СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВЫСОКИХ И СВЕРХВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F15B3/00 F15B21/04 F15B21/06 F03G7/06 

Изобретение относится к области создания высоких и сверхвысоких статических давлений в больших объемах и предназначено для испытаний различных узлов и агрегатов перспективных авиационных гидросистем высокого давления, для исследования работоспособности и износостойкости подвижных неметаллических уплотнений, а также для исследования свойств новых конструкционных материалов и создания устойчивых кристаллических структур. Устройство, в котором осуществляется предлагаемый способ, отличается компактностью, простотой в эксплуатации, взрыво- и пожаробезопасностью и не требует применения дорогостоящего оборудования.

Известен способ и устройство для создания высоких и сверхвысоких давлений (патент РФ №2502894), включающий заполнение водой рабочей камеры, которая охлаждается ниже температуры фазового перехода участками, начиная с крайнего, причем охлаждение каждого последующего участка производится после заморозки предыдущего, а корпус выполнен в виде двух и более коаксиальных цилиндров, вставленных друг в друга с зазорами, заполненными водой и закрытыми с торцев заглушками, при этом каналы для циркуляции хладагента выполнены кольцевыми и установлены на корпусе с возможностью термического контакта, и наряду с этим длины цилиндров ступенчато уменьшаются от внутреннего цилиндра до наружного.

Недостатком этого способа и устройства является возможность утери герметичности ледяной пробки, образованной в торце коаксиальных цилиндров и остающейся неизменной в процессе увеличения давления в рабочей камере, а диаметр внутреннего цилиндра при этом увеличивается и между ним и ледяной пробкой может образоваться щель.

Цель изобретения - обеспечение гарантированной герметичности рабочей камеры.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе создания высоких и сверхвысоких давлений, включающем заполнение водой рабочей камеры, охлаждение ее ниже температуры фазового перехода, согласно заявляемому изобретению охлаждение рабочей камеры производится участками, начиная с крайних, причем охлаждение каждых последующих участков производится после заморозки предыдущих симметрично с обеих сторон.

Поставленная цель для устройства достигается тем, что в известном устройстве создания высоких и сверхвысоких давлений, включающем корпус, рабочую камеру и каналы для циркуляции хладагента, согласно заявляемому изобретению корпус выполнен симметричным в виде двух или более коаксиальных цилиндров, вставленных друг в друга с зазорами, заполненными водой и закрытыми с торцев заглушками, при этом каналы для циркуляции хладагента выполнены кольцевыми и симметрично установлены на корпусе с возможностью термического контакта. В частном случае выполнения устройства длины цилиндров ступенчато уменьшаются от внутреннего цилиндра до наружного симметрично с обеих сторон.

Обеспечение герметичности устройства и повышение его надежности при эксплуатации достигается за счет гидростатической поддержки, заключающейся в том, что цилиндры удерживают не абсолютное давление, а избыточное.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг. 1 представляет устройство многослойного силового корпуса в разрезе и графики схематических зависимостей давлений в рабочей камере и в зазорах между цилиндрами.

Фиг. 2 представляет сечение по Α-A на фиг. 1.

Фиг. 3 представляет сечение по В-В на фиг. 1.

На фиг. 1 изображен многослойный силовой корпус, образованный коаксиальными цилиндрами 1 различной длины, вставленными друг в друга с зазорами. Заглушки 2 предназначены для герметизации на начальном этапе процесса заморозки воды. Зазоры между цилиндрами и рабочая камера 3 (центральный цилиндр) заполнены водой. В Рабочую камеру 3 помещен испытуемый образец 4. Заморозка воды начинается с подачи хладагента в крайние секции 5. В процессе кристаллизации образующиеся ледяные пробки 6 расширяются внутрь цилиндра и давление в рабочей камере повышается. После образования ледяных пробок в районе крайних секций хладагент подается в следующие секции и т.д. После образования ледяных пробок на первых участках начинается постепенная заморозка вторых участков, осуществляемая подобны образом. При этом давление в зазоре между первым и вторым цилиндрами повышается. После образования ледяных пробок на вторых участках подобным образом осуществляется заморозка третьих участков и т.д. Размеры участков (длины цилиндров) подобраны таким образом, что заморозка вторых участков начинается при достижении внутри первого цилиндра расчетного давления. Заморозка следующих участков начинается при достижении расчетного давления во втором цилиндре и т.д. Первый (внутренний) цилиндр при этом удерживает не абсолютное давление р₁, а избыточное давление, равное р₁-р₂ (см фиг. 1), второй цилиндр удерживает не абсолютное давление р₂, а избыточное давление, равное р₂-р₃, и т.д. В этом заключается гидростатическая поддержка. В качестве примера взят трехслойный корпус. На графиках схематично показаны зависимости давлений в центральном цилиндре (он же является рабочей камерой) и в зазорах между цилиндрами по длине трубы. На фиг. 2 и фиг. 3 даны сечения по Α-A и В-В на фиг. 1

Способ и устройство предназначены для создания высоких и сверхвысоких статических давлений в больших объемах и может быть использовано для испытания различных узлов и агрегатов. Устройство содержит корпус, рабочую камеру и каналы для циркуляции хладагента, при этом корпус выполнен симметричным в виде двух или более коаксиальных цилиндров, вставленных друг в друга с зазорами, заполненными водой и закрытыми с торцев заглушками. Каналы для циркуляции хладагента выполнены кольцевыми и симметрично установлены на корпусе с возможностью термического контакта. Технический результат - обеспечение герметичности устройства и повышение его надежности при эксплуатации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ создания высоких и сверхвысоких давлений, включающий заполнение водой рабочей камеры, охлаждение ее ниже температуры фазового перехода, отличающийся тем, что охлаждение рабочей камеры производится участками, начиная с крайних, причем охлаждение каждых последующих участков производится после заморозки предыдущих симметрично с обеих сторон.

2. Устройство создания высоких и сверхвысоких давлений, включающее корпус, рабочую камеру и каналы для циркуляции хладагента, отличающееся тем, что корпус выполнен симметричным в виде двух или более коаксиальных цилиндров, вставленных друг в друга с зазорами, заполненными водой и закрытыми с торцев заглушками, при этом каналы для циркуляции хладагента выполнены кольцевыми и симметрично установлены на корпусе с возможностью термического контакта.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что длины цилиндров ступенчато уменьшаются от внутреннего цилиндра до наружного симметрично с обеих сторон.