RU2310842C1 - Method of assessing compatibility of fuels for jet-propulsion engines with rubber - Google Patents
Method of assessing compatibility of fuels for jet-propulsion engines with rubber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310842C1 RU2310842C1 RU2006130672/04A RU2006130672A RU2310842C1 RU 2310842 C1 RU2310842 C1 RU 2310842C1 RU 2006130672/04 A RU2006130672/04 A RU 2006130672/04A RU 2006130672 A RU2006130672 A RU 2006130672A RU 2310842 C1 RU2310842 C1 RU 2310842C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rubber
- fuel
- compression force
- maximum
- value
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам для оценки эксплуатационных свойств топлив, в частности оценки совместимости топлив для реактивных двигателей (авиакеросинов) с резинами преимущественно на основе нитрильного каучука, применяемыми в топливных системах авиационных газотурбинных двигателей, и может быть использовано в нефтехимической, авиационной и других отраслях промышленности.The invention relates to methods for evaluating the performance properties of fuels, in particular assessing the compatibility of fuels for jet engines (jet fuel) with rubber mainly based on nitrile rubber used in fuel systems of aircraft gas turbine engines, and can be used in petrochemical, aviation and other industries.
Резинотехнические изделия (РТИ), в том числе кольца, применяются в качестве уплотнительных элементов в топливных системах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Находящиеся в среде авиационного керосина РТИ подвергаются воздействию его агрессивных компонентов, вследствие которого физико-механические свойства резины снижаются. Потеря эластичности уплотнений, появление на них трещин, приводит к потере их работоспособности. Внутренняя негерметичность элементов топливной автоматики управления ГТД приводит к отказам и неисправностям авиационной техники: зависанию или раскрутке оборотов ротора; невключению или невыключению форсажа и др. При наличии подтекания топлива из агрегатов двигателя (негерметичность резиновых уплотнений) может возникнуть опасность возникновения пожара на борту летательного аппарата. Как показал опыт эксплуатации, интенсивность снижения физико-механических свойств резиновых деталей нарастает с повышением температуры в топливной системе.Rubber products (RTI), including rings, are used as sealing elements in the fuel systems of aircraft gas turbine engines (GTE). RTIs located in the environment of aviation kerosene are exposed to its aggressive components, as a result of which the physical and mechanical properties of rubber are reduced. The loss of elasticity of the seals, the appearance of cracks on them, leads to the loss of their performance. The internal leakage of the elements of the fuel automation of the control of the gas turbine engine leads to failures and malfunctions of aircraft: freezing or spinning of the rotor speed; failure to turn on or off the afterburner, etc. If there is leakage of fuel from the engine assemblies (leaky rubber seals), there may be a risk of fire on board the aircraft. As shown by the operating experience, the intensity of the decrease in the physical and mechanical properties of rubber parts increases with increasing temperature in the fuel system.
Топлива для реактивных двигателей (авиакеросины) могут значительно отличаться по воздействию на РТИ в зависимости от марки, а также от способа производства в пределах одной марки.Fuels for jet engines (jet fuel) can significantly differ in terms of their impact on rubber goods depending on the brand, as well as on the production method within the same brand.
В настоящее время используют методы оценки авиакеросинов на совместимость с РТИ, основанные на определении изменения предела прочности и относительного удлинения образцов резин в форме лопаток после их контакта с топливом при повышенных температурах.Currently, methods are used to assess jet fuel compatibility with rubber goods, based on determining changes in tensile strength and elongation of rubber samples in the form of blades after they are in contact with fuel at elevated temperatures.
Так, известен способ определения физико-механических свойств резин, включающий обработку образцов резин в форме лопаток по типу В (ГОСТ 270. Определение предела прочности резины при разрыве) потоком нагретого до 110-150°С топлива, содержащего газ в равновесной концентрации, с периодической (3-7 раз) сменой топлива через 3-6 ч. По окончании испытаний для каждой из лопаток на разрывной машине по ГОСТ 9.024 (Единая система защиты от коррозии и старения. Резины. Методы испытания на стойкость к термическому старению) определяют предел прочности и относительное удлинение (СССР АС № 506807, G01N 33/44), сравнивают эти показатели с допустимыми и по величине рассогласования оценивают показатель совместимости топлива с резиной.So, there is a known method for determining the physicomechanical properties of rubbers, including the processing of rubber samples in the form of blades of type B (GOST 270. Determination of the tensile strength of rubber at break) by a stream of fuel containing gas at equilibrium concentration heated to 110-150 ° C with periodic (3-7 times) by changing the fuel after 3-6 hours. At the end of testing for each of the blades on a tensile testing machine in accordance with GOST 9.024 (Unified system of corrosion and aging protection. Rubber. Test methods for resistance to thermal aging) determine the tensile strength and relate elongation (USSR АС No. 506807, G01N 33/44), these indicators are compared with admissible ones and the indicator of fuel compatibility with rubber is estimated by the size of the mismatch.
