RU135745U1

RU135745U1 - STAND FOR TESTS OF THE LIQUID INHIBITOR AND THE SEALING MEMBRANE CONSIDERED BY THEIR VOLUME

Info

Publication number: RU135745U1
Application number: RU2013127468/06U
Authority: RU
Inventors: Олег Иванович Ефимов; Антон Валентинович Красильников; Роман Валентинович Красильников; Евгений Петрович Красильников
Original assignee: Антон Валентинович Красильников
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-12-20

Abstract

Стенд для испытаний жидкого ингибитора и герметизирующей занимаемый им объем мембраны, включающий заполняемый ингибитором корпус, обтюратор, герметизирующую эластичную мембрану, источник давления, толкатель, трубопровод подачи давления, клапаны наполнения и вентиляции и измерительные приспособления, отличающийся тем, что стенд дополнен съемным колпаком, образующим совместно с корпусом стенда полость имитации забортной среды, устройством измерения температуры ингибитора, измерительным устройством хода толкателя (прогиба мембраны под нагрузкой), толкатель выполнен в виде макета головной части подводного аппарата, снабженной нагрузочным приспособлением, а источник давления содержит устройство измерения расхода жидкости.A test bench for testing a liquid inhibitor and a sealing membrane volume occupied by it, including a housing filled with an inhibitor, a shutter, a sealing elastic membrane, a pressure source, a pusher, a pressure supply pipe, filling and ventilation valves and measuring devices, characterized in that the stand is supplemented by a removable cap forming together with the stand body, a cavity for simulating the outboard medium, a device for measuring the temperature of the inhibitor, a measuring device for the stroke of the pusher (deflection of the membrane d load), the pusher is formed as a head portion of the layout underwater vehicle equipped with a load device, and the pressure source comprises a fluid flow measuring device.

Description

Полезная модель относится к приборостроению, в частности, к устройствам для испытаний заполненных жидкостью и загерметизированных легко деформируемыми мембранами камер, работающих под внешним давлением.The utility model relates to instrumentation, in particular, to devices for testing liquid-filled and sealed with easily deformable membranes chambers operating under external pressure.

Современное приборостроение характеризуется огромным многообразием технических решений для выполнения близких по физической сущности функций. Так, в морских приборах широко применяют различные варианты гидростатов, приводных устройств, использующих жидкость под внешним гидростатическим давлением, системы автоматики, работа которых должна адаптироваться к внешнему давлению и т.п. В конструкциях транспортно-пусковых контейнеров забортного расположения широко применяют хранение изделий в нейтральной жидкости под гидростатическим давлением, передаваемым через легкодеформируемую мембрану.Modern instrumentation is characterized by a huge variety of technical solutions for performing functions close in physical essence. Thus, various types of hydrostats, drive devices using liquid under external hydrostatic pressure, automation systems whose work must adapt to external pressure, etc., are widely used in marine instruments. In the designs of overhead launch containers and containers, storage of products in a neutral liquid under hydrostatic pressure transmitted through an easily deformable membrane is widely used.

Большой перечень технических требований, предъявляемых к упомянутым устройствам, предопределяет необходимость разработки и создания специализированных стендов для поузловых испытаний, в частности, мембранных уплотнителей и количественной оценки характеристик нейтральной конкретной жидкости (ингибитора), таких, например, как сжимаемость и коэффициент объемного температурного расширения.A large list of technical requirements for the mentioned devices predetermines the need to develop and create specialized stands for unit tests, in particular, membrane seals and a quantitative assessment of the characteristics of a neutral specific liquid (inhibitor), such as, for example, compressibility and coefficient of volumetric thermal expansion.

Известен стенд для испытаний мембран на надежность по авторскому свидетельству на изобретение СССР №209816, МПК G 01/, 1968, содержащий установленную на корпусе кассету, в которой размещают испытуемые мембраны, и связанный с приводом толкатель. Последний, воздействуя на заполняющую кассету жидкость, передает давление на мембраны. Жидкость может менять температуру при включении размещенных в ней электронагревательных спиралей. Нагрузка на мембрану может контролироваться наклеенными на нее тензодатчиками.A well-known bench for testing membranes for reliability according to the copyright certificate for the invention of the USSR No. 209816, IPC G 01 /, 1968, containing a cassette mounted on the housing in which the test membranes are placed, and a pusher associated with the drive. The latter, acting on the liquid filling the cassette, transfers pressure to the membranes. The liquid can change the temperature when the electric heating spirals placed in it are turned on. The load on the membrane can be controlled by strain gauges glued to it.

