mordaza. El dispositivo así expuesto se dispone entre las mordazas de la máquina de traccióncompresión, con posibilidad de orientarse de las dos maneras posibles según lo que elija el usuario y la configuración de la máquina, es decir, con el vástago hacia la mordaza superior, o con el vástago hacia la mordaza inferior como se expone aquí en la realización de la invención.The device is characterized by the fact that it comprises first fastening means that are fixed on the one hand to the third flange and on the other hand are fixed to one of the jaws so that said jaw can print its movement to the rod through the third flange and the first fastening means, the device comprises a support tube that houses inside the pressure intensifier, the device It comprises a second fastening means arranged at the end of the supporting tube opposite the first fastening means and is fixed to the other jaw. The device thus exposed is arranged between the jaws of the traction compression machine, with the possibility of being oriented in the two possible ways according to what the user chooses and the configuration of the machine, that is, with the rod towards the upper jaw, or with the rod toward the lower jaw as set forth herein in the embodiment of the invention.
También caracteriza al dispositivo el que comprende un tubo probeta dispuesto a continuación de la válvula de manera que el pasaje de la misma desemboca en el interior de dicho tubo probeta, con lo que un fluido dispuesto en la cámara puede ser comprimido mediante el movimiento del vástago en el interior del tubo probeta. Es dicho tubo probeta el que hace las veces de componente sometido a alta presión, por lo tanto tendrá las características en cuanto a material y dimensiones, tanto reales como escaladas, correspondientes al componente real del cual se quiera conocer mediante el ensayo sus valores de esfuerzos tanto estáticos como a fatiga.It also characterizes the device which comprises a test tube disposed next to the valve so that the passage thereof flows into said test tube, whereby a fluid disposed in the chamber can be compressed by the movement of the stem inside the test tube. Said test tube is the one that acts as a component under high pressure, therefore it will have the characteristics in terms of material and dimensions, both real and scaled, corresponding to the real component of which its stress values are to be known by testing both static and fatigue.
En la manera de proceder con el dispositivo es conveniente que antes de comprimir el fluido se extraiga todo el aire de la cámara. Para ello lo más habitual es disponer una llave o similar, no representada en la figura de la realización de la invención, que permita alternar entre un suministro de vacío y un suministro del fluido. Así, con la llave en posición de suministro de vacío se extrae el aire de la cámara, posteriormente la llave pasa a posición de suministro de fluido y se introduce fluido en la cámara, con la cámara llena de fluido se transmite movimiento al vástago para llevar a cabo los ensayos pretendidos.In the way to proceed with the device it is convenient that before compressing the fluid all the air is removed from the chamber. For this, the most common is to provide a key or the like, not shown in the figure of the embodiment of the invention, which allows alternating between a vacuum supply and a fluid supply. Thus, with the key in the vacuum supply position, the air is extracted from the chamber, then the key passes to the fluid supply position and fluid is introduced into the chamber, with the fluid-filled chamber movement is transmitted to the stem to carry carried out the intended tests.
Una ventaja de la invención en consonancia con el objeto de la misma es que permite verificar y validar de manera rápida y sencilla nuevos componentes sometidos a alta presión, pudiendo conocer los esfuerzos máximos que soportan y sus correspondientes vidas a fatiga, con lo que es también posible realizar un mantenimiento preventivo de los equipos.An advantage of the invention in line with the object thereof is that it allows to quickly and easily verify and validate new components subjected to high pressure, being able to know the maximum stresses they support and their corresponding fatigue lives, which is also possible preventive maintenance of the equipment.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.The present specification is complemented with a set of figures, illustrative of the preferred example, and never limiting the invention.
La figura 1 representa una vista de una sección longitudinal del dispositivo.Figure 1 represents a view of a longitudinal section of the device.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED EXHIBITION OF THE INVENTION
A continuación se expone la realización preferida de la invención con apoyo en la figura.The preferred embodiment of the invention is shown below with support in the figure.