Известен также способ определения эксплуатационных свойств резины на основе нитрильного каучука в реактивном топливе, включающий последовательную выдержку образцов резины в форме лопаток по типу В (ГОСТ 270) при 130-150°С сначала в топливе - экстрагенте в течение 3-5 ч, затем в испытуемом топливе при его циркуляции и барботировании воздухом с расходом 20-30 см3/мин. В качестве топлива-экстрагента используют испытуемое топливо, содержащее 0,003 мас.% антиокислительной присадки "Ионол", обработку в нем образцов резины проводят в два этапа по 3 ч каждый со сменой топлива в каждом этапе (SU 1111108 A, G01N 33/44).There is also a method of determining the operational properties of rubber based on nitrile rubber in jet fuel, which includes sequential exposure of rubber samples in the form of blades of type B (GOST 270) at 130-150 ° C first in the fuel extractant for 3-5 hours, then in the test fuel during its circulation and sparging with air with a flow rate of 20-30 cm 3 / min. The test fuel containing 0.003 wt.% Ionol antioxidant is used as the extractant fuel; rubber samples are processed in it in two stages of 3 hours each with fuel change in each stage (SU 1111108 A, G01N 33/44).
По окончании испытания для каждой из лопаток на разрывной машине по ГОСТ 9.024 определяют предел прочности σ и относительное удлинение ε. На основании полученных данных вычисляют коэффициенты старения резины Кσ и Кε по следующим формулам:At the end of the test, for each of the blades on a tensile testing machine, the tensile strength σ and elongation ε are determined in accordance with GOST 9.024. Based on the data obtained, the rubber aging coefficients K σ and K ε are calculated by the following formulas:
Kσ=σ2/σ1, Kε=ε2/ε1,K σ = σ 2 / σ 1 , K ε = ε 2 / ε 1 ,
где σ1 и σ2 - предел прочности резины до и после испытания соответственно, Н/м2;where σ 1 and σ 2 - the tensile strength of rubber before and after the test, respectively, N / m 2 ;
ε1 и ε2 - относительное удлинение резины до и после испытания соответственно, %.ε 1 and ε 2 are the relative elongation of rubber before and after the test, respectively,%.
Находят период старения резины - число этапов нагрева, после которых значения коэффициентов Кσ и Кε превышают величину 0,5. При проведении шести- и девятиэтапных испытаний строят графические зависимости Кσ и Kε от числа этапов, с помощью которых и находят период старения резины в испытуемом топливе, по которому делают заключение о совместимости топлива с резиной. Максимальное расхождение параллельных определений не должно превышать одного этапа испытания.Find the rubber aging period - the number of heating stages, after which the values of the coefficients K σ and K ε exceed the value of 0.5. When carrying out six- and nine-stage tests, graphical dependences of K σ and K ε on the number of stages are constructed, with the help of which the period of rubber aging in the test fuel is found, according to which it is concluded that the fuel is compatible with rubber. The maximum discrepancy of parallel determinations shall not exceed one test stage.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и взятым за прототип является способ определения старения резины в реактивном топливе (СССР АС № 561137, G01N 33/44), в котором испытание образцов резины в форме лопаток по типу В (ГОСТ 270) проводят в две стадии: на первой стадии из резины в течение 3-5 ч экстрагируют антиокислители. Экстракцию проводят в парафиновом углеводороде с 12-16 атомами углерода (является хорошим экстрагентом антиокислителей) в атмосфере нейтрального газа (азота) при температуре 140-150°С. На второй стадии осуществляют контакт образцов резины с испытуемым топливом при 130-150°С и объемном соотношении фаз топливо - воздух, равном 1:(2,5-5). По окончании испытаний для каждой из лопаток на разрывной машине по ГОСТ 9.024 определяют предел прочности и относительное удлинение. Оценку совместимости резин с реактивным топливом проводят, сравнивая полученные значения механической прочности образцов после испытания с требованиями, предъявляемыми к соответствующей марке топлива.Closest to the claimed method according to the technical essence and taken as a prototype is a method for determining the aging of rubber in jet fuel (USSR AC No. 561137, G01N 33/44), in which rubber samples in the form of blades in the form of blades of type B (GOST 270) are tested in two stages: in the first stage, antioxidants are extracted from rubber for 3-5 hours. The extraction is carried out in a paraffinic hydrocarbon with 12-16 carbon atoms (it is a good extractant of antioxidants) in an atmosphere of neutral gas (nitrogen) at a temperature of 140-150 ° C. At the second stage, the rubber samples are contacted with the test fuel at 130-150 ° C and the volume ratio of the fuel-air phases is 1: (2.5-5). At the end of testing, for each of the blades on a tensile testing machine, the tensile strength and elongation are determined in accordance with GOST 9.024. The compatibility of rubbers with jet fuel is assessed by comparing the obtained values of the mechanical strength of the samples after testing with the requirements for the corresponding brand of fuel.