Рассмотренный стенд конструктивно сложен, осуществляемые измерения требуют комплектации стенда сложной аппаратурой и высокой квалификации обслуживающего персонала. Кроме того, данный стенд не подразумевает целенаправленного исследования процесса разрушения испытываемых мембран.The considered stand is structurally complex, the measurements taken require the stand to be equipped with sophisticated equipment and highly qualified staff. In addition, this stand does not imply a focused study of the process of destruction of the tested membranes.

Также из уровня техники известно устройство заполнения исследуемой жидкостью измерительных камер для приборов и установок высокого давления по патенту РФ на изобретение №2367931, МПК G01N 11/00, 2009, содержащее заполняемый исследуемой жидкостью корпус, обтюратор, герметизирующие разделительные эластичные элементы, крепежные детали, источник давления и каналы заполнения объемов. Устройство может быть использовано при большом многообразии приборов и установок для исследования жидкостей при высоких давлениях. По совокупности признаков данное устройство наиболее близко к предлагаемому техническому решению и принято авторами за прототип. Недостатком прототипа является невозможность получения количественных характеристик податливости разделительных эластичных элементов под нагрузкой и усилия их разрушения (разрыва).Also known from the prior art is a device for filling test chambers with a liquid under investigation for devices and high-pressure devices according to the RF patent for invention No. 2367931, IPC G01N 11/00, 2009, containing a housing filled with a test liquid, a seal, sealing elastic separating elements, fasteners, source pressure and volume filling channels. The device can be used with a wide variety of instruments and installations for the study of liquids at high pressures. By the totality of features, this device is closest to the proposed technical solution and is accepted by the authors as a prototype. The disadvantage of the prototype is the inability to obtain quantitative characteristics of the flexibility of the separating elastic elements under load and the forces of their destruction (rupture).

Технической задачей настоящей полезной модели является создание технологичного устройства, позволяющего проверку работоспособности отделяющего забортную среду от нейтральной жидкости (жидкого ингибитора) эластичного элемента в виде мембраны при заданных изменениях гидростатического давления и температуры ингибитора, а также измерение усилия разрыва эластичного элемента (разделительной мембраны) под нормированной сосредоточенной нагрузкой.The technical task of this utility model is the creation of a technological device that allows checking the operability of an elastic element in the form of a membrane separating the outboard medium from a neutral liquid (liquid inhibitor) in the form of a membrane with given changes in the hydrostatic pressure and temperature of the inhibitor, as well as measuring the tensile strength of an elastic element (separation membrane) under a normalized concentrated load.

Техническим результатом полезной модели является возможность комплексной оценки работоспособности нейтральной жидкости и отделяющего ее от забортной среды эластичного элемента (мембраны) в широком диапазоне температур и забортного давления.The technical result of the utility model is the possibility of a comprehensive assessment of the working capacity of a neutral fluid and the elastic element (membrane) separating it from the outboard medium in a wide range of temperatures and overboard pressure.

Указанный результат достигается за счет того, что стенд для испытаний жидкого ингибитора и герметизирующей занимаемый им объем мембраны, включает заполняемый ингибитором корпус, обтюратор, герметизирующую эластичную мембрану, источник давления, толкатель, трубопровод подачи давления, клапаны наполнения и вентиляции и измерительные приспособления, при этом стенд дополнен съемным колпаком, образующим совместно с корпусом стенда полость имитации забортной среды, устройством измерения температуры ингибитора, измерительным устройством хода толкателя (прогиба мембраны под нагрузкой), толкатель выполнен в виде макета головной части подводного аппарата, снабженной нагрузочным приспособлением, а источник давления содержит устройство измерения расхода жидкости.This result is achieved due to the fact that the test bench for the liquid inhibitor and the membrane that seals the volume occupied by it includes a housing filled with an inhibitor, a seal, a sealing elastic membrane, a pressure source, a pusher, a pressure supply pipe, filling and ventilation valves, and measuring devices, while the stand is supplemented with a removable cap, which forms, together with the stand body, a cavity for simulating the outboard environment, a device for measuring the temperature of the inhibitor, and a measuring device the course of the pusher (deflection of the membrane under load), the pusher is made in the form of a prototype of the head of the underwater vehicle, equipped with a loading device, and the pressure source contains a device for measuring fluid flow.