En la figura 1 se muestra un dispositivo para ensayo de componentes sometidos a alta presión en una máquina de tracción-compresión, de la cual sólo se representan las mordazas (2,3) por facilidad de representación. El dispositivo comprende un intensificador de presión (1), representado dentro de un cuadrado de línea de punto y raya, que comprende un cilindro (1.1) por cuyo interior discurre un vástago (1.2), en un primer extremo (1.3) del cilindro (1.1) se dispone una primera brida (1.4) atravesada por el vástago (1.2), a continuación de un segundo extremo (1.5) del cilindro (1.1) se dispone una válvula (1.6) con un pasaje (1.61) interior que comunica con una cámara (1.11) creada entre el extremo del vástago (1.2) y el interior del cilindro (1.1), en el segundo extremo (1.5) del cilindro (1.1) y la válvula (1.6) se dispone una segunda brida (1.7), una tercera brida (1.8) alberga el extremo libre del vástago (1.2).Figure 1 shows a device for testing components under high pressure in a tensile-compression machine, of which only the jaws (2,3) are represented for ease of representation. The device comprises a pressure intensifier (1), represented within a square of dotted and dashed line, comprising a cylinder (1.1) through which a rod (1.2) runs, at a first end (1.3) of the cylinder ( 1.1) a first flange (1.4) crossed by the rod (1.2) is arranged, following a second end (1.5) of the cylinder (1.1) a valve (1.6) with an inner passage (1.61) is provided that communicates with a chamber (1.11) created between the end of the rod (1.2) and the inside of the cylinder (1.1), at the second end (1.5) of the cylinder (1.1) and the valve (1.6) a second flange (1.7) is arranged, a third flange (1.8) houses the free end of the rod (1.2).
La máquina de tracción-compresión comprende dos mordazas, una inferior (2) y una superior (3), como es habitual y se observa en la figura 1.The tensile-compression machine comprises two jaws, a lower one (2) and an upper one (3), as usual and can be seen in Figure 1.
El dispositivo comprende unos primeros medios de sujeción (4) que se fijan por una parte a la tercera brida (1.8) y por otra parte se fijan a una de las mordazas (2), en la realización de la figura 1 es la mordaza inferior aunque igualmente podría ser la superior, de manera que dicha mordaza (2) puede imprimir su movimiento al vástago (1.2) a través de la tercera brida (1.8) y los primeros medios de sujeción (4). The device comprises first fastening means (4) that are fixed on the one hand to the third flange (1.8) and on the other hand are fixed to one of the jaws (2), in the embodiment of Figure 1 is the lower jaw although it could also be the upper one, so that said jaw (2) can print its movement to the rod (1.2) through the third flange (1.8) and the first fastening means (4).
El dispositivo comprende un tubo portante (5) que alberga en su interior el intensificador de presión (1), una opción como la representada en la figura 1 es que el exterior de la primera (1.4) y segunda (1.7) bridas se ajuste al interior del tubo portante (5), de esta manera se aprovechan dichas bridas para conseguir un ajuste sólido y sencillo.The device comprises a support tube (5) that houses inside the pressure intensifier (1), an option such as that shown in Figure 1 is that the outside of the first (1.4) and second (1.7) flanges fit the inside the support tube (5), in this way said flanges are used to achieve a solid and simple adjustment.
El dispositivo comprende unos segundos medios de sujeción (6) dispuestos en el extremo del tubo portante (5) opuesto a los primeros medios de sujeción (4) y se fijan a la otra mordaza (3), en la realización de la figura 1 es la mordaza superior aunque igualmente podría ser la inferior.The device comprises second fastening means (6) arranged at the end of the support tube (5) opposite the first fastening means (4) and are fixed to the other jaw (3), in the embodiment of Figure 1 is the upper jaw although it could also be the lower one.
El dispositivo comprende un tubo probeta (7) dispuesto a continuación de la válvula (1.6) de manera que el pasaje (1.61) de la misma desemboca en el interior de dicho tubo probeta (7), con lo que un fluido dispuesto en la cámara (1.11) puede ser comprimido mediante el movimiento del vástago (1.2) en el interior del tubo probeta (7).The device comprises a test tube (7) arranged next to the valve (1.6) so that the passage (1.61) thereof flows into said test tube (7), whereby a fluid disposed in the chamber (1.11) can be compressed by the movement of the stem (1.2) inside the test tube (7).
