Способ контроля расходной характеристики устройств дифференциально-предохранительных и установка для осуществления способа Российский патент 2018 года по МПК G01M3/02 F02K9/50 

Изобретение относится к испытательной технике, конкретнее к области изготовления и эксплуатации устройств дифференциально-предохранительных (УДП), используемых для предохранения от разрушения топливных магистралей и емкостей (баков) с совмещенными днищами, содержащих агрессивные и пожаровзрывоопасные разноименные компоненты, летательных аппаратов. Это имеет особо большое значение для обеспечения безопасности изделий ракетно-космической техники.

Полное всестороннее представление о надежности УДП дает его расходная характеристика, которая, благодаря своей высокой информативности и наглядности, отражает особенности его настройки и работы, кроме того, в связи с ограниченностью ресурса функционирования УДП (перекладок мембраны со штоком), актуальным также является оперативность контроля расходной характеристики УДП.

Известен способ контроля герметичности дренажных клапанов топливных баков космических аппаратов, заключающийся в том, что подают на вход клапана контрольный газ под давлением, и измеряют повышение давления в дренажном трубопроводе за заданный промежуток времени, по которым определяют негерметичность, одновременно с подачей контрольного газа создают снаружи дренажного трубопровода в месте его повышенной негерметичности давление технического газа, равное давлению в трубопроводе, и поддерживают их равными по мере повышения давления контрольного газа внутри трубопровода (RU №1837179, G01M 3/02).

Недостаток указанного способа заключается в сложности его использования при необходимости сохранения (сбережения) ресурса УДП в процессе его изготовления (настройки), приемочных и сдаточных испытаний, повышении точности результатов измерений, объективности их документирования, исключающей человеческий фактор, а также представление полученной расходной характеристики в виде, удобном для восприятия человеком.

Известно устройство для испытаний на герметичность системы наддува топливных баков горючего и окислителя космического летательного аппарата, содержащий датчики давления в магистралях наддува, каждая из которых сообщает газовый баллон высокого давления с газовой полостью топливных баков горючего и окислителя, отсечные клапаны и газовые редукторы, а также проверочные горловины, отличающееся тем, что в него введены съемные обводные магистрали, каждая из которых включает ресивер, дроссельное устройство и дополнительный датчик давления, при этом каждая обводная магистраль одним концом подключена к проверочной горловине, установленной в магистрали наддува на входе в газовую полость одного из топливных баков, а другим - к проверочной горловине, установленной в магистрали подачи топлива на выходе из жидкостной полости того же топливного бака, причем дроссельное устройство установлено в съемной обводной магистрали на конце, подключенном к проверочной горловине, установленной в магистрали наддува (RU №2240523, G01M 3/00, F02K 9/50).

Недостаток этого устройство заключается в том, что при его использовании для определения факта герметичности или негерметичности необходимо много времени, кроме того, получаемые показатели недостаточно точны, а это влияет на объективность документирования результатов измерений.

Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей, путем обеспечения измерения (контроля) расходной характеристики УДП.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается:

- в сокращении интервала времени проведения измерений и, как следствие, в сохранении (сбережении) ресурса УДП в процессе его изготовления (настройки), приемочных и сдаточных испытаний;

- в получении возможности входного контроля УДП в цехе-потребителе и контроля работоспособности УДП перед вовлечением в сборку космического летательного аппарата;

- в достижении высокой точности результатов измерений, и, как следствие, объективности их измерения и документирования;

- в исключении человеческого фактора и представлении полученной расходной характеристики в наглядном виде, удобном для восприятия человеком.

Поставленная задача решается тем, что в способе контроля расходной характеристики устройства дифференциально-предохранительного (УДП), состоящего из корпуса, выполненного из двух частей с входным, выходным и дополнительным каналами, основанном на подаче на входной канал контрольного газа под давлением и измерении на выходе выходного канала расхода поданного газа, прошедшего через УДП, сначала подают контрольный газ на вход дополнительного канала и медленно доводят давление газа до заданной первой величины, и поддерживают это давление на уровне заданной первой величины, затем на вход входного канала подают контрольный газ и медленно доводят его давление до заданной второй величины, которая меньше заданной первой величины, затем давление газа на входе дополнительного канала медленно снижают при этом поддерживают постоянным давление газа на входе входного канала на уровне заданной второй величины на интервале времени полного цикла измерения расходной характеристики и измеряют величину давления газа на входе дополнительного канала, а также расход контрольного газа, прошедшего через УДП, на выходе выходного канала, снижение величины давления газа на входе дополнительного канала производят до величины, при которой расход газа на выходе выходного канала достигнет максимального значения и станет стабильным, затем величину давления газа на входе дополнительного канала медленно повышают и одновременно продолжают измерять расход газа, на выходе выходного канала, повышение величины давления газа на входе дополнительного канала производят до заданной первой величины, после этого измерение величины давления газа на входе дополнительного канала и расхода газа на выходе выходного канала прекращают и медленно снижают давление газа до давления окружающей среды и прекращают подачу газа сначала на вход входного канала, а затем и на вход дополнительного канала, обрабатывают результаты полученных измерений и находят зависимость расхода газа на выходе выходного канала корпуса УДП как функцию разности давлений на входах входного и дополнительного каналов УДП.

