Способ контроля работоспособности металлопластиковых баллонов и устройство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2455557:

Общество с ограниченной ответственностью НПО "ПОИСК" (RU)

Изобретение относится к области газовой аппаратуры и может быть использовано в процессе изготовления и эксплуатации металлопластиковых баллонов. Способ контроля работоспособности металлопластикового баллона включает сравнение значений измеренного на контролируемом баллоне и допустимого для него приращения вместимости баллона под воздействием увеличивающегося внутреннего давления, которое измеряют по объему жидкости, закачиваемой в баллон в процессе повышения внутреннего давления. Установка для контроля включает резервуар (1) для воды, мерную емкость (3), гидравлический насос (5), манометр (12), систему трубопроводов с вентилями и средством соединения трубопровода с металлопластиковым баллоном. Мерная емкость (3) снабжена средством измерения объема жидкости, закачиваемой в контролируемый металлопластиковый баллон (11). Первый трубопровод (6) соединяет резервуар (1), гидравлический насос (5), мерную емкость (3), окружающую среду. На трубопроводе (6) между резервуаром (1), гидравлическим насосом (5) и емкостью (3) установлен трехходовой вентиль (8), а после резервуара (1) и мерной емкости (3) - запорные вентили (9), (10). Второй трубопровод (7) соединяет последовательно гидравлический насос (5), средство (73) соединения с металлопластиковым баллоном (11), манометр (12) и окружающую среду. После гидравлического насоса (5) и манометра (12) на втором трубопроводе (7) установлены запорные вентили (13), (14). Использование изобретения позволит обеспечить высокую достоверность контроля и простоту его осуществления. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области газовой аппаратуры, а именно к способам и устройствам контроля работоспособности металлопластиковых баллонов высокого давления (ВД), и может быть использовано в процессе изготовления и эксплуатации металлопластиковых баллонов. Преимущественно предлагаемое изобретение относится к металлопластиковым баллонам, в которых внешняя пластиковая оболочка является основным несущим элементом корпуса баллона, а металлический лейнер служит герметичной оболочкой и имеет толщину стенок, при которой материал лейнера может находиться в области упругопластического деформирования или близкой к ней при рабочем давлении.

Следует отметить, что для металлических (стальных) баллонов данный способ маловероятно практически реализуем, так как при рабочем и пробном давлении пластические деформации не допустимы, а величина упругого деформирования очень мала (менее 0,18-0,2%, т.е. для 10-литрового баллона это 18 грамм), что делает фиксацию и регистрирование таких величин технически сложно реализуемой и дорогой операцией.

Согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)», утвержденным постановлением Госгортехнадзора России от 11.06.2003 N 91 (далее Правила), вновь изготовленные металлопластиковые баллоны, как и стальные, подлежат обязательным приемо-сдаточным испытаниям, включающим испытания пробным гидравлическим давлением, целью которых является проверка прочности пластиковой оболочки и плотности металлического лейнера баллона, которые характеризуют работоспособность баллона. В процессе эксплуатации, раз в три года, металлопластиковые баллоны подлежат техническому освидетельствованию, которое включает гидравлические испытания, аналогичные гидравлическим приемо-сдаточным испытаниям.

Вновь изготовленные баллоны проходят гидравлические испытания партиями, в которые входит определенное количество контролируемых металлопластиковых баллонов, изготовленных из материалов одной партии (с одинаковыми свойствами) по одной и той же технологии. Обычно в партию объединяют 100-500 однотипных металлопластиковых баллонов. При этом для 1-2 металлопластиковых баллонов гидравлические испытания проводят при давлении, равном расчетному давлению разрушения. Характеристики баллона, измеренные в процессе такого испытания (испытание на разрушение), распространяют на всю партию однотипных металлопластиковых баллонов. Характеристики каждого баллона, измеренные при приемосдаточных испытаниях, заносят в технический паспорт баллона и далее их принимают за допустимые при освидетельствовании металлопластикового баллона в процессе его эксплуатации.

Сосуды, работающие под давлением, представляют собой объекты повышенной опасности, разрушение которых в эксплуатации может привести к тяжелым последствиям, вызвать большой материальный ущерб. Поэтому выбор методов контроля работоспособности металлопластиковых баллонов, а именно достоверность характеризующих их работоспособность параметров, измеренных при приемо-сдаточных гидравлических испытаниях и принятых за базовые для дальнейшего контроля работоспособности металлопластикового баллона в процессе его эксплуатации, является одной из существенных задач безопасной эксплуатации металлопластиковых баллонов ВД.

Известен способ контроля работоспособности металлопластиковых баллонов по патенту RU 2210697. Согласно известному способу о работоспособности металлопластикового баллона судят по величине радиального перемещения точки цилиндрической поверхности баллона (приращение внешнего диаметра цилиндрической части металлопластикового баллона) в процессе нагружения баллона внутренним давлением. Величина приращения внешнего диаметра (величины поперечного расширения) цилиндрической части металлопластикового баллона под действием заданного внутреннего давления характеризует деформацию силовой пластиковой оболочки от воздействия внутреннего давления. При приемо-сдаточных гидравлических испытаниях работоспособность металлопластикового баллона определяют путем сравнения расчетных данных о радиальном перемещении точки цилиндрической поверхности баллона (приращении внешнего диаметра цилиндрической части) от действия определенного давления с измеренными данными в процессе нагружения баллона внутренним давлением.