К общим недостаткам описанных методов следует отнести значительную продолжительность испытания и трудоемкость, связанные с необходимостью использования дополнительного оборудования (разрывной машины) и оснастки (штамп "В" для вырубания лопаток из резины).The common disadvantages of the described methods include the significant duration of the test and the complexity associated with the need to use additional equipment (tensile testing machines) and equipment (stamp "B" for cutting the blades from rubber).
Кроме того, недостатком способа-прототипа является недостаточная достоверность результатов, обусловленная неадекватностью условий испытания натурным условиям эксплуатации, так как кольца в деталях топливных систем находятся в напряженном (сжатом) состоянии, а в известном способе-прототипе нет учета этой нагрузки. Отсутствие возможности получения информации об изменении физико-механических свойств образцов в ходе испытания без изъятия их из реакционной емкости и разрушения также усложняет известный способ.In addition, the disadvantage of the prototype method is the lack of reliability of the results due to the inadequacy of the test conditions under natural operating conditions, since the rings in the parts of the fuel systems are in a stressed (compressed) state, and in the known prototype method there is no consideration of this load. The inability to obtain information about changes in the physico-mechanical properties of samples during testing without removing them from the reaction vessel and destruction also complicates the known method.
Технический результат изобретения - повышение достоверности определения совместимости авиакеросинов с РТИ с одновременной оценкой ресурса РТИ за счет создания условий испытаний, близких к условиям эксплуатации.The technical result of the invention is to increase the reliability of determining the compatibility of jet fuel with rubber goods with the simultaneous assessment of the resource of rubber goods by creating test conditions close to the operating conditions.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе оценки совместимости авиакеросинов с резиной, применяемой в топливных системах ГТД, включающем последовательную выдержку образцов резины в течение 3-5 ч в парафиновом углеводороде с 12-16 атомами углерода в атмосфере нейтрального газа и в испытуемом топливе при температуре 130-150°С в герметичной емкости в течение не менее 3-х часов согласно изобретению в качестве образца резины используют уплотнительное кольцо топливной системы ГТД, задают максимально допустимое значение его осевой деформации и при контактировании уплотнительного кольца с испытуемым топливом при температуре 130-150°С периодически нагружают его до заданного значения максимально допустимой осевой деформации, по окончании каждого периода нагружения фиксируют усилие сжатия, испытание заканчивают в момент стабилизации усилия сжатия, фиксируют отрезок времени снижения усилия сжатия от его максимального Pmax до минимального Рmin значения, вычисляют скорость снижения усилия сжатия по формуле:The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for assessing the compatibility of jet fuel with rubber used in gas turbine engine systems, which includes sequential exposure of rubber samples for 3-5 hours in paraffin hydrocarbon with 12-16 carbon atoms in a neutral gas atmosphere and in the test fuel at a temperature of 130-150 ° C in a sealed container for at least 3 hours according to the invention, a gasket of the gas turbine engine system is used as a rubber sample, the maximum permissible value is set its axial deformation and when the sealing ring is in contact with the test fuel at a temperature of 130-150 ° C, periodically load it to a predetermined value of the maximum permissible axial deformation, at the end of each loading period, the compression force is fixed, the test is completed at the time of stabilization of the compression force, and the time period reduce the compression force from its maximum P max to the minimum P min value, calculate the rate of decrease in compression force by the formula:
Wн - скорость снижения усилия сжатия, Н/ч;W n - the speed of reduction of the compression force, N / h;
Pmax - максимальное значение усилия сжатия уплотнительного кольца - до заданного значения максимально допустимой осевой деформации, Н;P max - the maximum value of the compression force of the sealing ring - to a specified value of the maximum allowable axial deformation, N;
Pmin - минимальная значение усилия сжатия уплотнительного кольца - до заданного значения максимально допустимой осевой деформации, Н;P min - the minimum value of the compression force of the sealing ring to a predetermined value of the maximum allowable axial deformation, N;
Δτ - отрезок времени снижения усилия сжатия уплотнительного кольца от максимального до минимального значения, ч,Δτ is the length of time to reduce the compression force of the sealing ring from maximum to minimum value, h,
и при значениях 0,9≤Wн≤2,0 считают топлива для реактивных двигателей совместимыми с резиной.and with values of 0.9 W Wn 2 2.0, jet fuel is considered compatible with rubber.