Поставленная задача решается тем, что в установке контроля расходной характеристики УДП, корпус которых выполнен из двух частей с входным, выходным и дополнительным каналами, состоящей из манометров, регулирующих клапанов, дроссельных устройств и редуктора давления, связанных между собой трубопроводами, входной канал корпуса УДП подключен к выходу редуктора давления, первому манометру и входу вентиля, дополнительный канал УДП подключен к выходу первого клапана регулирующего, второму манометру и входу первого дросселя, входы первого и второго клапанов регулирующих объединены и соединены с источником сжатого газа, выход второго клапана регулирующего соединен со входом редуктора давления и третьим манометром, выходной канал корпуса УДП соединен с входом мерной трубы, выход которой через второй дроссель соединен с входом расходомера газа, выход которого, выход второго дросселя и выход вентиля сообщаются с окружающей средой.

Поставленная задача решается еще и тем, что установка контроля расходной характеристики УДП дополнительно оснащена регистратором электрических сигналов, входы которого соединены с выходами первого и второго манометров и расходомера, выполненных электронными.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой установки, реализующей заявляемый способ контроля расходной характеристики УДП, фиг. 2 – то же с регистратором электрических сигналов, фиг. 3 - расходная характеристика УДП.

Установка (фиг. 1) контроля расходной характеристики УДП, корпус 1 которого выполнен из двух частей с входным 2, выходным 3 и дополнительным 4 каналами, состоящей из манометров, регулирующих клапанов, дроссельных устройств и редуктора давления, связанных между собой трубопроводами, входной 2 канал корпуса 1 УДП подключен к выходу редуктора 5 давления, первому 6 манометру и входу вентиля 7, дополнительный 4 канал УДП подключен к выходу первого 8 клапана регулирующего, второму 9 манометру и входу первого 10 дросселя, входы первого 8 и второго 11 клапанов регулирующих объединены и соединены с источником 12 сжатого газа, выход второго 11 клапана регулирующего соединен с входом редуктора 5 давления и третьим 13 манометром, выходной 3 канал корпуса 1 УДП соединен с входом мерной трубы 14, выход которой через второй 15 дроссель соединен с входом расходомера 16 газа, выход которого, выход второго 10 дросселя и выход вентиля 7 сообщаются с окружающей средой.

Установка (фиг. 2) контроля расходной характеристики УДП, корпус 1 которого выполнен из двух частей с входным 2, выходным 3 и дополнительным 4 каналами, состоящей из манометров, регулирующих клапанов, дроссельных устройств и редуктора давления, связанных между собой трубопроводами, входной 2 канал корпуса 1 УДП подключен к выходу редуктора 5 давления, первому 6 манометру и входу вентиля 7, дополнительный 4 канал УДП подключен к выходу первого 8 клапана регулирующего, второму 9 манометру и входу первого 10 дросселя, входы первого 8 и второго 11 клапанов регулирующих объединены и соединены с источником 12 сжатого газа, выход второго 11 клапана регулирующего соединен с входом редуктора 5 давления и третьим 13 манометром, выходной 3 канал корпуса 1 УДП соединен с входом мерной трубы 14, выход которой через второй 15 дроссель соединен с входом расходомера 16 газа, выход которого, выход второго 10 дросселя и выход вентиля 7 сообщаются с окружающей средой, а входы регистратора 17 электрических сигналов соединены с выходами первого 6 и второго 9 манометров и расходомера 16, выполненных электронными.

Измерение (контроль) расходной характеристики УДП производят следующим образом.

В исходном состоянии вентиль 7 закрыт.

