Способ гидравлического испытания до разрушения емкостей

 

Изобретение относится к области технике, связанной с гидравлическими испытаниями баллонов и емкостей. Предлагается способ испытания до разрушения баллона, заключающийся в том, что баллон заполняют испытуемой жидкой средней, герметизируют и создают в нем внутреннее избыточное давление до его разрушения. При этом баллон погружают в жидкость на глубину не менее, чем = к. (P-2) 2/2, где К - коэффициент, P - ожидаемая величина разрушающего давления, - атмосферное давление, - время спада давления в баллоне после разрушения, - плотность жидкости, - приращение длины баллона при давлении разрешения, а поверхность жидкости покрывают пленкой из материала, прочность которого превышает прочность поверхностного натяжения жидкости. Использование предложенного способа позволяет получить достоверную информацию о давлении и начальной зоне разрушения баллона, снижает силовые нагрузки на элементы испытательной оснастки стенда, повышает безопасность испытаний за счет уменьшения радиуса разлета разрушенных частей баллона.

Изобретение относится к области техники, связанной с гидравлическими испытаниями баллонов и емкостей.

Известен традиционный способ разрушающих испытаний внутренним давлением различных емкостей, где в качестве рабочего тела используется жидкость, например, глицерин или обычная вода (ОСТ 92-4291-75, с. 7).

К недостатку известного способа разрушения баллонов следует отнести неравномерность внутреннего давления по внутренней поверхности баллона за счет наличия столба жидкости. Это различие тем больше, чем выше баллон, что приводит к перегружению нижних зон баллона в процессе испытаний.

Известно решение (прототип), где уменьшение объема рабочей жидкости обеспечивается установкой внутри баллона тела, подобного по форме внутренней поверхности испытуемого баллона, но несколько меньшего его по габаритам (авт. св. СССР N 37378, 1983). Однако при этом степень разрыва материала баллона при испытании по этому способу не снижается.

Недостатком такого способа также являются практическая нецелесообразность, сложность и высокая стоимость его выполнения.

Техническим результатом является уменьшение разрыва материала баллона, снижение силовых нагрузок на элементы испытательной оснастки стенда в процессе разрушающих испытаний и повышение безопасности испытаний.

Результат достигается тем, что во время разрушающих испытаний баллон полностью погружают в жидкость, например, обычную воду, которая окажет демпфирующее воздействие на элементы баллона при их движении в момент его разрушения.

В результате анализа получена формула для определения необходимой глубины погружения баллона в жидкость, обеспечивающей наибольшей эффект демпфирования процесса разрушения где h расстояние от верхней точки баллона до поверхности жидкости; P ожидаемое значение давления разрушения; q величина атмосферного давления; τ ожидаемое время полного спада гидравлического давления в баллоне; g плотность жидкости; DL ожидаемое приращение длины (высоты) баллона при давлении разрушения; K экспериментальный коэффициент.

Зависимость (1) установлена из того факта, что потенциальная энергия n-0,5pΔT расходуется на работу разрушения баллона и приведения в движение жидкости, в которую погружен баллон.

Анализ показал, что при значениях глубины, меньших глубине, определенной по формуле (1), демпфирующее влияние жидкости будет реализовано неполностью. Необходимо отметить независимость полученного соотношения (1) от характеристик материала баллона (металл, стекло, стеклопластики и т. д.).

Коэффициент k в соотношении (1) определяется опытным путем и характеризует различие деформаций основных частей баллона.

Время процесса разрушения баллона можно увеличить повышением прочности поверхностного натяжения жидкости, например, уложив на поверхность жидкости лист бумаги, полиэтилена или фанеры. Это позволит обеспечить синхронность движения всей жидкости в момент разрушения баллона.

Положительным моментом следует отметить тот факт, что наличие жидкости снаружи баллона обеспечит постоянство разницы внешнего и внутреннего давления от столба жидкости для любых участков баллона. Эта разница определяется величиной (1) и ее легко учесть в результатах испытаний.

Процесс разрушения баллона в жидкости происходит следующим образом.

Заполняют баллон водой, проводят нагружение гидравлическим пробным давлением в пределах его рабочего значения. Проверив работоспособность системы нагружения и баллона, осуществляют погружение баллона в жидкость (или заполняют жидкостью емкость, в которую установлен баллон).

Проводят дальнейшее нагружение баллона гидравлическим давлением до разрушения, при этом между элементами баллона не должно быть больших полостей с воздухом, так как воздух снижает демпфирующее влияние наружной жидкости.

Перед моментом разрушения форма баллона будет отличаться от первоначальной. Она будет определяться величиной приращения внутреннего объема баллона. При разрушении баллона неразрушенные зоны его будут стремиться занять первоначальное положение и отрываться от наружной жидкости. Вследствие того, что баллон полностью погружен в жидкость и его поверхность будет перемещаться эквидистантно деформированной поверхности, между внешней и внутренней поверхностями стенок баллона возникнет перепад давления, тормозящий движение неразрушенных зон баллона и равный величине атмосферного давления. Вытекающая струя жидкости через разрушенную зону и разрушенные части этой зоны также встретит сопротивление наружной жидкости, пропорциональное скорости движения разрушенных частей и струи жидкости. Этим снизится динамичность процесса разрушения, обеспечится более медленное истечение жидкости из баллона и, следовательно, снизится разрывность материала баллона.

Погружение испытуемого баллона в жидкость возможно и перед гидравлической опрессовкой баллона.

Формула изобретения

Способ испытания до разрушения баллона, заключающийся в том, что баллон заполняют испытуемой жидкой средой, герметизируют и создают в нем внутреннее избыточное давление до его разрушения, отличающийся тем, что баллон погружают в жидкость на глубину не менее чем

где K коэффициент;
p ожидаемая величина разрушающего давления;
q атмосферное давление;
τ - время спада давления в баллоне после разрушения;
γ - плотность жидкости;
ΔL - приращение длины баллона при давлении разрушения,
а поверхность жидкости покрывают пленкой из материала, прочность которого превышает прочность поверхностного натяжения жидкости.