Суть изобретения заключается в совокупности известных технологических операций, заключающихся в последовательной выдержке образцов резины в течение 3-5 ч в парафиновом углеводороде с 12-16 атомами углерода в атмосфере нейтрального газа и в испытуемом топливе при температуре 130-150°С, с отличительными: в качестве образца резины используют штатное резиновое уплотнительное кольцо, которое в процессе его контакта с испытуемым топливом периодически сжимают в осевом направлении до значения деформации, соответствующего эксплуатационному, по окончании каждого периода нагружения фиксируют усилие сжатия, получают зависимость механических свойств образца в ходе испытания без изъятия его из реакционной емкости и разрушения. Таким образом, мы создаем условия старения образца резины в топливе, аналогичные условиям эксплуатации резины в топливной системе ГТД, что позволяет более объективно оценить совместимость топлива с резиной, применяемой для изготовления уплотнений в виде колец.The essence of the invention lies in the totality of the known technological operations, which consist in sequentially aging rubber samples for 3-5 hours in a paraffin hydrocarbon with 12-16 carbon atoms in a neutral gas atmosphere and in the test fuel at a temperature of 130-150 ° C, with distinctive: As a rubber sample, use a standard rubber o-ring, which during contact with the test fuel is periodically compressed in the axial direction to a strain value corresponding to the operational nchanii fixed period each loading compressive force, the sample is prepared dependence of mechanical properties during the test without removing it from the reaction vessel and destruction. Thus, we create conditions for the aging of the rubber sample in the fuel, similar to the operating conditions of rubber in the GTE fuel system, which makes it possible to more objectively assess the compatibility of the fuel with the rubber used for the manufacture of seals in the form of rings.
На чертеже представлена блок-схема установки, реализующей способ оценки совместимости топлив для реактивных двигателей с резинами.The drawing shows a block diagram of an installation that implements a method for evaluating the compatibility of fuels for jet engines with rubbers.
В состав установки входят твердотельный термостат 1 с гнездом для герметически закрывающейся реакционной емкости 2 (стальной бомбы). Для контроля за герметичностью установлен манометр 3. В реакционную емкость 2 помещают стеклянный стакан 4 с испытуемым топливом, в котором между зажимами располагают резиновое кольцо 5 (диаметр 12 мм). Верхний зажим 6 представляет собой круглый диск с центральным отверстием, через которое проходит стальная струна 7. Зажим 6 закреплен на нижнем торце трубы 8. Труба 8 жестко закреплена в крышке 9. Верхний торец трубы 8 в свою очередь закреплен в прорези силового каркаса 10. Струна 7 одним концом крепится к нижнему зажиму 11, выполненному в форме сплошного диска, на верхней стороне которого имеется кольцевая проточка для размещения резинового кольца 5. Глубина проточки выбирается из условия обеспечения значения максимально допустимой осевой деформации резинового кольца 5 в 15% от диаметра его поперечного сечения. Верхний конец струны 7 связан с одним плечом коромысла 12, через центр которого проходит ось неподвижно закрепленная на силовом каркасе 10. К другому плечу коромысла 12 прикреплена тяга 13 с измерителем усилия сжатия 14 (любой тензодатчик). На выходном валу электродвигателя 15 закреплен преобразователь 16 вращательного движения вала во возвратно-поступальное движение тяги 13 (например, пара винт-гайка). Момент достижения заданного максимально допустимого значения осевой деформации контролируется контактным датчиком 17 (любой датчик нажимного действия, например МП-3-3), установленным на нижнем зажиме 11. Значение усилия сжатия, соответствующее этому моменту, фиксируется тензодатчиком 14. Измерение температуры в термостате 1 осуществляют датчиком 18. Управление электродвигателем 15, измерение усилия Рi сжатия, поддержание заданной температуры Т в термостате с точностью ±0,5°С, фиксация момента контакта f производится блоком 19, конструкция которого разработана с использованием стандартных электронных компонентов, преобразующим входящие аналоговые сигналы в цифровые, пригодные для регистрации данных в персональной электронной вычислительной машине 20 (любая ПЭВМ с конфигурацией, позволяющей использовать операционную систему не ниже WINDOWS 95).The installation includes a solid-state thermostat 1 with a socket for a hermetically sealed reaction vessel 2 (steel bomb). To monitor the tightness, a pressure gauge 3 is installed. A glass beaker 4 with the test fuel is placed in the reaction vessel 2, in which a rubber ring 5 (diameter 12 mm) is placed between the clamps. The upper clamp 6 is a circular disk with a central hole through which the steel string 7 passes. The clamp 6 is fixed to the lower end of the pipe 8. The pipe 8 is rigidly fixed in the cover 9. The upper end of the pipe 8 is in turn fixed in the slot of the power frame 10. The string 7 at one end is attached to the lower clamp 11, made in the form of a solid disk, on the upper side of which there is an annular groove for accommodating the rubber ring 5. The depth of the groove is selected from the condition of ensuring the value of the maximum permissible axial def mation rubber ring 5 in 15% of the diameter of its cross section. The upper end of the string 7 is connected to one arm of the rocker arm 12, through the center of which the axis passes fixed to the power frame 10. To the other arm of the rocker arm 12 is attached a rod 13 with a measuring force of compression 14 (any load cell). On the output shaft of the electric motor 15 is mounted a converter 16 of the rotational movement of the shaft into the reciprocating movement of the thrust 13 (for example, a pair of screw-nut). The moment of reaching the specified maximum permissible value of axial deformation is controlled by a contact sensor 17 (any pressure sensor, for example MP-3-3) mounted on the lower clamp 11. The value of the compression force corresponding to this moment is recorded by the strain gauge 14. The temperature is measured in thermostat 1 the sensor 18. Control of the electric motor 15, measurement of the compression force P i , maintaining the set temperature T in the thermostat with an accuracy of ± 0.5 ° C, fixing the contact moment f is carried out by block 19 It was developed using standard electronic components that convert incoming analog signals to digital, suitable for data recording in personal electronic computer 20 (any PC with a configuration that allows using an operating system no lower than WINDOWS 95).