Для металлопластикового баллона, прошедшего приемо-сдаточные испытания, измеренное в процессе указанных испытаний для заданного внутреннего давления, например для максимального рабочего давления, значение приращения внешнего диаметра цилиндрической части металлопластикового баллона принимают в качестве базового (допустимого) значения, с которым сравниваются значения, измеряемые при том же внутреннем давлении при контроле работоспособности баллона в процессе эксплуатации. Результаты сравнений являются показателями, характеризующими работоспособность металлопластикового баллона в период его эксплуатации. Учитывая возможные погрешности (до 10%) измерений внешнего диаметра цилиндрической части баллона, связанные со смещением корпуса баллона в процессе измерений, точностью и сбоем измерительных датчиков и пр., а также особенностями технологии изготовления пластиковой оболочки, измеренная величина приращения внешнего диаметра цилиндрической части баллона не должна превосходить допустимую более чем на 10%.

Преимущественно, данный способ предназначен для контроля работоспособности крупногабаритных металлопластиковых баллонов. Такое назначение способа связано с тем, что крупногабаритные металлопластиковые баллоны сложно и дорого демонтировать и доставлять на освидетельствование в специализированные организации, да и сам стандартный процесс технического освидетельствования таких баллонов сложный и трудоемкий.

Для небольших металлопластовых баллонов применять известный способ нерационально и дорого, поскольку для осуществления данного способа требуется отдельная для каждого баллона дорогостоящая и сложная система диагностики.

Кроме того, в известном способе допустимую величину радиального перемещения точки цилиндрической поверхности баллона (приращения внешнего диаметра цилиндрической части), с которой проводят сравнение измеренных величин, определяют расчетным путем по расчетным деформациям баллона от действия внутреннего давления. При этом практически проверить правильность этой величины очень сложно, что снижает достоверность данного способа,

Известна установка для испытаний металлопластиковых баллонов на разрушение, принятая за ближайший аналог предлагаемого устройства (Международный стандарт ИСО 4705 «Баллоны стальные бесшовные для газов. Приложение С»). Известная установка включает резервуар для воды, емкость для измерения количества жидкости, необходимой для испытаний, насос высокого давления, манометр, записывающее устройство, систему трубопроводов с клапанами (вентилями), соединяющих указанные устройства.

Кроме того, установка содержит ограждение для размещения контролируемых металлопластиковых баллонов и узел, обеспечивающий возможность подключения этих металлопластиковых баллонов к системе (в частности к трубопроводу).

Однако известная установка имеет одно определенное назначение - испытание на разрушение 1-2 металлопластиковых баллонов из партии, согласно Правилам ПБ-03-576-03, п.10.2.5.

В результате таких испытаний определяют, выдерживают ли отобранные из партии металлопластиковые баллоны нагружение давлением, равным минимально допустимому давлению разрушения (давление с необходимым коэффициентом запаса по отношению к рабочему). По Российским Правилам ПБ-03-576-03 это 2,4 рабочего давления. В зарубежной практике - от 2,2 до 3,5 рабочего давления, иногда даже больше. При проектировании баллонов их прочность, как правило, рассчитывают с определенным коэффициентом запаса от 5 до 10% по отношению минимально к допустимому давлению разрушения, для того чтобы баллон гарантировано выдерживал контрольные испытания до разрушения.

Если, по крайней мере, первый испытуемый металлопластиковый баллон выдерживает указанное минимальное давление разрушения, то вся партия, в том числе второй баллон, отобранный для испытаний на разрушение, допускается в эксплуатацию.

Однако известная установка предназначена для контроля 1-2 металлопластиковых баллонов из партии и только для проведения их испытаний до разрушения, что является недостаточным для достоверного контроля всех металлопластиковых баллонов партии. В ООО «НПО «ПОИСК» проведены приемо-сдаточные испытания более 30-ти тысяч малолитражных металлопластиковых баллонов. Как показывает статистика таких испытаний и выборочных испытаний до разрушения далеко не всегда баллоны, отобранные по геометрическим размерам и массе, являлись наиболее «слабыми». Существующие современные технологические процессы намотки обеспечивают нужное количество армирующего материала (минеральные или органические волокна), определяющего прочность баллона. Однако текстильные характеристики армирующего материала, технология нанесения клеевых составов (смачивание, адгезия и т.п.), технология укладки лент волокон на лейнер (натяжение, ширина и толщина ленты, «рисунок» укладки спиральных витков ленты и т.п.) влияют на фактические значения массы и габаритные характеристики баллонов, практически без влияния на их прочность.

В основу настоящего изобретения положена задача создать способ и установку контроля технического состояния металлопластикового баллона при гидравлических испытаниях, которые обеспечивают высокую достоверность контроля и простоту его осуществления как для одного, так и для всей партии баллонов (для каждого баллона данной партии).

Поставленная задача решается тем, что в способе контроля технического состояния металлопластикового баллона, включающем сравнение измеренного и допустимого значений параметра, характеризующего техническое состояние баллона, согласно предлагаемому изобретению указанным параметром является приращение вместимости металлопластикового баллона под воздействием увеличивающегося внутреннего давления, которое измеряют по объему жидкости, закачиваемому в металлопластиковый баллон в процессе повышения внутреннего давления.

По объему жидкости, закачиваемой в металлопластиковый баллон в процессе увеличения внутреннего давления, определяют величину изменения вместимости (приращение вместимости) металлопластикового баллона при его нагружении. Указанная величина является характеристикой прочности (податливости) силовой оболочки, которая характеризует техническое состояние металлопластикового баллона, а именно состояние силовой (несущей) пластиковой оболочки.

Благодаря тому что величину изменения вместимости (приращение вместимости) металлопластикового баллона при его нагружении определяют по объему жидкости, закачиваемой в металлопластиковый баллон в процессе увеличения внутреннего давления, измерение данного параметра может быть осуществлено как при любом промежуточном давлении в процессе нагружения баллона внутренним давлением, так и при допустимом минимальном давлении разрушения, с тем чтобы далее использовать полученные данные.

