RU2671934C1

RU2671934C1 - Device for hydraulic compression tests for a hollow product

Info

Publication number: RU2671934C1
Application number: RU2017145674A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Григорьевич Мазепа; Александр Георгиевич Казанцев; Тариэл Жораевич Кахадзе; Мераб Жораевич Кахадзе; Константин Анатольевич Соин; Олег Максимович Петров
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2018-11-07

Abstract

FIELD: testing equipment.SUBSTANCE: invention relates to testing technique and can be used for hydraulic testing of hollow articles (tanks, pipelines, etc.) with internal pressure under static and / or cyclic loading conditions. Device comprises a container with working fluid, connected by discharge line, including an electric pump and a valve, with a hollow product under test, equipped with a drain valve. Device further comprises a hydraulic test machine, on the lower movable gripper of which the hydraulic cylinder body is located, and the end of the hydraulic cylinder rod is fixed in the upper gripper of the fixed traverse of the force frame. Working cavity of the hydraulic cylinder is connected to the discharge line at the outlet of the valve, and in the internal cavity of the tested product there is a free-flowing, non-porous aggregate.EFFECT: improving the accuracy of high pressure regulation in the cyclic mode of its change during hydraulic testing of hollow products with large internal volume.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при гидравлических испытаниях полых изделий (емкостей, трубопроводов и т.п.) внутренним давлением при статическом и/или циклическом режимах нагружения.The invention relates to testing equipment and can be used for hydraulic testing of hollow products (tanks, pipelines, etc.) by internal pressure under static and / or cyclic loading conditions.

Известно устройство для гидравлических испытаний полого изделия малого объема внутренним давлением, содержащее емкость с рабочей жидкостью, соединенной с испытуемым изделием двумя трубопроводами (нагнетания и дренажным) через управляемые электромагнитные клапана, при этом в состав одного из трубопроводов входит насос. Циклический режим нагружения изделия осуществляют изменением величины проходных сечений электромагнитных клапанов при циркуляции рабочей жидкости через полое изделие. Известное устройство позволяет обеспечить изменение давления от 0 до 300 кПа и достигать диапазон частот от 0 до 10 Гц.A device for hydraulic testing of a hollow product of small volume by internal pressure, containing a container with a working fluid connected to the test product by two pipelines (discharge and drainage) through controlled electromagnetic valves, while one of the pipelines includes a pump. The cyclic loading mode of the product is carried out by changing the magnitude of the passage sections of the electromagnetic valves during the circulation of the working fluid through the hollow product. The known device allows for a pressure change from 0 to 300 kPa and to achieve a frequency range from 0 to 10 Hz.

(CN 205620244, G01N 3/12, опубликовано 05.10.2016)(CN 205620244, G01N 3/12, published 05/10/2016)

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения требуемых параметров давления, например, 20000 кПа в статическом и циклическом режимах нагружения изделия с большим внутренним объемом, например, объемом 200 л.A disadvantage of the known device is the inability to provide the required pressure parameters, for example, 20,000 kPa in the static and cyclic loading modes of the product with a large internal volume, for example, a volume of 200 l

Наиболее близким является устройство для гидравлических испытаний полых изделий, содержащее емкость с рабочей жидкостью, соединенной магистралью всасывания с центробежным насосом, который соединен магистралью нагнетания, с испытуемым изделием, байпасный вентиль, соединяющий магистраль нагнетания с магистралью всасывания, дренажный вентиль и обратный клапан, установленный на магистрали нагнетания, причем центробежный насос приводится в движение асинхронным электродвигателем, питаемым переменным напряжением с регулируемой частотой.The closest is a device for hydraulic testing of hollow products, containing a container with a working fluid connected to the suction line with a centrifugal pump, which is connected to the discharge line, with the test product, a bypass valve connecting the discharge line to the suction line, a drain valve and a check valve mounted on discharge line, and the centrifugal pump is driven by an asynchronous electric motor, powered by an alternating voltage with an adjustable frequency .

(SU 1580215, G01N 3/12, опубликовано 23.07.1990)(SU 1580215, G01N 3/12, published July 23, 1990)

Недостатком известного устройства является сложность точного регулирования давления в циклическом режиме его изменения, поскольку параметры режима нагружения регулируются как расходом жидкости через байпасный трубопровод, так и путем изменения частоты вращения вала центробежного насоса при открытых байпасном и дренажном вентилях.A disadvantage of the known device is the difficulty of accurately regulating the pressure in a cyclic mode of its change, since the parameters of the loading mode are regulated both by the flow rate of the fluid through the bypass pipeline and by changing the speed of the centrifugal pump shaft with the bypass and drain valves open.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение точности регулирования высокого давления в циклическом режиме его изменения при гидравлических испытаниях полых изделий с большим внутренним объемом.The objective and technical result of the invention is to increase the accuracy of high pressure regulation in the cyclic mode of its change during hydraulic testing of hollow products with a large internal volume.