Сущность настоящей полезной модели отражена на следующих рисунках:The essence of this utility model is reflected in the following figures:

- на фиг.1 показан общий вид стенда при гидростатических испытаниях;- figure 1 shows a General view of the stand during hydrostatic tests;

- на фиг.2 представлен вариант закрепления герметизирующей эластичной мембраны на корпусе с помощью съемного колпака (комплектация стенда для гидростатических испытаний ингибитора и мембраны);- figure 2 presents the option of fixing the sealing elastic membrane on the body using a removable cap (equipment stand for hydrostatic testing of the inhibitor and membrane);

- на фиг.3 показана комплектация стенда для испытаний мембраны на разрыв.- figure 3 shows the configuration of the stand for testing the membrane for rupture.

Стенд для испытаний жидкого ингибитора и герметизирующей занимаемый им объем мембраны содержит (фиг.1) корпус 1 с нижней крышкой 2, закрепленной на корпусе с помощью болтов 3, и съемным колпаком 4, закрепленным с помощью разъемного кольца 5. Внутренний объем корпуса 1 сообщается с дополнительным объемом 6, на котором смонтированы клапан наполнения 7, клапан вентиляции 8 и манометр 9. К съемному колпаку 4 подсоединен трубопровод 10 подачи давления с отсечным клапаном 11 и источником давления 12, представляющим собой гидроцилиндр с поршнем 13 и механическим приводом 14 его перемещения с устройством измерения расхода жидкости. Также на съемном колпаке 4 смонтирован манометр 15, по показаниям которого осуществляется контроль давления внутри съемного колпака 4. Корпус 1 также снабжен устройством 16 измерения температуры ингибитора, который подвергается испытаниям. Внутри корпуса 1 расположены (фиг.2) обтюратор 17, герметизирующая внутренний объем корпуса 1 эластичная мембрана 18 и толкатель 19, выполненный в виде макета головной части подводного аппарата. Толкатель 19 соединен с нижней крышкой 2 с помощью резьбы 20 и имеет в нижней части отверстия 21, через которые ингибитор может проникать в кольцевой зазор между толкателем 19 и корпусом 1.The test bench for the liquid inhibitor and the sealing membrane volume occupied by it contains (Fig. 1) a housing 1 with a lower cover 2 fixed to the housing with bolts 3 and a removable cap 4 fixed with a split ring 5. The internal volume of the housing 1 communicates with additional volume 6, on which a filling valve 7, a ventilation valve 8, and a pressure gauge 9 are mounted. A removable cap 4 is connected to a pressure supply pipe 10 with a shut-off valve 11 and a pressure source 12, which is a hydraulic cylinder with a piston 13 and a mechanical the drive 14 of its movement with a device for measuring fluid flow. Also, a manometer 15 is mounted on the removable cap 4, according to the testimony of which the pressure inside the removable cap 4 is monitored. The housing 1 is also equipped with an inhibitor temperature measuring device 16, which is tested. Inside the housing 1 are located (FIG. 2) an obturator 17, which seals the internal volume of the housing 1, an elastic membrane 18 and a pusher 19, made in the form of a prototype of the head of the underwater vehicle. The pusher 19 is connected to the bottom cover 2 by a thread 20 and has holes in the lower part through which the inhibitor can penetrate into the annular gap between the pusher 19 and the housing 1.