Opcionalmente, dentro de esta misma realización, el tubo probeta (7) está configurado para estar cerrado por uno de sus extremos, bien mediante su propia configuración, como un tubo de ensayo, o bien mediante un tapón (7.1), como se representa en la figura 1. Ambas configuraciones tienen sus ventajas, si su propia configuración es cerrada su fabricación aunque más compleja evita fugas, mientras que cuando lleva un tapón (7.1) la fabricación es más sencilla, sin embargo, hay que asegurarse que no hay fugas entre el tapón (7.1) y el tubo probeta (7). Por otra parte, aunque no representado una manera de unir el tubo probeta (7) a la válvula (1.6) es mediante una rosca cónica, estando el macho en el tubo probeta (7).Optionally, within this same embodiment, the test tube (7) is configured to be closed at one of its ends, either by its own configuration, as a test tube, or by a plug (7.1), as shown in Figure 1. Both configurations have their advantages, if their own configuration is closed, its manufacture is more complex, although it prevents leaks, while when it comes with a plug (7.1), the manufacturing is simpler, however, it must be ensured that there are no leaks the cap (7.1) and the test tube (7). On the other hand, although not represented a way of joining the test tube (7) to the valve (1.6) is by means of a conical thread, the male being in the test tube (7).
También, aunque no representado, el mismo tubo probeta (7) puede estar provisto de una camisa de agua que le permite tener una refrigeración cuando el ensayo, normalmente ciclos de fatiga de cierta duración, se extiende en el tiempo de tal manera que eleva la temperatura del fluido por encima de un valor predeterminado. Dentro de esta misma realización, opcionalmente, la misma camisa de agua u otra similar se puede extender a parte o la totalidad del intensificador de presión (1) con el mismo fin que el mencionado de mantener el fluido dentro un rango temperatura óptimo para la validación del ensayo.Also, although not shown, the same test tube (7) can be provided with a water jacket that allows it to have a cooling when the test, normally fatigue cycles of a certain duration, extends over time in such a way that it raises the fluid temperature above a predetermined value. Within this same embodiment, optionally, the same or other similar water jacket can be extended to part or all of the pressure intensifier (1) with the same purpose as mentioned to keep the fluid within an optimum temperature range for the validation of the test.
Otra opción, dentro de esta misma realización, es que los primeros medios de sujeción (4) comprendan una cuarta brida (4.1) atravesada por un primer tornillo (4.2) el cual se inserta en una primera cuña (4.3) que se alberga en el correspondiente alojamiento de una de las mordazas (2), como se representa en la figura 1.Another option, within this same embodiment, is that the first fastening means (4) comprise a fourth flange (4.1) crossed by a first screw (4.2) which is inserted into a first wedge (4.3) that is housed in the corresponding housing of one of the jaws (2), as shown in figure 1.
Otra opción, dentro de esta misma realización, es que los segundos medios de sujeción (6) comprenden una quinta brida (6.1) dispuesta en el extremo libre del tubo portante (5) opuesto al extremo por donde sale el vástago (1.2), un segundo tornillo (6.2) que atraviesa la quinta brida (6.1) y que se inserta en una segunda cuña (6.3) que se alberga en el correspondiente alojamiento de una de las mordazas (3), como se representa en la figura 1.Another option, within this same embodiment, is that the second fastening means (6) comprise a fifth flange (6.1) disposed at the free end of the supporting tube (5) opposite the end where the stem (1.2), a second screw (6.2) that crosses the fifth flange (6.1) and that is inserted in a second wedge (6.3) that is housed in the corresponding housing of one of the jaws (3), as shown in Figure 1.
Otra opción, dentro de esta misma realización, representada en la figura 1 es que cuando los primeros medios de sujeción (4) se fijan a la mordaza inferior (2) y los segundos medios de sujeción (6) se fijan a la mordaza superior (3), es decir en la orientación en la que el vástago (1.2) está hacia la mordaza inferior (2), el dispositivo comprende una vasija (8) dispuesta apoyada en la tercera brida (1.8) para recogida de cualquier fluido vertido del dispositivo.Another option, within this same embodiment, represented in Figure 1 is that when the first clamping means (4) are fixed to the lower jaw (2) and the second clamping means (6) are fixed to the upper jaw ( 3), that is to say in the orientation in which the rod (1.2) is towards the lower jaw (2), the device comprises a vessel (8) disposed supported on the third flange (1.8) for collecting any fluid discharged from the device .
Por sencillez de representación en las bridas (1.4,1.7,1.8,4.1,6.1) se han omitido los tornillos o bulones que las atraviesan. For simplicity of representation in the flanges (1.4,1.7,1,8,4.1,6.1) the screws or bolts that pass through them have been omitted.
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