Технический результат достигают тем, что устройство для гидравлических испытаний полого изделия внутренним давлением содержит емкость с рабочей жидкостью, соединенную магистралью нагнетания, включающей электронасос и вентиль, с испытуемым полым изделием, снабженным дренажным вентилем, причем дополнительно содержит гидравлическую испытательную машину, на нижнем подвижном захвате которой размещен корпус гидроцилиндра, а конец штока гидроцилиндра закреплен в верхнем захвате неподвижной траверсы силовой рамы, при этом рабочая полость гидроцилиндра соединена с магистралью нагнетания на выходе вентиля, а во внутренней полости испытуемого изделия размещен сыпучий беспористый заполнитель.The technical result is achieved by the fact that the device for hydraulic testing of a hollow product with internal pressure comprises a container with a working fluid connected by a discharge line including an electric pump and a valve to a test hollow product equipped with a drain valve, and further comprises a hydraulic testing machine, on the lower movable grip of which the cylinder body is placed, and the end of the cylinder rod is fixed in the upper grip of the fixed beam of the power frame, while the working cavity the hydraulic cylinder is connected to the discharge line at the valve outlet, and a loose non-porous aggregate is placed in the inner cavity of the test product.

Реализация устройства по изобретению своего назначения может быть проиллюстрирована примером с использованием фигуры, где:The implementation of the device according to the invention of its purpose can be illustrated by an example using the figure, where:

1 - гидравлическая испытательная машина;1 - hydraulic testing machine;

2 - нижний подвижный захват испытательной машины;2 - lower movable grip of the testing machine;

3 - гидроцилиндр;3 - a hydraulic cylinder;

4 - шток гидроцилиндра;4 - a rod of a hydraulic cylinder;

5 - верхний захват;5 - upper grip;

6 - неподвижная траверса силовой рамы;6 - fixed beam of the power frame;

7 - емкость с рабочей жидкостью;7 - capacity with a working fluid;

8 - магистраль нагнетания;8 - discharge line;

9 - электронасос;9 - electric pump;

10 - запорный вентиль манометра;10 - shutoff valve pressure gauge;

11 - испытуемое полое изделие с беспористым наполнителем;11 - test hollow product with non-porous filler;

12 - дренажный вентиль;12 - drainage valve;

13 - предохранительный клапан;13 - safety valve;

14 - манометр;14 - manometer;

15 - вентиль.15 - valve.

Подготовку устройства по изобретению к работе осуществляют следующим образом.The preparation of the device according to the invention for operation is as follows.

Во внутренней полости емкости для испытаний 11, например, элементе трубопровода, размещают сыпучий беспористый наполнитель, например, мелкий гравий. Это позволяет значительно (до 90%) уменьшить количество рабочей жидкости, подаваемой в испытуемое полое изделие 11, что обеспечивает возможность повышения частоты нагружения изделия и повысить точность регулирования давления при испытаниях. Из емкости с рабочей жидкостью 7 с помощью электронасоса 9 при открытых вентилях 15 и 12 заполняют рабочей жидкостью весь гидравлический контур, включая соединительные магистрали, испытуемое полое изделие 10 с беспористым наполнителем и рабочую полость гидроцилиндра 3, поршень которого, находящийся в исходном положении в нижней мертвой точке, подымается в требуемое верхнее положение, обеспечивая необходимый запас рабочей жидкости. При этом конец штока 4 гидроцилиндра 3 закрепляют в верхнем захвате 5 неподвижной траверсы 6 силовой рамы.In the inner cavity of the test container 11, for example, a pipe element, a loose non-porous filler, for example, fine gravel, is placed. This allows you to significantly (up to 90%) reduce the amount of working fluid supplied to the test hollow product 11, which makes it possible to increase the frequency of loading of the product and improve the accuracy of pressure control during testing. The entire hydraulic circuit, including connecting lines, the test hollow article 10 with non-porous filler and the working cavity of the hydraulic cylinder 3, the piston of which is in the initial position in the lower dead, is filled from the reservoir with the working fluid 7 with the electric pump 9 with open valves 15 and 12 point, rises to the desired upper position, providing the necessary supply of working fluid. In this case, the end of the rod 4 of the hydraulic cylinder 3 is fixed in the upper grip 5 of the fixed beam 6 of the power frame.