Способ оценки совместимости топлив для реактивных двигателей с резинами осуществляется следующим образом.A method for evaluating the compatibility of fuels for jet engines with rubbers is as follows.
Как и в прототипе, для экстракции антиокислителя из резины образцы в форме штатных колец (в прототипе - лопатки) предварительно выдерживают при температуре 150°С в течение 4 ч в парафиновом углеводороде с 12-16 атомами углерода, например в цетане, в атмосфере нейтрального газа - азота или аргона.As in the prototype, for the extraction of the antioxidant from rubber, the samples in the form of full rings (in the prototype are blades) are preliminarily kept at a temperature of 150 ° C for 4 hours in a paraffin hydrocarbon with 12-16 carbon atoms, for example in cetane, in an atmosphere of neutral gas - nitrogen or argon.
Далее в стеклянный стакан 4 наливают 50 см3 испытуемого топлива и помещают его в реакционную емкость 2. Отсоединяют зажим 11 от струны 7. Подготовленное (после процесса экстракции антиокислителя) резиновое кольцо 5 устанавливают в кольцевую проточку зажима 11, после чего закрепляют зажим 11 на нижнем конце струны 7, которая размещена в трубе 8, закрепленной в крышке 9. Крышку 9 устанавливают на реакционную емкость 2, в результате чего зажимы 6, 11 с резиновым кольцом 5 погружаются в испытуемое топливо. Затем реакционную емкость 2 вставляют в термостат 1. Соединяют верхний конец струны 7 с плечом коромысла 12, а верхний торец трубы 8 закрепляют на силовом каркасе 10.Next, 50 cm 3 of the test fuel is poured into a glass beaker 4 and placed in a reaction vessel 2. The clamp 11 is disconnected from the string 7. The prepared (after the antioxidant extraction process) rubber ring 5 is installed in the annular groove of the clamp 11, after which the clamp 11 is fixed on the bottom the end of the string 7, which is placed in the pipe 8, mounted in the cap 9. The cap 9 is mounted on the reaction vessel 2, as a result of which the clamps 6, 11 with the rubber ring 5 are immersed in the test fuel. Then the reaction vessel 2 is inserted into the thermostat 1. Connect the upper end of the string 7 with the arm of the rocker arm 12, and the upper end of the pipe 8 is fixed to the power frame 10.
Включают блок управления 19. Запускают программу управления процессом испытания на ПЭВМ 20. Устанавливают связь блока управления 19 с персональным компьютером 20 через меню программы.Turn on the control unit 19. Run the program for controlling the test process on the PC 20. Connect the control unit 19 with the personal computer 20 through the program menu.
Нажимают кнопку "Пуск" в окне программы, после чего нагружают кольцо 5 до значения максимально допустимой осевой деформации δ=15% (ограничена датчиком 17). Фиксируют значения усилия сжатия резинового кольца 5 в памяти ПЭВМ 20.Press the "Start" button in the program window, and then load the ring 5 to the value of the maximum permissible axial deformation δ = 15% (limited by the sensor 17). The values of the compression force of the rubber ring 5 are recorded in the memory of the PC 20.
Задают температуру Т проведения испытания, равную 145°С, и нагревают термостат до этой температуры.Set the temperature T of the test, equal to 145 ° C, and heat the thermostat to this temperature.
Контроль процесса испытания производят в окне просмотра программы страниц "График усилий" и "График температур". Отклонение температуры от заданной не должно превышать 0,5°С.The test process is controlled in the program viewing window of the "Schedule of forces" and "Schedule of temperatures" pages. The temperature deviation from the set value should not exceed 0.5 ° C.
Фиксируют время начала испытания t1. В процессе испытания периодически нагружают резиновое кольцо 5 до заданного значения осевой деформации δ=15% от диаметра его поперечного сечения и фиксируют текущие значения усилия сжатия (Pi).The test start time t 1 is fixed. In the test process, the rubber ring 5 is periodically loaded to a predetermined value of axial strain δ = 15% of the diameter of its cross section and the current values of the compression force (P i ) are recorded.
При достижении стабилизации усилия сжатия резинового кольца 5 (примерно через Δτ=4 ч) с момента начала испытания производят останов процесса нажатием соответствующей кнопки в окне программы. Выключают термостат и вынимают реакционную емкость из него.Upon reaching stabilization of the compression force of the rubber ring 5 (after approximately Δτ = 4 hours) from the moment the test starts, the process is stopped by pressing the corresponding button in the program window. Turn off the thermostat and remove the reaction vessel from it.