Сначала подают контрольный газ от источника 12 сжатого газа через первый 8 клапан регулирующий на вход дополнительного 4 канала корпуса 1 УДП и медленно доводят давление газа до заданной первой величины, которую контролируют с помощью второго 9 манометра, и поддерживают это давление на уровне заданной первой величины. Затем на вход входного 2 канала корпуса 1 УДП подают контрольный газ от источника 12 сжатого газа через последовательно соединенные второй 11 клапан регулирующий и редуктор 5 давления, медленно доводят давление газа до заданной второй величины, которая меньше заданной первой величины. Давление газа на входе входного 2 канала корпуса 1 УДП контролируют с помощью первого 6 манометра. Давление газа на входе редуктора 5 давления с помощью второго 11 клапана регулирующего доводят до рабочего входного давления газа редуктора 5, обеспечивающего требуемый расход газа через УДП при его срабатывании. Давления газа на входе редуктора 5 контролируют с помощью третьего 13 манометра. Назначение редуктора 5 обеспечить заданный уровень давления газа на входе входного 2 канала корпуса 1 УДП независимо от величины расхода газа через УДП. Затем давление газа на входе дополнительного 4 канала корпуса УДП медленно снижают и одновременно, благодаря наличию редуктора 5, поддерживают постоянным давление газа на входе входного 2 канала корпуса 1 УДП на уровне заданной второй величины на интервале времени полного цикла измерения расходной характеристики УДП и измеряют величину давления газа с помощью второго 9 манометра на входе дополнительного 4 канала корпуса 1 УДП. Расход контрольного газа, прошедшего через УДП, на выходе выходного 3 канала корпуса 1 УДП измеряют с помощью расходомера 16. Снижение величины давления газа на входе дополнительного 4 канала корпуса 1 УДП производят до величины, при которой расход газа на выходе выходного 3 канала корпуса 1 УДП достигнет максимального значения и станет стабильным. Первый 10 дроссель, благодаря сообщению с окружающей средой, обеспечивает снижение давления на входе дополнительного 4 канала корпуса 1 УДП при прикрытии первого 8 клапана регулирующего. Затем величину давления газа на входе дополнительного 4 канала корпуса 1 УДП медленно повышают и одновременно продолжают измерять расход газа, на выходе выходного 3 канала корпуса 1 УДП. Повышение величины давления газа на входе дополнительного 4 канала корпуса 1 УДП производят до заданной первой величины. После этого измерение величины давления газа на входе дополнительного 4 канала корпуса 1 УДП и расхода газа на выходе выходного 3 канала корпуса 1 УДП прекращают и последовательно медленно снижают давление газа до давления окружающей среды и прекращают подачу газа сначала на вход входного 2 канала корпуса 1 УДП. После закрытия второго 11 клапана регулирующего остаточное давление на входе входного 2 канала УДП стравливают при помощи вентиля 7. Затем медленно снижают давление газа до давления окружающей среды на входе дополнительного 4 канала корпуса 1 УДП.

Затем обрабатывают результаты полученных измерений, в результате чего находят зависимость расхода газа на выходе выходного 3 канала корпуса 1 УДП как функцию разности давлений на входах входного 2 и дополнительного 4 каналов УДП.

Предлагается устройство контроля расходной характеристики УДП, отличающееся от выше предложенного, тем, что в устройстве применены цифровые электронные манометры 6, 9 и расходомер 16, а в устройство дополнительно введен регистратор 17 выходных электрических сигналов манометров 6, 9 и расходомера 16, электрические выходы которых соединены с входами регистратора 17.

Благодаря этому обеспечивается автоматическое документирование результатов измерения давления газа манометрами 6, 9 и расхода газа расходомером 16 с последующей обработкой зарегистрированных результатов измерения, например, на ПЭВМ.

Предлагаемый способ контроля расходной характеристики УДП и установка для осуществления способа позволяют значительно расширить технологические возможности и обеспечивают измерение, а также контроль расходной характеристики УДП.