При этом измерение объема жидкости, закачиваемой в металлопластиковый баллон при его нагружении, производят на установке, которая может быть использована как при приемо-сдаточных испытаниях каждого вновь изготовленного баллона партии, так и для отобранных баллонов для испытания на разрушение, а также для отдельных баллонов при их освидетельствовании в период эксплуатации, то есть дополнительных затрат на отдельные приспособления для каждого баллона не требуется.

Целесообразно измерять объем закачиваемой в металлопластиковый баллон жидкости, по крайней мере, для четырех значений повышающегося внутреннего давления.

При этом может быть построен график зависимости значения приращения вместимости от значения давления, что повышает достоверность измерений, исключая ошибки за счет случайных сбоев в измерениях.

Целесообразно измерять объем закачиваемой жидкости, по крайней мере, для следующих значений внутреннего давления: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении.

Известно, что при нагружении внутренним давлением технически годного к эксплуатации металлопластикового баллона пластиковая оболочка деформируется упруго вплоть до разрушения, при этом зависимость «приращение вместимости - давление нагружения» отображается в виде практически прямой наклонной линии, идущей из пересечения координат до точки разрушения. При этом влиянием «ползучести» материала силовой оболочки при нагрузках, близких к разрушающим, можно пренебречь из-за их кратковременного воздействия. На линейность графика может оказать влияние только лейнер из высокопрочных материалов для баллонов, у которых обматывается только цилиндрическая часть лейнера - так называемые баллоны второго типа (ГОСТ 51752-2001). Автором обнаружено, что для построения наиболее достоверного графика предпочтительно измерять величину приращения вместимости для указанных четырех точек, разнесенных примерно на равные интервалы друг от друга (пробное давление составляет 1,3-1,5 рабочего давления).

При построении графика учитывают пятую точку с координатами: расчетное давление разрушения и расчетное приращение вместимости при этом давлении. Координаты этой точки уточняют при испытании до разрушения баллонов, которые отобраны для гидравлических испытаний на разрушение в защиту партии.

Если вновь изготовленный баллон прошел приемо-сдаточные и гидравлические испытания и допущен к эксплуатации, измеренные значения приращения вместимости при 4 точках внутреннего давления и полученный график зависимости «приращение вместимости - давление нагружения» далее принимают за допустимые при освидетельствовании баллона в процессе его эксплуатации, что также обеспечивает достоверный контроль.

На этапе изготовления металлопластиковых баллонов, при гидравлических испытаниях, целесообразно, по крайней мере, для одного баллона из контролируемой партии измерять объем закачиваемой жидкости для 5 точек внутреннего давления: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении, при давлении с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему (при расчетном давление разрушения). При этом, если указанный металлопластиковый баллон не разрушился до достижения указанного минимального допустимого давления разрушения, то график зависимости измеренных значений приращения вместимости для указанных 5 точек давления принимают за максимально допустимый, с которыми сравнивают графики зависимостей измеренных значений приращений вместимости каждого изготовленного баллона данной партии. Пятой точкой на графике для каждого изготовленного баллона данной партии, как указывалось ранее, является точка с координатами: расчетное давление разрушения и расчетное приращение вместимости при этом давлении. Координаты данной точки уточняются по результатам испытаний до разрушения или до достижения минимально допустимого давления разрушения в отобранном в защиту партии баллоне.

Как указывалось выше, гидравлические испытания вновь изготовленных металлопластиковых баллонов (в частности, при приемо-сдаточных испытаниях) проводят партиями, в которые отбирают определенное количество баллонов, изготовленных по одной технологии, из материалов одной партии за определенный период времени.

При этом для подтверждения прочности (требуемого минимального давления разрушения) каждого баллона из партии от нее отбирают 1-2 металлопластиковых баллона для гидравлических испытаний на разрушение, при которых их нагружают давлением, величина которого равна минимально допустимому давлению разрушения или расчетному давлению разрушения. Если данные баллоны успешно выдержали испытания при нагружении давлением с необходимым коэффициентом запаса по отношению к рабочему давлению, то измеренные значения приращения вместимости у отобранных металлопластиковых баллонов при нескольких повышающихся значениях внутреннего давления, в том числе при минимально допустимом давлении разрушения, позволяют построить график зависимости значений приращения вместимости от внутреннего давления, который достоверно характеризует техническое состояние металлопластикового баллона, а также состояние несущей пластиковой оболочки. Для построения графика берутся максимальные полученные значения приращения вместимости при испытании этих двух баллонов. Благодаря тому что полученный при таком испытании график (зависимость значений приращений вместимости от значений внутреннего давления) принимается в качестве допустимого для контроля работоспособности всех металлопластиковых баллонов, входящих в исследуемую партию, можно говорить о высокой достоверности контроля всех баллонов данной партии.

Целесообразно определять изменение вместимости контролируемого металлопластикового баллона после снятия нагрузки пробным давлением, путем сравнении веса контролируемого металлопластикового баллона до нагружения до пробного давления и после снятия этой нагрузки.

По разнице в весе испытуемого баллона до его нагружения до пробного давления и после снятия указанной нагрузки (взвешивают контролируемый баллон, заполненный водой, до подключения к установке и после отключения) судят о состояние лейнера (металлической оболочки) баллона, а именно, насколько лейнер сопротивляется обжатию со стороны пластиковой оболочки при понижении внутреннего давления в баллоне. Для баллонов с толстьм (несущим) лейнером, таким образом, определяют величину его сопротивления обжатию силовой оболочкой и оценивают возможную потерю устойчивости лейнера при сбросе давления и какую долю нагрузки он воспринимает при нагружении баллона (оценивают влияние лейнера на линейность графика давление-приращение вместимости).

Целесообразно при снятии нагрузки измерять объем вытесненной из контролируемого металлопластикового баллона жидкости при снижении давления для следующих значений давления: 0,5, 0,4; 0,3; 0,1 рабочего и 0.

