УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТРУБОПРОВОДОВ ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2009 года по МПК G01M3/08 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытаний элементов трубопроводов на прочность, герметичность, долговечность и другие прочностные испытания.

В соответствии с действующими стандартами, нормами и правилами элементы трубопроводов, предназначенные для эксплуатации под давлением, подлежат испытаниям под воздействием внутреннего давления жидкости (гидравлические испытания) или газа (пневматические испытания).

При проведении таких испытаний весьма сложной проблемой является герметизация отверстий в испытываемых деталях, поскольку на заглушающие устройства воздействуют большие усилия от внутреннего давления. Для решения этой задачи используют громоздкие и дорогостоящие прессы, создающие противодействующие осевые усилия на запирающих заглушках (например, прессы фирмы «Monbart» для испытаний труб). При этом испытываемые изделия подвергаются воздействию значительных дополнительных внешних сил (при испытаниях труб - осевое сжатие), которые искажают результаты испытаний и могут привести к потере устойчивости испытываемых изделий.

Для криволинейных элементов трубопроводов (отводы) и тройников применение такого способа невозможно. Для испытаний таких элементов к их торцам приваривают эллиптические заглушки, которые после испытаний отрезают с последующей повторной механической обработкой кромок (см. ГОСТ 17380). Этот способ является трудоемким и требует больших материальных затрат.

Наиболее близким техническим решением является установка для испытания труб (пат. РФ 2247957, МПК 7 G01M 3/08), содержащая подвижную и неподвижную заглушки с уплотнительными элементами, причем подвижная заглушка установлена с возможностью перемещения в направлении неподвижной заглушки и снабжена цилиндрической оправой для оболочек вращения, один конец оправы выполнен сужающимся, другой конец жестко соединен с подвижной заглушкой, причем оправа имеет размеры, обеспечивающие свободное прохождение ее через испытываемую трубу и сквозное отверстие в неподвижной заглушке с образованием замкнутой полости между оправой и испытываемой трубой (прототип).

Недостатками установки являются необходимость применения внешних силовых запирающих устройств, нерешенность вопросов надежной герметизации зазора между неподвижной заглушкой и оправой, невозможность использования предлагаемого решения для испытаний элементов трубопроводов другой формы.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, сокращение продолжительности и материальных затрат, повышение безопасности при проведении гидравлических или пневматических испытаний элементов трубопроводов.

Цель достигается тем, что во внутренней полости испытываемого элемента размещают оправу, размеры и форму которой назначают такими, чтобы она максимально заполнила внутреннюю полость испытываемого элемента, оставляя минимальный зазор между оправой и испытываемым элементом и обеспечивая изоляцию от воздействия давления испытательной среды на площадь поверхности заглушек, контактирующую с торцами оправы. При этом к одному концу оправы крепится одна из заглушек, а противоположный конец оправы выполнен как силовой цилиндр, в котором установлен поршень со штоком. Шток пропущен сквозь отверстие в крышке цилиндра, и на выступающий из цилиндра конец штока надевается съемная заглушка, в которой предусмотрено отверстие для штока. На шток нанесена резьба для гайки, которой осуществляется закрепление заглушки и ее притягивание к торцу оправы с образованием замкнутой полости между оправой, испытываемым элементом и заглушками при помощи уплотнений, расположенных в заглушках. В стенке силового цилиндра со стороны штока выполнены отверстия, через которые испытательная среда поступает в полость над поршнем со стороны штока и при подъеме давления создает силовое воздействие на поршень и оправу, обеспечивая притяжение заглушек к торцам оправы и торцам испытываемого элемента. При этом для обеспечения герметичности при проведении испытаний необходимо, чтобы площадь поршня, на которую воздействует давление испытательной среды, превышала площадь заглушки, находящуюся под давлением испытательной среды.

Для испытаний других элементов трубопроводов (труб, отводов, переходов, корпусов арматуры и др.) применяют оправы соответствующей формы при сохранении конструктивного принципа устройства.

Для испытаний тройников, крестовин и манифольдов оправы выполняют составными с боковыми ответвлениями с заглушками и силовыми цилиндрами на каждом из ответвлений.

На фиг.1 изображено устройство для испытаний труб, вид сбоку; на фиг.2 - устройство для испытаний криволинейных элементов (отводов), вид сбоку; на фиг.3 - устройство для испытаний тройников, вид сбоку.