Изобретение относится к испытательной технике, конкретнее к области изготовления и эксплуатации устройств дифференциально-предохранительных (УДП), используемых для предохранения от разрушения топливных магистралей и емкостей (баков) с совмещенными днищами, содержащих агрессивные и пожаровзрывоопасные разноименные компоненты, летательных аппаратов. В способе контроля расходной характеристики устройства дифференциально-предохранительного (УДП), состоящего из корпуса, выполненного из двух частей с входным, выходным и дополнительным каналами, основанном на подаче на входной канал контрольного газа под давлением и измерении на выходе выходного канала расхода поданного газа, прошедшего через УДП, сначала подают контрольный газ на вход дополнительного канала и медленно доводят давление газа до заданной первой величины, и поддерживают это давление на уровне заданной первой величины, затем на вход входного канала подают контрольный газ и медленно доводят его давление до заданной второй величины, которая меньше заданной первой величины, затем давление газа на входе дополнительного канала медленно снижают, при этом поддерживают постоянным давление газа на входе входного канала на уровне заданной второй величины на интервале времени полного цикла измерения расходной характеристики, и измеряют величину давления газа на входе дополнительного канала, а также расход контрольного газа, прошедшего через УДП, на выходе выходного канала, снижение величины давления газа на входе дополнительного канала производят до величины, при которой расход газа на выходе выходного канала достигнет максимального значения и станет стабильным, затем величину давления газа на входе дополнительного канала медленно повышают и одновременно продолжают измерять расход газа на выходе выходного канала, повышение величины давления газа на входе дополнительного канала производят до заданной первой величины, после этого измерение величины давления газа на входе дополнительного канала и расхода газа на выходе выходного канала прекращают и медленно снижают давление газа до давления окружающей среды, и прекращают подачу газа сначала на вход входного канала, а затем и на вход дополнительного канала, обрабатывают результаты полученных измерений, определяя зависимость расхода газа на выходе выходного канала корпуса УДП как функцию разности давлений на входах дополнительного и входного каналов УДП. В установке контроля расходной характеристики УДП, корпус которых выполнен из двух частей с входным, выходным и дополнительным каналами, состоящей из манометров, регулирующих клапанов, дроссельных устройств и редуктора давления, связанных между собой трубопроводами, входной канал корпуса УДП подключен к выходу редуктора давления, первому манометру и входу вентиля, дополнительный канал УДП подключен к выходу первого клапана регулирующего, второму манометру и входу первого дросселя, входы первого и второго клапанов регулирующих объединены и соединены с источником сжатого газа, выход второго клапана регулирующего соединен с входом редуктора давления и третьим манометром, выходной канал корпуса УДП соединен с входом мерной трубы, выход которой через второй дроссель соединен с входом расходомера газа, выход которого, выход второго дросселя и выход вентиля сообщаются с окружающей средой. Технический результат - сокращение интервала времени проведения измерений и, как следствие, сохранение (сбережение) ресурса УДП в процессе его изготовления (настройки), приемочных и сдаточных испытаний; получение возможности входного контроля в цехе; достижение высокой точности результатов измерений; исключение человеческого фактора и представление полученной расходной характеристики. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ контроля расходной характеристики устройств дифференциально-предохранительных (УДП), состоящих из корпуса, выполненного из двух частей с входным, выходным и дополнительным каналами, основанный на подаче на входной канал контрольного газа под давлением и измерении на выходе выходного канала расхода поданного газа, прошедшего через УДП, отличающийся тем, что сначала подают контрольный газ на вход дополнительного канала и медленно доводят давление газа до заданной первой величины, и поддерживают это давление на уровне заданной первой величины, затем на вход входного канала подают контрольный газ и медленно доводят его давление до заданной второй величины, которая меньше заданной первой величины, затем давление газа на входе дополнительного канала медленно снижают, при этом поддерживают постоянным давление газа на входе входного канала на уровне заданной второй величины на интервале времени полного цикла измерения расходной характеристики, и измеряют величину давления газа на входе дополнительного канала, а также расход контрольного газа, прошедшего через УДП, на выходе выходного канала, снижение величины давления газа на входе дополнительного канала производят до величины, при которой расход газа на выходе выходного канала достигнет максимального значения и станет стабильным, затем величину давления газа на входе дополнительного канала медленно повышают и одновременно продолжают измерять расход газа на выходе выходного канала, повышение величины давления газа на входе дополнительного канала производят до заданной первой величины, после этого измерение величины давления газа на входе дополнительного канала и расхода газа на выходе выходного канала прекращают, и медленно снижают давление газа до давления окружающей среды и прекращают подачу газа сначала на вход входного канала, а затем и на вход дополнительного канала, обрабатывают результаты полученных измерений и находят зависимость расхода газа на выходе выходного канала корпуса УДП как функцию разности давлений на входах входного и дополнительного каналов УДП.

2. Установка контроля расходной характеристики устройств дифференциально-предохранительных (УДП), корпус которых выполнен из двух частей с входным, выходным и дополнительными каналами, состоящая из манометров, регулирующих клапанов, дроссельных устройств и редуктора давления, связанных между собой трубопроводами, отличающаяся тем, что входной канал корпуса УДП подключен к выходу редуктора давления, первому манометру и входу вентиля, дополнительный канал УДП подключен к выходу первого клапана регулирующего, второму манометру и входу первого дросселя, входы первого и второго клапанов регулирующих объединены и соединены с источником сжатого газа, выход второго клапана регулирующего соединен с входом редуктора давления и третьим манометром, выходной канал корпуса УДП соединен с входом мерной трубы, выход которой через второй дроссель соединен с входом расходомера газа, выход которого, выход второго дросселя и выход вентиля сообщаются с окружающей средой.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что она дополнительно оснащена регистратором электрических сигналов, входы которого соединены с выходами первого и второго манометров и расходомера газа, выполненных электронными.