После этого закрывают вентиль 15 и дренажный вентиль 12, устанавливают нижний подвижный захват 2 испытательной машины и неподвижную траверсу силовой рамы 6 испытательной машины соответственно расстоянию между нижним концом корпуса гидроцилиндра 3 и верхним концом его штока 4 с таким расчетом, чтобы хода активного нижнего захвата 2 в сторону сжатия штока гидроцилиндра было достаточно для обеспечения подачи требуемого объема рабочей жидкости в испытуемую емкость 11. Устройство по изобретению работе готово к работе.After that, close the valve 15 and the drain valve 12, set the lower movable grip 2 of the test machine and the fixed yoke of the power frame 6 of the test machine, respectively, the distance between the lower end of the cylinder body 3 and the upper end of its rod 4 so that the active lower grip 2 the compression side of the hydraulic cylinder rod was sufficient to ensure the supply of the required volume of working fluid to the test tank 11. The device according to the invention is ready to work.

Гидравлические испытания полого изделия внутренним давлением ведут путем перемещения поршня гидроцилиндра с использованием гидравлической испытательной машины.Hydraulic tests of the hollow product with internal pressure are carried out by moving the piston of the hydraulic cylinder using a hydraulic testing machine.

В качестве гидравлической испытательной машины можно использовать любые известные устройства аналогичного назначения, обеспечивающие заданные условия статических и динамических испытаний, например, универсальные сервогидравлические испытательные машины фирм Шенк (ФРГ), MTS (США), INSTRON (Англия) и др., позволяющие с высокой точностью обеспечивать поддержание циклической нагрузки (давления в полости испытуемого изделия) и частоты.As a hydraulic testing machine, you can use any known device for a similar purpose, providing the specified conditions for static and dynamic tests, for example, universal servo-hydraulic testing machines of the companies Schenk (Germany), MTS (USA), INSTRON (England), etc., which allow high precision to maintain the cyclic load (pressure in the cavity of the test product) and frequency.

При гидравлическом испытании отрезка натурной трубы внутренним диаметром 346 мм (толщина стенки 40 мм) и длиной 2000 мм (объем внутренней полости 188 л) с использованием испытательной машины усилием 100 тс фирмы Шенк и гидроцилиндра ISO 6020/2 - МХ2 (Италия) с диаметром поршня 200 мм и ходом 200 мм (максимальный объем вытесняемой жидкости 6,3 л) статическое давление в поршневой полости гидроцилиндра составляло 20 МПа при сжимающей нагрузке испытательной машины 63 тс.During hydraulic testing of a full-length pipe segment with an internal diameter of 346 mm (wall thickness 40 mm) and a length of 2000 mm (internal cavity volume 188 l) using a test machine with a force of 100 tf from Schenk and an ISO 6020/2 - MX2 hydraulic cylinder (Italy) with a piston diameter 200 mm and a stroke of 200 mm (maximum displacement fluid 6.3 l), the static pressure in the piston cavity of the hydraulic cylinder was 20 MPa with a compressive load of the testing machine 63 tf.

При заполнении полости отрезка трубы мелким гравием на 90% для получения отнулевого цикла давления (0-20 МПа) ход поршня составлял 52 мм, выталкиваемый объем рабочей жидкости (масло HLP 46) равен 1.63 л, частота цикла была 1 Гц.When filling the cavity of the pipe segment with fine gravel by 90% to obtain a zero pressure cycle (0-20 MPa), the piston stroke was 52 mm, the ejected volume of the working fluid (HLP 46 oil) was 1.63 L, and the cycle frequency was 1 Hz.

Проведенные испытания показали, что устройство по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: поддержание с высокой точностью статического и циклического режимов испытания высоким внутренним давлением полых изделий большого объема; возможность легко менять режим испытания, в частности, осуществлять двухчастотное, блочное, программное и другие виды нагружения полых изделий внутренним давлением; возможность легко изменять асимметрию цикла нагружения (R=Pmin/Pmax, где Pmin, Pmax - соответственно минимальное и максимальное давление цикла); возможность, в рамках соблюдения физических законов деформирования материала полых изделий, изменять частоту испытаний.The tests showed that the device according to the invention ensures the achievement of the technical result: maintaining with high accuracy the static and cyclic modes of testing high internal pressure of hollow articles of large volume; the ability to easily change the test mode, in particular, to implement dual-frequency, block, software and other types of loading of hollow products with internal pressure; the ability to easily change the asymmetry of the loading cycle (R = Pmin / Pmax, where Pmin, Pmax are the minimum and maximum pressure of the cycle, respectively); the ability, in compliance with the physical laws of deformation of the material of hollow articles, to change the frequency of testing.

Claims

A device for hydraulic testing of a hollow product with internal pressure, containing a container with a working fluid connected by a discharge line, including an electric pump and a valve, to a test hollow product equipped with a drain valve, characterized in that it further comprises a hydraulic testing machine, on the lower movable grip of which the housing is located of the hydraulic cylinder, and the end of the hydraulic cylinder rod is fixed in the upper grip of the fixed beam of the power frame, while the working cavity of the hydraulic cylinder is connected and with a discharge line at the outlet of the valve, and in the inner cavity of the test product a loose non-porous aggregate is placed.