По графику «значение понижающегося внутреннего давления - изменение вместимости баллона» определяют момент потери устойчивости лейнера металлопластикового баллона (наличие потери устойчивости) по нелинейному характеру графика в этом месте.

Поставленная задача решается тем, что в установке для контроля технического состояния металлопластикового баллона, включающей резервуар для воды, мерную емкость для измерения объема жидкости, гидравлический насос, манометры, систему трубопроводов с вентилями, соединяющими указанные устройства и средство соединения трубопровода с металлопластиковым баллоном, согласно предлагаемому изобретению мерная емкость снабжена градуированной шкалой, система трубопроводов содержит первый трубопровод, соединяющий последовательно гидравлический насос, средство соединения с металлопластиковым баллоном, манометр и окружающую среду, при этом после гидравлического насоса и манометра на первом трубопроводе установлены запорные вентили, и второй трубопровод соединяющий резервуар, гидравлический насос, мерную емкость, окружающую среду, при этом на трубопроводе между резервуаром, гидравлическим насосом и мерной емкостью установлен трехходовой вентиль, а после резервуара и мерной емкости - запорные вентили.

Предлагаемая установка может быть использована при гидравлических испытаниях, проводимых как при производстве, так и в процессе эксплуатации металлопластиковых баллонов.

При этом она обеспечивает возможность измерять объем закачиваемой в металлопластиковый баллон жидкости при любых значениях внутреннего давления в процессе его нагружения. В частности, объем закачиваемой жидкости определяют по меткам градуированной шкалы емкости визуально, либо с помощью регистрирующих приборов контроля уровня жидкости. В последнем случае, используя электронные датчики давления, график давление-приращение вместимости можно создавать автоматически с помощью простейших компьютерных программ.

Целесообразно, чтобы на выходе второго трубопровода была установлена весовая емкость со средством ее взвешивания. Наличие такой емкости позволяет измерять изменение вместимости металлопластикового баллона по объему вытесненной из баллона жидкости при снятии давления и таким образом получить дополнительный контроль за качеством (достоверностью) измерений и над состоянием баллона.

В дальнейшем предлагаемое изобретение будет более подробно раскрыто на конкретных примерах его выполнения со ссылками на рисунок, на котором схематично изображена установка контроля технического состояния (работоспособности) металлопластиковых баллонов при гидравлических испытаниях. Далее по тексту, наряду с термином «металлопластиковый баллон», в том же значении будет использован сокращенный термин «баллон».

Установка для контроля технического состояния (работоспособности) металлопластиковых баллонов включает закрытый резервуар 1 с водой, снабженный патрубком 2 для соединения его полости с окружающей атмосферой (для обеспечения свободного слива воды из резервуара), открытую сверху прозрачную мерную емкость 3, весовую емкость 4, гидравлический насос 5, систему трубопроводов 6 и 7, соединяющих указанные устройства, снабженную вентилями.

Мерная емкость 3 снабжена градуированной шкалой 31, нулевая отметка (деление) 32 которой соответствует верхнему уровню, до которого ее заполняют жидкостью. Размеры мерной емкости до нулевой отметки зависят от размеров баллона. Известно, что при гидравлических испытаниях металлопластиковые баллоны, имеющие коэффициент запаса по прочности Кз=2,4, как правило, увеличиваются по вместимости от действия пробного давления (1,3-1,5 рабочего давления) в пределах 3-5%. Соответственно, размер мерной емкости до нулевой отметки должен составлять не менее 5% от вместимости испытываемого металлопластикового баллона. Например, если металлопластиковый баллон имеет вместимость четыре литра, то объем емкости до нулевой отметки должен быть не менее 200 миллилитров плюс небольшой запас (для определения изменения вместимости "слабых" баллонов).

Интервалы между делениями шкалы 31 определяют исходя из следующего расчета. По требованиям Правил, при проведении гидравлических испытаний, точность манометров для измерения величины внутреннего давления в баллонах должна быть 1,5%. Для соблюдения такой же точности при измерении приращения вместимости каждое деление градуированной шкалы будет составлять 1,5% от 200 миллилитров, т.е. 3 грамма. Таким образом, обе координаты графика будут измеряться с одинаковой точностью (погрешностью).

Выполнение мерной емкости 3, прозрачной и с градуированной шкалой 31, позволяет достаточно просто измерять объем жидкости, забираемой металлопластиковым баллоном в процессе его нагружения по соответствию делений шкалы 31 и верхним уровнем жидкости в ней. При этом замер объема забираемой жидкости можно производить практически непрерывно в процессе нагружения баллона вплоть до разрушения.

Возможно иное выполнение средств измерения объема жидкости, закачиваемой в металлопластиковый баллон в процессе увеличения внутреннего давления, в частности вместо градуировочной шкалы мерная емкость может быть снабжена известным датчиком уровня жидкости либо иными регистрирующими приборами контроля уровня жидкости. В последнем случае, используя электронные датчики давления, график давление-приращение вместимости можно создавать автоматически с помощью простейших компьютерных программ.

Размеры закрытого резервуара 1 и объем воды в нем определяют известным образом в зависимости от размеров и количества контролируемых баллонов, например, как при гидравлических испытаниях металлопластиковых баллонов до разрушения. Резервуар может быть снабжен любым известным датчиком уровня жидкости, чтобы контролировать фактический запас воды при проведении испытаний.

В качестве гидравлического насоса 5 может быть использованы известные гидравлические насосы поршневого типа или мембранные, аналогичные используемым в установках для гидравлических испытаний металлопластиковых баллонов до разрушения.

Весовая емкость 4 преимущественно имеет те же размеры, что и мерная емкость. Установка может быть снабжена весами (не показаны) для взвешивания мерной емкости и контролируемых металлопластиковых баллонов.