Устройство содержит оправу 1, на которую надевается испытываемый элемент 2 до упора в уплотнение 3 заглушки 4, прикрепленной к оправе 1. Противоположный конец оправы 1 выполнен как силовой цилиндр 5, в котором размещен поршень 6 со штоком 7. Шток 7 пропущен сквозь герметизируемое уплотнениями 8 отверстие в крышке 9 цилиндра 5, и на свободный конец штока 7, снабженный резьбой, гайкой 10 крепится и притягивается к торцу оправы 1 съемная заглушка 11 с уплотнением 12.

Устройство работает следующим образом.

Испытываемый элемент 2 надевают на оправу 1 до упора в уплотнение 3 заглушки 4. Затем на шток 7 надевают заглушку 11 и гайкой 10 осуществляют притягивание заглушки 11 к торцу оправы 1 с образованием замкнутой полости 14 между оправой 1 и испытываемым элементом 2 при помощи уплотнений 3 и 12. Через каналы в заглушках и оправе (не показаны) заполняют полость 14 испытательной средой при одновременном удалении воздуха из полости 14 через другие каналы в заглушках и оправе (не показаны). При этом через отверстия 13 в стенке цилиндра 5 испытательная среда заполняет и полость над поршнем 6 со стороны штока 7. При подъеме давления в полости 14 создается давление и на поршень 6. Поскольку площадь поршня, на которую воздействует давление, превышает площадь каждой заглушки, находящуюся под давлением испытательной среды, на заглушки действуют запирающие силы, увеличивающиеся при подъеме давления в испытываемом элементе.

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на сокращение продолжительности и материальных затрат, повышение безопасности испытаний элементов трубопроводов внутренним давлением. Этот результат обеспечивается за счет того, что устройство содержит заглушки с уплотнительными элементами для герметизации концевых отверстий, систему для создания давления испытательной среды (жидкости или газа) и оправу, на которую надевается испытываемый элемент. Оправа размешена внутри испытываемого элемента с минимальным зазором и скреплена с одной из заглушек. Противоположный конец оправы выполнен как силовой цилиндр с поршнем и штоком. На конец штока, выступающий из цилиндра, крепится съемная заглушка. При этом цилиндр снабжен отверстиями для поступления испытательной среды в полость над поршнем со стороны штока и создания запирающих усилий на заглушках с образованием замкнутой полости между оправой и испытываемым элементом при помощи уплотнений, расположенных в заглушках. Для обеспечения герметичности площадь поршня, на которую воздействует давление испытательной среды, превышает площадь заглушки, находящуюся под давлением испытательной среды. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для испытаний элементов трубопроводов внутренним давлением, содержащее заглушки с уплотнительными элементами для герметизации концевых отверстий, систему для создания давления испытательной среды (жидкости или газа), и оправу, на которую надевается испытываемый элемент, отличающееся тем, что оправа полностью размещена внутри испытываемого элемента с минимальным зазором и скреплена с одной из заглушек, противоположный конец оправы выполнен как силовой цилиндр с поршнем и штоком, на конец штока, выступающий из цилиндра, гайкой крепится съемная заглушка, для чего на шток нанесена резьба, а заглушка выполнена с отверстием для штока, при этом цилиндр снабжен отверстиями для поступления испытательной среды в полость над поршнем со стороны штока и создания запирающего усилия на заглушках, с образованием замкнутой полости между оправой и испытываемым элементом при помощи уплотнений, расположенных в заглушках, причем для обеспечения герметичности площадь поршня, на которую воздействует давление испытательной среды, превышает площадь заглушки, находящуюся под давлением испытательной среды.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оправа выполнена полой.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оправа выполнена составной с боковыми ответвлениями с заглушками и силовыми цилиндрами на каждом из ответвлений.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оправа выполнена составной из отдельных элементов, имеющих возможность взаимного перемещения и(или) поворота относительно одной или нескольких осей.5. Устройство по пп.1-3 или 4, отличающееся тем, что крепление съемной заглушки осуществляется с помощью клина, вставляемого в паз, выполненный в штоке.6. Устройство по пп.1-3 или 4, отличающееся тем, что крепление съемной заглушки осуществляется байонетным соединением.