В соответствии с программой и зафиксированными значениями Рmax - максимальной величины усилия сжатия, Н; Рmin - минимальной величины усилия сжатия, Н; Δτ - отрезок времени снижения усилия сжатия уплотнительного кольца от максимального до минимального значения, ч. Вычисляют скорость снижения усилия сжатия по формуле:In accordance with the program and the fixed values of P max - the maximum value of the compression force, N; P min - the minimum value of the compression force, N; Δτ is the length of time for reducing the compression force of the sealing ring from the maximum to the minimum value, h. The rate of reduction of the compression force is calculated by the formula:
Сравнивают его с заданным (0,9≤Wн≤2) и делают вывод о совместимости топлива с резиной.Compare it with the specified (0.9≤W n ≤2) and conclude that the fuel is compatible with rubber.
Пример 1: Кольцо ⌀12 мм с диаметром поперечного сечения 2 мм из резины ИРП-1078 (ТУ 380051166) выдержали при температуре 150°С в течение 4 ч в цетане (парафиновый углеводород с 12 атомами углерода) в атмосфере аргона (нейтральный газ) для экстракции антиокислителя из резины (как в прототипе). Таким образом проведен процесс искусственного снижения защитных свойств кольца. В стеклянный стакан налили 50 см3 испытуемого топлива ТС-1 (ГОСТ 10227) и поместили его в реакционную емкость. Подготовленное резиновое кольцо установили между зажимами и поместили в реакционную емкость. Реакционную емкость вставили в термостат. Соединили верхний конец струны с плечом коромысла, а верхний торец трубы закрепили на силовом каркасе.Example 1: A ⌀12 mm ring with a cross-sectional diameter of 2 mm from IRP-1078 rubber (TU 380051166) was kept at 150 ° C for 4 hours in cetane (a paraffinic hydrocarbon with 12 carbon atoms) in an argon atmosphere (neutral gas) for extraction of antioxidant from rubber (as in the prototype). Thus, the process of artificially reducing the protective properties of the ring was carried out. 50 cm 3 of the test fuel TS-1 (GOST 10227) was poured into a glass beaker and placed in a reaction vessel. The prepared rubber ring was installed between the clamps and placed in a reaction vessel. The reaction vessel was inserted into a thermostat. The upper end of the string was connected to the arm of the rocker arm, and the upper end of the pipe was fixed to the power frame.
Включили блок управления и запустили программу управления процессом испытания на ПЭВМ. Зафиксировали значения усилия сжатия резинового кольца в памяти ПЭВМ.They turned on the control unit and launched the PC testing process control program. The values of the compression force of the rubber ring were recorded in the PC memory.
Задали температуру Т проведения испытания, равную 145°С, и нагрели термостат до этой температуры.The test temperature T was set equal to 145 ° C, and the thermostat was heated to this temperature.
Зафиксировали время начала испытания t1. В процессе испытания периодически нагружали резиновое кольцо до заданного значения осевой деформации δ=15% от диаметра его поперечного сечения и фиксировали текущие значения усилия сжатия (Pi).The test start time t 1 was recorded. During the test, the rubber ring was periodically loaded to the specified value of axial strain δ = 15% of the diameter of its cross section and the current values of the compression force (P i ) were recorded.
После достижения стабилизации усилия сжатия резинового кольца (через Δτ=4 ч) с момента начала испытания остановили испытание.After achieving stabilization of the compression force of the rubber ring (after Δτ = 4 h), the test was stopped from the moment the test started.
В соответствии с зафиксированными значениями максимальной величины усилия сжатия Pmax=97,0 Н, минимальной величины усилия сжатия Pmin=91,0 Н, отрезка времени снижения усилия сжатия уплотнительного кольца от максимального до минимального значения Δτ=4 ч вычислили скорость снижения усилия сжатия по формуле:In accordance with the recorded values of the maximum value of the compression force P max = 97.0 N, the minimum value of the compression force P min = 91.0 N, the length of time for reducing the compression force of the sealing ring from the maximum to the minimum value Δτ = 4 h, we calculated the rate of decrease in the compression force according to the formula:
Полученное значение показателя совместимости сравнили с заданным диапазоном (0,9≤Wн≤2) и сделали вывод о совместимости резины с данным образцом реактивного топлива.The obtained value of the compatibility index was compared with a predetermined range (0.9 ≤ W n ≤ 2) and a conclusion was drawn about the compatibility of rubber with this sample of jet fuel.
Заявляемым способом и способом прототипа были испытаны образцы реактивного топлива и их смесей, различных по технологии производства и составу (таблица 1).The inventive method and the method of the prototype were tested samples of jet fuel and mixtures thereof, different in production technology and composition (table 1).