Система трубопроводов включает первый трубопровод 6 и второй трубопровод 7. Первый трубопровод 6 имеет соединенные между собой первую ветвь 61 и вторую ветвь 62. Первая ветвь 61 содержит патрубок 611, соединяющий первую ветвь 61 с резервуаром 1 с водой, патрубок 612, соединяющий первую ветвь 61 с мерной емкостью 3, третий патрубок 613, соединяющий первую ветвь 61 с окружающей атмосферой. Вторая ветвь 62 разветвленного трубопровода 6 соединена с гидравлическим насосом 5 и с первой ветвью 61. На соединении первой 61 и второй 62 ветвей установлен трехходовой вентиль 8, имеющий три положения: (1) - все элементы 1, 3, 5 установки, подключенные к первой ветви 61 трубопровода 6, соединены между собой, (2) - соединены резервуар 1 и гидравлический насос 5, (3) - соединены мерная емкость 3 и гидравлический насос 5. На патрубке 611, соединяющем первую ветвь 61 трубопровода с резервуаром 1 установлен вентиль 9, а на первой ветви 61 между патрубком 612 и патрубком 613 установлен сливной кран 10.

Второй трубопровод 7 содержит патрубок 71, соединяющий указанный трубопровод 7 с гидравлическим насосом 5, патрубок 72, содержащий средство 73 соединения с контролируемым металлопластиковым баллоном 11, два патрубка 74, соединенных с манометрами 12 и патрубок 75, соединяющий второй трубопровод 7 с весовой емкостью 4, которая установлена на выходе второго трубопровода. Между патрубками 71 и 72 на втором трубопроводе 7 установлен запорный вентиль. Также запорный вентиль 14 установлен на трубопроводе 7 между манометром 12 и весовой емкостью 4. Средство 73 соединения с контролируемым металлопластиковым баллоном 11 может быть выполнено, например, в виде специального переходника (адаптера), закрепленного на патрубке 72.

В качестве сливного крана, вентилей, манометров, могут быть использованы известные конструкции, аналогичные используем в установках для гидравлических испытаний металлопластиковых баллонов, например при испытаниях на разрушение.

Описанная установка может быть использована для контроля технического состояния (работоспособности) металлопластикового баллона как на этапе изготовления баллонов (при приемо-сдаточных гидравлических испытаниях), так и при освидетельствовании баллонов в процессе их эксплуатации практически по одной и той же нижеописанной схеме.

Начальное положение системы - все вентили закрыты. На первом этапе устанавливают трехходовой вентиль 8 в положение 2 - «соединение резервуара 1 и гидравлического насоса 5». При этом резервуар 1 заполнен водой до заданного уровня, достаточного для проведения испытаний заданного количества баллонов, в частности для заполнения мерной емкости 3 заданное количество раз (по количеству контролируемых баллонов). Уровень воды в резервуаре 1 можно определить, например, исходя из количества баллонов, которое нужно испытать в течение рабочей смены. Например, для испытаний за смену 20 четырехлитровых баллонов - минимум 80 литров, плюс вместимость трубопроводов и расход воды для удаления пузырьков воздуха из системы при подсоединении каждого баллона - еще около 20 литров, плюс увеличение вместимости (раздувание) каждого баллона 5% - это 0,2 литра на 20 баллонов - 4 литра, плюс резерв литров 10, всего 114 литров. При этом используют резервуар, например, на 120 литров.

Контролируемый баллон 11 полностью заполняют водой и взвешивают с целью определения его вместимости. Далее заполненный водой баллон 11 подсоединяют к средству 73 соединения на патрубке 72. То есть накидную гайку (не показана) указанного средства 73 до конца не затягивают.

Открывают вентили 9, 13 и 14 и полностью заполняют трубопроводы водой до прекращения выхода пузырьков воздуха из патрубка 75, включив на нужный промежуток времени гидравлический насос 5, которым создают давление в трубопроводе 7 и в баллоне 11 (давление не повышают в трубопроводе 6, ведущем от трехходового вентиля 8 к мерной емкости 3). При этом насос 5 засасывает воду из системы трубопроводов (кроме трубопровода от трехходового вентиля 8 к прозрачной мерной емкости 3) и воздух, если он в этой системе присутствует. Закрывают вентиль 14 при включенном гидравлическом насосе 5 и контролируют отсутствие выхода пузырьков воздуха из-под накидной гайки баллона 11. При этом включенный насос 5 прокачивает воду по трубопроводу 7 и вытесняет воздух при его наличии. Выключают насос 5 и затягивают накидную гайку на баллоне 11, то есть герметично соединяют металлопластиковый баллон 11 с установкой. Трехходовой вентиль 8 переключают в положение 1 - «все трубопроводы соединены друг с другом», и мерная емкость 3 от резервуара 1 заполняется водой «самотеком», т.к. резервуар 1 расположен выше мерной емкости 3. При достижении уровня воды в мерной емкости 3 выше нулевой отметки переключают трехходовой вентиль 8 в положение 3 - «соединение мерной емкости 3 и гидравлического насоса 5».