Для проведения испытаний мембраны 18 на разрыв стенд комплектуется следующим образом (фиг.3). Вместо съемного колпака 4 на корпус 1 устанавливается фиксирующее кольцо 22, а вместо нижней крышки 2 - направляющая крышка 23. К толкателю 19 посредством резьбового соединения 24 присоединяется шток 25, пропущенный через направляющие 26 в направляющей крышке 23. На свободный конец штока 25 крепится нагрузочное приспособление 27 с цилиндрическим креплением подвеса 28, на которое одеваются грузы 29. Корпус 1 вместе со всеми обозначенными элементами устанавливается на кольцевую площадку 30, соединенную с нижним основанием 31 с помощью шпилек 32. Внутрь нижнего основания 31 вставлена опора 33, на которую устанавливается измерительное устройство хода толкателя 19, представляющее собой пластины 34, имеющие нормированную толщину и служащие для оценки степени прогиба мембраны 18 под действием нагруженного толкателя 19.To test the membrane 18 for breaking, the stand is completed as follows (figure 3). Instead of a removable cap 4, a fixing ring 22 is installed on the housing 1, and a guide cover 23 is installed instead of the lower cover 2. A rod 25 is connected to the push rod 19 by a threaded connection 24, passed through the guides 26 in the guide cover 23. A loading device is attached to the free end of the rod 25 27 with a cylindrical suspension bracket 28, on which weights 29 are worn. The housing 1, together with all the designated elements, is mounted on an annular platform 30 connected to the lower base 31 using studs 32. Inside the lower of the base 31, a support 33 is inserted on which the measuring device of the stroke of the pusher 19 is mounted, which is a plate 34 having a normalized thickness and used to assess the degree of deflection of the membrane 18 under the action of the loaded pusher 19.