Как видно из результатов, приведенных в таблице 1, заявляемый способ позволяет надежно дифференцировать топлива по уровню их агрессивности по отношению к резине, что является весьма актуальным в связи с широким распространением при производстве авиакеросинов процессов "мягкой" гидроочистки, которые не предусматривают введение в топливо антиокислительной присадки и смешение с прямогонным компонентом топлив, но увеличивают агрессивное воздействие на РТИ.As can be seen from the results shown in table 1, the inventive method allows you to reliably differentiate fuels according to their level of aggressiveness with respect to rubber, which is very important in connection with the widespread use in the production of jet fuel processes of "soft" hydrotreating, which do not include the introduction of antioxidant fuel additives and mixing with the straight-run component of fuels, but increase the aggressive effect on rubber goods.
Заявляемый способ хорошо коррелирует со способом прототипа, однако в некоторых случаях (образец №3) позволяет отбраковывать топлива, применение которых может привести к существенному снижению ресурса работы резиновых уплотнительных колец в топливных системах.The inventive method correlates well with the prototype method, however, in some cases (sample No. 3) it is possible to reject fuels, the use of which can lead to a significant reduction in the service life of rubber o-rings in fuel systems.
Результаты определения совместимости авиакеросинов с нитрильной резиной ИРП-1078* заявляемым и способом прототипаTable 1
The results of determining the compatibility of jet fuel with nitrile rubber IRP-1078 * by the claimed and prototype method
**Образец № 1 - реактивное топливо ТС-1 (ГОСТ 10227) прямой перегонки;
Образец № 2 - гидроочищенный компонент топлива РТ (прямогонная керосиновая фракция нефти, прошедшая процесс гидрокрекинга);
Образец № 3 - смесь прямогонного и гидроочищенного компонентов реактивного топлива ТС-1 в соотношении 10:90.
Образец № 4 - гидроочищенное топливо РТ (ГОСТ 10227) с антиокислительной присадкой "Ионол" в концентрации 0,003 мас.%.
Образец № 5 - топливо, полученное путем глубокого гидрирования Т-6 (ГОСТ 12306).
*** считаем, что авиакеросин совместим при 0,9≤WH≤2. * Rubber grade IRP-1078 is most widely used in the manufacture of rubber goods for aircraft gas turbine engines.
** Sample No. 1 - jet fuel TS-1 (GOST 10227) direct distillation;
Sample No. 2 - hydrotreated RT fuel component (straight-run kerosene oil fraction that has undergone hydrocracking);
Sample No. 3 - a mixture of straight-run and hydrotreated components of jet fuel TS-1 in a ratio of 10:90.
Sample No. 4 - RT hydrotreated fuel (GOST 10227) with the antioxidant additive "Ionol" in a concentration of 0.003 wt.%.
Sample No. 5 - fuel obtained by deep hydrogenation of T-6 (GOST 12306).
*** we believe that jet fuel is compatible at 0.9≤W H ≤2.
Предлагаемым способом были испытаны на совместимость с резиной ИРП 1078А образцы топлив. Результаты сравнили с результатами эксплуатации на конкретных авиационных ГТД. В таблице 2 приведены результаты этих испытаний. Данные приведенные в таблице 2 позволяют сделать вывод о наличии корреляционной зависимости между показателем эксплуатационного свойства (столбец 3) по заявляемому способу и ресурсом (столбец 4) работы реальных РТИ в топливных системах ГТД.The proposed method was tested for compatibility with rubber IRP 1078A fuel samples. The results were compared with the results of operation on specific aircraft gas turbine engines. Table 2 shows the results of these tests. The data presented in table 2 allow us to conclude that there is a correlation between the indicator of operational properties (column 3) according to the claimed method and the resource (column 4) of the operation of real rubber goods in gas turbine engine systems.
Действительно после наработки двигателей 50-70 ч на топливе РТ без антиокислительной присадки наблюдались массовые отказы агрегатов топливоподачи, выраженные в нарушении их герметичности. Визуальным осмотром были выявлены трещины на поверхности уплотнительных резиновых колец. При испытании данного топлива заявленным способом значение показателя совместимости топлива с резинами (WH=0,4 Н/ч) вышло за нижнюю границу предлагаемого допустимого диапазона (0,9≤Wн ≤2).Indeed, after the engines were run for 50-70 h on RT fuel without antioxidant additives, mass failures of fuel supply units were observed, expressed as a violation of their tightness. Visual inspection revealed cracks on the surface of the rubber sealing rings. When testing this fuel in the claimed way, the value of the indicator of compatibility of fuel with rubber (W H = 0.4 N / h) went beyond the lower limit of the proposed acceptable range (0.9 ≤ W n ≤ 2).