Медленно открывая сливной кран 10, устанавливают уровень воды в мерной емкости 3 точно на нулевой отметке 32 шкалы 31. Закрывают сливной кран 10. Если не удалось с достаточной степенью точности установить уровень воды в мерной емкости 3 точно на нулевой отметке 32, повторяют операции по заполнению мерной емкости 3 и установке в ней заданного уровня воды (на нулевой отметке). Включают гидравлический насос 5, который закачивает воду из мерной емкости 3 в баллон 11. Давление в баллоне 11 контролируют по двум манометрам 12. Количество закачанной в баллон 11 воды для разных заданных значений давления в баллоне контролируют по градуировочной шкале 31 на мерной емкости 3. При этом фиксируют значения величин давления погружения и значения объема жидкости, закачанного в баллон 11 при указанных давлениях. Достигнув уровня заданного максимального давления, выдерживают баллон 11 определенный промежуток времени при заданном максимальном давлении. Для этого, при достижении указанного уровня давления, выключают насос 5 и закрывают вентиль 13, чтобы избежать возможных утечек воды через клапанную группу насоса в резервуар 1 с водой или обратно в мерную емкость 3 (клапаны в насосе могут быть не абсолютно герметичными, и через них вода может вытесняться в трубопровод 6, ведущий к резервуару 1 с водой). Выдерживают баллон под этим давлением определенный промежуток времени, контролируя значение давления в баллоне 11 по двум манометрам (падение давления во время выдержки не допускается) и производят его наружный осмотр на предмет отсутствия течей и отпотеваний по каплям, сырости на поверхности баллона и в местах соединений. При нагружении баллона до давления, близкого к давлению разрушения, контроль баллона проводят только по манометрам 12 на отсутствие падения давления и с помощью видеокамеры. Если нет возможности использования видеокамер, то для проведения визуального наружного осмотра понижают давление до рабочего.

В зависимости от типа контролируемого баллона 11 и его конструкции время выдержки баллона под давлением равно от 5 до 60 минут. Время выдержки задают в зависимости от конструкции контролируемого металлопластикового баллона и величины пробного давления. В частности, у металлопластиковых баллонов больших размеров промежуток выдержки больше.

Также можно выдерживать (короткий промежуток времени) контролируемый металлопластиковый баллон на промежуточных точках измерения с тем, чтобы четко зафиксировать количество закачанной в баллон 11 воды при данном внутреннем давлении.

По окончании выдержки контролируемого баллона под заданным давлением открывают вентиль 14 и сливают вытесняемую из баллона и трубопроводов воду в весовую емкость 4. Вентиль 13 целесообразно располагать максимально ближе к насосу 5, чтобы максимально избежать влияния эффекта сжимаемости воды на результаты измерений.

Указанную весовую емкость 4 взвешивают пустой и после заполнения ее вытесненной из баллона 11 водой. Возможно также измерение веса весовой емкости 4 на нескольких точках давления в процессе его снижения, то есть измерение объема вытесненной воды при снижении внутреннего давления. При этом уровень давления контролируют по манометрам 12, а объем вытесненной воды - по весу весовой емкости 4.

Также после снятия нагрузки (снижение внутреннего давления до нуля) взвешивают металлопластиковый баллон и сравнивают полученный показатель с измеренным ранее весом баллона до подключения к трубопроводам. По полученным сравнительным показателям судят о состоянии металлического лейнера металлопластикового баллона.

При контроле работоспособности металлопластикового баллона возможно проведение всех описанных измерений, либо только части из них, при этом по измеренным параметрам возможно получение как описанных выше характеристик пластиковой оболочки и лейнера контролируемого металлопластикового баллона, так и дополнительных характеристик. Получать обобщающие результаты и рекомендации можно с помощью простейших компьютерных программ в режиме реального времени.

Способы контроля технического состояния вновь изготовленных баллонов и баллонов в процессе эксплуатации немного отличаются друг от друга.

Известно, что все вновь изготовленные металлопластиковые баллоны должны проходить приемо-сдаточные испытания, которые включают гидравлические испытания, целью которых является определение технического состояния баллона, в частности его внешней пластиковой оболочки и внутренней металлической оболочки (лейнера). При этом гидравлические приемо-сдаточные испытания баллонов осуществляют партиями. Обычно в партию объединяют определенное количество баллонов, изготовленных из материалов одной партии (с одинаковьми свойствами) по одной и той же технологии. Как правило, партия содержит 100-500 однотипных баллонов. Иногда в партию объединяют баллоны, изготовленные за какой-то период времени (несколько месяцев). При этом 1-2 баллона из партии подвергают гидравлическим испытаниям на разрушение. Для этого в контролируемом баллоне создают давление, равное давлению с необходимым коэффициентом запаса по отношению к рабочему (минимально допустимое давление разрушения). По Российским Правилам ПБ-03-576-03 это 2,4 рабочего давления. В зарубежной практике - от 2,2 до 3,5 рабочего давления, иногда даже больше. Этот коэффициент еще называют коэффициентом безопасности.

При этом предполагается, что все баллоны в партии одинаковые и что, если испытания на разрушение 1-2 баллонов, отобранных от этой партии, будут положительными (баллоны не разрушились до достижения указанного минимально допустимого давления разрушения), то эти результаты можно распространить на всю партию баллонов.

Согласно предлагаемому изобретению контроль технического состояния вновь изготовленных металлопластиковых баллонов осуществляют следующим образом.

По общепринятым правилам формируют партию баллонов и производят подготовку баллонов партии к гидравлическим испытаниям, в частности осуществляют проверку внешнего вида, геометрических размеров, массы и вместимости каждого контролируемого баллона партии, маркируют баллоны. Если при подготовительной проверке у контролируемого баллона есть несоответствия, то баллон, как правило, бракуют. Если результаты этих проверок соответствуют требованиям КД (чертежам), то каждый баллон партии по очереди подвергают гидравлическим испытаниям.

Контролируемый металлопластиковый баллон 11 партии (далее контролируемый баллон) заполняют полностью водой и взвешивают для определения вместимости баллона до гидравлических испытаний. Далее, заполненный водой баллон 11 подключают к описанной выше установке, и по описанной выше схеме производят испытания. При этом в баллон 11 насосом 5 закачивают воду, повышая давление в нем до пробного давления. В процессе создания указанного давления (нагружения баллона) по градуировочной шкале 31 фиксируют объем жидкости, закачиваемой из мерной емкости 3 для четырех значений давления, а именно: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении. Значение давлений фиксируют по показаниям манометров 12. Строят график зависимости объема закачанной жидкости от внутреннего давления нагружения. При этом пятой точкой на графике для каждого вновь изготовленного баллона является точка с координатами: расчетное давление разрушения и расчетное приращение вместимости при этом давлении.