Стенд для испытаний жидкого ингибитора и герметизирующей занимаемый им объем мембраны работает следующим образом. При проведении гидростатических испытаний ингибитора и мембраны стенд комплектуется так, как показано на фиг.1 и 2. Гидростатические испытания проводятся в следующем порядке. Перед проведением испытаний стенд устанавливается на горизонтальную плоскость съемным колпаком 4 вниз и с помощью клапана наполнения 7 при открытом клапане вентиляции 8 дополнительный объем 6 и корпус 1 заполняются ингибитором, подлежащим испытаниям. Для глубоководных приборов (аппаратов) ингибитор перед заполнением вакуумируется. Сумма объемов корпуса 1 и дополнительного объема 6 равняется по величине внутреннему объему пускового устройства за вычетом объема подводного аппарата. Заполняемые объемы известны и контроль заполнения осуществляется по расходу ингибитора. После заполнения клапан 7 перекрывается. В процессе заполнения мембрана 18 может деформироваться, что приведет к увеличению объема, заполняемого ингибитором. Поэтому после заполнения корпуса 1 и дополнительного объема 6 нужным количеством ингибитора при открытом клапане вентиляции 8 происходит заполнение жидкостью съемного колпака 4 посредством открытия отсечного клапана 11 и подачи жидкости через трубопровод 10 от источника давления 12. После заполнения объема съемного колпака 4 жидкостью мембрана 18 примет исходное положение, при этом объем корпуса 1 и дополнительный объем 6 будут полностью заполнены ингибитором (контроль данного факта осуществляется фиксацией появления ингибитора в клапане вентиляции 8, после чего клапан 8 перекрывается; наличие внутри объема 6 воздушной подушки недопустимо). Первоначальное отсутствие избыточных по отношению к атмосферному давлений в корпусе 1 и дополнительном объеме 6 контролируется по манометру 9, а внутри съемного колпака 4 - по манометру 15. Стенд готов к работе. После этого при помощи механического привода 14 перемещения поршня 13 при открытом отсечном клапане 11 внутри съемного колпака 4 формируется давление в соответствии с программой испытаний. Величина создаваемого давления контролируется по манометру 15. Расход жидкости из источника давления 12 измеряется как произведение изменения расстояния V_н на площадь поперечного сечения поршня 13. После формирования гидростатического давления и выдержки определенного времени производится оценка работоспособности мембраны и сжимаемости ингибитора. Стенд также позволяет оценить влияние на данные параметры температуры ингибитора. Для этого при наличии давления внутри съемного колпака 4 производится не показанными на фиг.1 средствами (например, с помощью электронагревательных приборов) нагрев или охлаждение ингибитора, температура которого контролируется по показаниям устройства 16 измерения температуры ингибитора. При этом производится оценка состояния мембраны и ингибитора в зависимости от температуры.The test bench for the liquid inhibitor and the sealing membrane volume occupied by it works as follows. When conducting hydrostatic tests of the inhibitor and the membrane, the stand is completed as shown in figures 1 and 2. Hydrostatic tests are carried out in the following order. Before testing, the stand is installed on a horizontal plane with a removable cap 4 down and using the filling valve 7 with the ventilation valve 8 open, the additional volume 6 and the housing 1 are filled with the inhibitor to be tested. For deep-sea devices (apparatuses), the inhibitor is evacuated before filling. The sum of the volumes of the hull 1 and the additional volume 6 is equal in magnitude to the internal volume of the launching device minus the volume of the underwater vehicle. Fillable volumes are known and filling control is carried out at the expense of the inhibitor. After filling, the valve 7 is closed. In the process of filling, the membrane 18 may be deformed, which will lead to an increase in the volume filled by the inhibitor. Therefore, after filling the housing 1 and the additional volume 6 with the required amount of inhibitor with the ventilation valve 8 open, the removable cap 4 is filled with liquid by opening the shut-off valve 11 and supplying fluid through the pipe 10 from the pressure source 12. After filling the volume of the removable cap 4 with liquid, the membrane 18 will accept the original position, while the volume of the housing 1 and the additional volume 6 will be completely filled with the inhibitor (this fact is controlled by fixing the appearance of the inhibitor in the valve in ventilation 8, after which valve 8 is closed; the presence of air bag inside volume 6 is unacceptable). The initial absence of excess atmospheric pressures in the housing 1 and the additional volume 6 is controlled by the pressure gauge 9, and inside the removable cap 4 - by the pressure gauge 15. The stand is ready for operation. After that, using a mechanical drive 14 to move the piston 13 with the shut-off valve 11 open, pressure is formed inside the removable cap 4 in accordance with the test program. The magnitude of the generated pressure is controlled by a manometer 15. The fluid flow from the pressure source 12 is measured as the product of the change in the distance V _n by the cross-sectional area of the piston 13. After the formation of hydrostatic pressure and holding for a certain time, the performance of the membrane and the compressibility of the inhibitor are evaluated. The stand also allows you to evaluate the effect of the temperature of the inhibitor on these parameters. For this, if there is pressure inside the removable cap 4, means (for example, using electric heaters) are used to heat or inhibit the inhibitor, the temperature of which is controlled by the readings of the inhibitor temperature measuring device 16, by means not shown in Fig. 1. At the same time, the state of the membrane and inhibitor is evaluated depending on the temperature.