Результаты сравнения агрессивного воздействия на РТИ в натурных условиях и заявляемым способомtable 2
The results of the comparison of aggressive effects on rubber goods in natural conditions and the claimed method
Таким образом, применение предлагаемого способа повышает достоверность определения совместимости авиакеросинов с РТИ за счет близких к условиям эксплуатации. Кроме того, по значению определяемого показателя можно сделать выводы о ресурсе работы РТИ в топливных системах авиационных ГТД при применении различных образцов реактивных топлив.Thus, the application of the proposed method increases the reliability of determining the compatibility of jet fuel with rubber goods due to close to operating conditions. In addition, the value of the determined indicator allows us to draw conclusions about the life of rubber goods in the fuel systems of aircraft gas turbine engines using various types of jet fuels.
Предлагаемый способ позволяет изучать динамику изменения свойств образца резины (кольца) при взаимодействии с нагретым топливом. Предлагаемый способ прост в реализации и не требует сложного дополнительного оборудования, что снижает затраты на проведение испытаний.The proposed method allows to study the dynamics of changes in the properties of a rubber sample (ring) when interacting with heated fuel. The proposed method is simple to implement and does not require complex additional equipment, which reduces the cost of testing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006130672/04A RU2310842C1 (en) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Method of assessing compatibility of fuels for jet-propulsion engines with rubber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006130672/04A RU2310842C1 (en) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Method of assessing compatibility of fuels for jet-propulsion engines with rubber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2310842C1 true RU2310842C1 (en) | 2007-11-20 |
Family
ID=38959494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006130672/04A RU2310842C1 (en) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Method of assessing compatibility of fuels for jet-propulsion engines with rubber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2310842C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475738C1 (en) * | 2011-11-18 | 2013-02-20 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Unit to estimate compatibility of jet engine fuels with rubber used in aircraft gas turbine engine fuel systems |
| RU2589708C2 (en) * | 2014-12-01 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for assessing compatibility explosives with structural materials and device therefor |
-
2006
- 2006-08-25 RU RU2006130672/04A patent/RU2310842C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475738C1 (en) * | 2011-11-18 | 2013-02-20 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Unit to estimate compatibility of jet engine fuels with rubber used in aircraft gas turbine engine fuel systems |
| RU2589708C2 (en) * | 2014-12-01 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for assessing compatibility explosives with structural materials and device therefor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Terry et al. | Impact of biodiesel blends on fuel system component durability | |
| Chandran et al. | Investigation of the effects of palm biodiesel dissolved oxygen and conductivity on metal corrosion and elastomer degradation under novel immersion method | |
| CN103226091A (en) | High temperature high pressure acoustic emission electrochemistry simulation experiment apparatus capable of loading stress | |
| RU2310842C1 (en) | Method of assessing compatibility of fuels for jet-propulsion engines with rubber | |
| Farfan-Cabrera et al. | Compatibility study of common sealing elastomers with a biolubricant (Jatropha oil) | |
| Terry | Impact of biodiesel on fuel system component durability | |
| Lee et al. | Life-time prediction of a chloroprene rubber (CR) O-ring using intermittent compression stress relaxation (CSR) and time-temperature superposition (TTS) principle | |
| RU2312344C1 (en) | Method of determination of the dispersion-stabilizing properties and pollution of the oils | |
| Stępień et al. | Examination of particulate contamination contents in commercial diesel fuel | |
| RU2455629C1 (en) | Apparatus for evaluating quality of lubricating oil | |
| US6981401B2 (en) | Method for testing properties of corrosive lubricants | |
| Fofana et al. | INFLUENCE OF TRANSFORMER OIL AGING BYPRODUCTS ON THE DISSOLVED GAS ANALYSIS | |
| RU143400U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE ANTI-DAMAGE PROPERTIES OF AERONAUTICAL FUELS TYPE OF LIQUID GASES | |
| Schaaf et al. | Measurement of fugitive emissions of industrial valves | |
| RU2475738C1 (en) | Unit to estimate compatibility of jet engine fuels with rubber used in aircraft gas turbine engine fuel systems | |
| RU2327139C1 (en) | Method of diesel fuels antiwear properties determination | |
| FR3080681A1 (en) | ACCELERATED AGING METHOD OF A THERMAL ENGINE PART | |
| RU121592U1 (en) | INSTALLATION FOR ASSESSING FUEL COMPATIBILITY FOR REACTIVE ENGINES WITH RUBBER APPLICABLE IN FUEL SYSTEMS OF AIRCRAFT GAS TURBINE ENGINES | |
| CN106404406A (en) | Aero-engine environment simulation device | |
| RU2291427C1 (en) | Method of testing compatibility of aircraft oils | |
| Xu et al. | Accelerated Aging Test and Life Prediction of Rubber Strip for Connector Sealing | |
| Centers et al. | COBRA analysis of laboratory degraded synthetic turbine engine lubricants | |
| Weltschev | Compatibility of sealing materials with biofuels and biodiesel heating oil blends at different temperatures | |
| Natarajan | Impact of Biodiesel Blends on Fuel | |
| Jeyashekar et al. | Elastomer–Fuel Compatibility Studies With Alternative Jet Fuels for Dynamic Seal Applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HK4A | Changes in a published invention | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110826 |