При достижении пробного давления выключают насос 5, закрывают вентиль 13 и фиксируют величину установившегося давления, а также количество жидкости, закачанной в баллон при данном давлении. Выдерживают баллон от 5 до 60 минут (в зависимости от конструкции баллона) и по показаниям манометров 12 контролируют давление в баллоне 11 в процессе выдержки, то есть контролируют отсутствие дальнейшего расширения баллона по отсутствию падения значений давления на манометрах 12 (при условии полной герметичности всей системы).

Внутреннее давление технически годного к эксплуатации металлопластикового баллона в процессе выдержки на пробном давлении должны оставаться постоянным, то есть показания манометров в процессе выдержки должно оставаться неизменными.

При условии, что вся система установки герметична (т.е. нет утечек воды из трубопроводов), причиной падения давления в баллоне 11 будет только увеличение внутреннего объема баллона (его вместимости).

Если при выдержке на пробном давлении наблюдается увеличение вместимости баллона, продолжают испытания этого баллона на разрушение, с целью определения фактического давления разрушения и выявления причины, если это давление окажется ниже расчетного давления разрушения.

Если при выдержке на пробном давлении у баллона 11 увеличение его вместимости не наблюдается, снимают давление: открывают вентиль 14 и сливают вытесняемую из баллона и трубопроводов воду в весовую емкость 5.

В процессе снижения давления внутри контролируемого баллона 11 измеряют объем вытесненной из него жидкости для разных точек понижающегося внутреннего давления, путем взвешивания весовой емкости 5 с фиксацией понижающегося внутреннего давления манометрами 12. При этом строят график зависимости «объем вытесненной жидкости» - «понижающееся давление».

По данной зависимости определяют состояние лейнера (металлической оболочки) металлопластикового баллона после снятия нагрузки, то есть насколько лейнер сопротивляется обжатию внешней пластиковой оболочкой при снятии давления.

Например, взвешивают весовую емкость 5 для следующих значений понижающегося внутреннего давления: 0,5 рабочего; 0,4; 0,3; 0,1 и 0. Вероятность того, что лейнер потеряет устойчивость при более высоком давлении, равна нулю, лейнеру помогает сопротивляться обжатию силовой оболочкой внутреннее давление в баллоне.

В случае, когда начиная с определенного давления, кривая зависимости приобретает нелинейный характер, то предполагают, что на этом давлении лейнер потерял устойчивость. Если для данной конструкции контролируемого металлопластикового баллона такая потеря устойчивости недопустима и у других баллонов партии аналогичной потери устойчивости не наблюдалось, то баллон бракуют, так как он не выдержит требуемое количество заправок. Хотя практически такое явление может означать, что силовая оболочка слишком прочная и сильно обжимает лейнер. С другой стороны, это может означать, что лейнер имеет какое-то несовершенство и из-за этого потерял устойчивость. Как правило, такой металлопластиковый баллон бракуют.

Когда вода прекратит вытекать из штуцера баллона 11, измеряют объем всей вытесненной из баллона жидкости (по разности веса весовой емкости пустой и с вытесненной жидкостью), который сравнивают с замеренным объемом закачанной в баллон жидкости при нагрузке пробным давлением. Если из баллона вытекло больше воды, чем было закачено в него при повышении давления (при условии полной герметичности системы и с учетом сжимаемости воды и ее количества), - это свидетельствует о том, что лейнер потерял устойчивость, и, как правило, такой баллон бракуют. Если меньше - значит, силовая оболочка не вернулась в исходное состояние из-за сопротивления лейнера обжатию силовой оболочкой, т.е. лейнер претерпел пластические деформации растяжения. Если количество воды, закачанной в баллон, равно количеству воды, вытесненной из баллона, - значит, лейнер деформировался упруго.

Отключают баллон 11 от установки и взвешивают его. По разнице в весе контролируемого баллона, заполненного водой, до подключения к установке и после отключения также судят о состоянии лейнера (металлической оболочки) металлопластикового баллона, а именно насколько лейнер сопротивляется обжатию со стороны пластиковой оболочки при понижении внутреннего давления в баллоне. Для баллонов с толстым (несущим) лейнером, таким образом, определяют величину его сопротивления обжатию силовой оболочкой и оценивают возможную потерю устойчивости лейнера при сбросе давления, и какую долю нагрузки он воспринимает при нагружении баллона. Больший вес металлопластикового баллона после снятия нагрузки (после гидравлических испытаний) по сравнению с его весом до гидравлических испытаний означает, что баллон после испытаний увеличился в размерах, то есть увеличилась его вместимость. Указанную характеристику можно выразить, как ΔVост.>0, где ΔVост. - разница вместимости баллона после гидравлических испытаний и до гидравлических испытаний. Такая характеристика металлопластикового баллона указывает на пластическую деформацию лейнера при гидравлических испытаниях, лейнер хорошо сопротивляется обжатию внешней пластиковой оболочкой при снятии давления.

В том случае, когда ΔVост. <0 - пластическая деформация лейнера при гидравлических испытаниях, сопровождающаяся потерей устойчивости; при ΔVост.=0 - упругая деформация лейнера при гидравлических испытаниях, либо увеличение вместимости баллона от пластической деформации лейнера, равна величине уменьшения вместимости баллона от потери устойчивости лейнера.

Сочетание пластической деформации лейнера и потери устойчивости характерно для металлопластиковых баллонов с тонким ненесущим лейнером. Для металлопластиковых баллонов с толстым несущим лейнером потеря устойчивости маловероятна и практически при проведении испытаний не наблюдалась.