Для проведения испытаний мембраны 18 на разрыв стенд комплектуется так, как показано на фиг.3. Целью испытаний является оценка степени деформации мембраны 18 в зависимости от приложенной к ней нагрузки и величины последней, при которой произойдет разрушение мембраны 18. Данные исследования проводятся последовательно. Сначала корпус 1 вместе с обтюратором 17, эластичной мембраной 18, фиксирующим кольцом 22 и разъемным кольцом 5 устанавливается на кольцевую площадку 30, соединенную с нижним основанием 31 с помощью шпилек 32. После этого внутрь нижнего основания 31 вставляется опора 33, на которую устанавливаются пластины 34 до их упора в мембрану 18. Мембрана 18 в данном положении не подвергается нагрузке и находится в исходном положении. Расстояние b₀ от мембраны 18 до опоры 33 измеряется и фиксируется. Затем внутрь корпуса 1 вводится толкатель 19 до упора в мембрану 18 и последовательно производится монтаж штока 25, направляющей крышки 23 и нагрузочного приспособления 27 с цилиндрическим креплением подвеса 28. Направляющая крышка 23 фиксируется с помощью болтов 3. После произведенного монтажа мембрана 18 испытывает нагрузку, обусловленную известным (ранее измеренным) весом толкателя 19, штока 25 и нагрузочного приспособления 27 с цилиндрическим креплением подвеса 28. Для оценки воздействия данной нагрузки на мембрану 18 последовательно убирают часть пластин 34 до момента, когда мембрана 18 выйдет из контакта с ними.To test the membrane 18 for rupture, the stand is equipped as shown in Fig.3. The purpose of the tests is to assess the degree of deformation of the membrane 18, depending on the load applied to it and the magnitude of the latter at which the destruction of the membrane 18 will occur. These studies are carried out sequentially. First, the housing 1 together with the obturator 17, the elastic membrane 18, the retaining ring 22 and the detachable ring 5 is mounted on the annular platform 30 connected to the lower base 31 by means of pins 32. After that, a support 33 is inserted into the lower base 31, onto which the plates 34 are mounted until they stop in the membrane 18. The membrane 18 in this position is not subjected to stress and is in its original position. The distance b ₀ from the membrane 18 to the support 33 is measured and fixed. Then, the pusher 19 is inserted into the housing 18 until it stops into the membrane 18 and the rod 25, the guide cover 23 and the loading device 27 with the cylindrical suspension 28 are mounted in sequence. The guide cover 23 is fixed with bolts 3. After the installation, the membrane 18 experiences a load due to the known (previously measured) weight of the pusher 19, the rod 25 and the load device 27 with a cylindrical suspension mount 28. To assess the impact of this load on the membrane 18 sequentially remove five plates 34 until the membrane 18 out of contact with them.

После этого текущее расстояние от мембраны 18 до опоры 33 измеряется и фиксируется. Для продолжения исследования на цилиндрическое крепление подвеса 28 нагрузочного приспособления 27 одевают грузы 29, масса которых известна, после чего снова убирают часть пластин 34 до момента, когда мембрана 18 выйдет из контакта с ними, измеряют и фиксируют расстояние от мембраны 18 до опоры 33. Данные операции повторяют до момента разрушения мембраны 18, при этом нагрузка, при которой произошло разрушение, также фиксируется.After that, the current distance from the membrane 18 to the support 33 is measured and fixed. To continue the study, weights 29 of known weight are put on the cylindrical mount of the suspension 28 of the load device 27, after which part of the plates 34 are again removed until the membrane 18 comes out of contact with them, the distance from the membrane 18 to the support 33 is measured and recorded. operations are repeated until the destruction of the membrane 18, while the load at which the destruction occurred is also fixed.

Таким образом, предлагаемый стенд для испытаний жидкого ингибитора и герметизирующей занимаемый им объем мембраны позволяет решить поставленную техническую задачу создания технологичного устройства, позволяющего проверку работоспособности отделяющего забортную среду от нейтральной жидкости (жидкого ингибитора) эластичного элемента в виде мембраны при заданных изменениях гидростатического давления и температуры ингибитора, а также измерение деформационных возможностей эластичного элемента (разделительной мембраны) и усилия его разрыва под нормированной сосредоточенной нагрузкой.Thus, the proposed test bench for testing a liquid inhibitor and sealing the occupied volume of the membrane allows us to solve the technical problem of creating a technological device that allows us to verify the operability of an elastic element in the form of a membrane separating the outboard medium from a neutral liquid (liquid inhibitor) with given changes in the hydrostatic pressure and temperature of the inhibitor , as well as measuring the deformation capabilities of the elastic element (dividing membrane) and its efforts azryva under normalized concentrated load.

Claims

A test bench for testing a liquid inhibitor and a sealing membrane volume occupied by it, including a housing filled with an inhibitor, a shutter, a sealing elastic membrane, a pressure source, a pusher, a pressure supply pipe, filling and ventilation valves and measuring devices, characterized in that the stand is supplemented by a removable cap forming together with the stand body, a cavity for simulating the outboard medium, a device for measuring the temperature of the inhibitor, a measuring device for the stroke of the pusher (deflection of the membrane d load), the pusher is formed as a head portion of the layout underwater vehicle equipped with a load device, and the pressure source comprises a fluid flow measuring device.