Если у какого-нибудь контролируемого баллона из принимаемой партии после снятия нагрузки пробным давлением ΔVост. меньше или равна нулю, то для этих баллонов делают внутренний осмотр с помощью эндоскопа и устанавливают причину таких результатов. Если была потеря устойчивости лейнера, то ее можно просто определить с помощью визуального внутреннего осмотра.

Более точную оценку поведения (состояния) лейнера контролируемого металлопластикового баллона можно дать с помощью сравнения проведенных измерений изменения вместимости баллона при его нагружении и снятии внутреннего давления. В частности, принимая ΔVc пр. - изменение вместимости при снятии нагрузки пробным давлением (измеряется путем взвешивания весовой емкости после снятия нагрузки пробным давлением), ΔVн пр. - изменение вместимости контролируемого баллона при нагружении пробным давлением (измеряется по объему закачанной в контролируемый баллон жидкости при достижении пробного давления), ΔVост. - разница вместимости баллона после гидравлических испытаний и до гидравлических испытаний, можно определить следующие характеристики лейнера контролируемого металлопластикового баллона.

Если ΔVн пр.=ΔVc пр.+ΔVост - значит лейнер (баллон) контролируемого металлопластикового баллона деформировался пластически, но не терял устойчивость, т.е. контролируемый металлопластиковый баллон может выдержать большое количество циклов нагружения рабочим давлением; Если ΔVнпр.>ΔVcпр.+ΔVост - значит система не герметична. Если ΔVн пр.<ΔVc пр.+ΔVост - значит лейнер металлопластикового баллона деформировался пластически, потерял устойчивость и выдержит небольшое количество циклов нагружения рабочим давлением.

По измеренным параметрам возможно получение дополнительных характеристик как пластиковой оболочки, так и лейнера контролируемого металлопластикового баллона. Получать обобщающие результаты и рекомендации можно с помощью простейших компьютерных программ в режиме реального времени.

Проведя по вышеуказанной схеме гидравлические испытания всех металлопластиковых баллонов партии, отбирают из данной партии металлопластиковый баллон для гидравлических испытаний на разрушение. При этом предпочтительно отобрать самый «слабый» баллон, считая, что если он выдержит испытание указанным минимально допустимым давлением разрушения, то все остальные баллоны в партии также выдержат нагружение указанным давлением. Самый слабый баллон определяют по результатам визуально-измерительного контроля, обмеров, взвешивания баллонов, а также на основании полученных измерений при гидравлических испытаниях.

Отобранный металлопластиковый баллон подвергают гидравлическим испытаниям на разрушение. Для этого заполненный водой отобранный заполненный водой металлопластиковый баллон 11 повторно подключают к установке и насосом 5 закачивают воду, повышая давление в нем до минимально допустимого давления разрушения, равного давлению с необходимым коэффициентом запаса по отношению к рабочему.

В процессе создания указанного давления (нагружения баллона) фиксируют объем жидкости, закачиваемой из мерной емкости 3 для 5 значений давления, а именно: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении, при давлении с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему.

Строят график зависимости объема закачанной жидкости от внутреннего давления нагружения.

При достижении минимально допустимого давления разрушения (например, не менее 2,4 рабочего давления согласно Правилам) выключают насос 5, фиксируют величину установившегося давления, а также количество жидкости, закачанной в баллон при данном давлении. Выдерживают баллон при указанном максимальном давлении от 0,5 до 5 минут (в зависимости от конструкции баллона) и по показаниям манометров 12 фиксируют изменение давления в баллоне в процессе выдержки, то есть контролируют дальнейшее расширение баллона по падению значений давления на манометрах.

Если во время выдержки баллона давление в баллоне падает (при условии полной герметичности установки), это значит, что баллон скоро разрушится, если давление в нем поддерживать постоянным с помощью периодического включения насоса. Если же падения давления не наблюдается во время выдержки - баллон еще имеет дополнительный запас прочности, по отношению к минимально допустимому давлению разрушения (2,4 от рабочего давления по Правилам).

При выдержке баллона при минимально допустимом давлении разрушения, возможно увеличение объема баллона вследствие явления ползучести материала пластиковой оболочки, т.е. какой-то период времени баллон увеличивается в объеме без увеличения нагрузки (внутреннего давления), а затем уже разрушается. Ползучесть, в отличие от упругого деформирования, имеет необратимый характер и зависит не только от уровня нагрузки (уровня давления), а также от времени воздействия этой нагрузки. Это явление (ползучесть и накопление повреждений) можно наблюдать за короткий промежуток времени при нагрузках, близких к разрушающим. Поэтому, чтобы исключить влияние ползучести на увеличение вместимости, целесообразно определять расчетное давление разрушения с запасом не менее 5% по отношению к минимально допустимому давлению разрушения, величина которого определяется нормативно коэффициентом безопасности (запасом прочности).

Если баллон не разрушился во время выдержки при минимально допустимом давлении разрушения, близком к расчетному давлению разрушения, снимают давление и сливают воду из баллона.

Возможно измерение объема вытесненной из баллона жидкости (по разности веса весовой емкости 4 пустой и с вытесненной жидкостью) как для промежуточных точек понижающегося давления (0,5 рабочего; 0,4; 0,3; 0,1 и 0), так и после снятия нагрузки. А также возможно взвешивание баллона 11 до и после нагрузки минимально допустимым давлением разрушения.

При необходимости определения (осколочный, безосколочный) характера и места разрушения баллона можно снова нагрузить баллон внутренним давлением до разрушения, контролируя уровень давления по манометрам (без промежуточных остановок и без ограничения скорости нагружения).

Если баллон не разрушился при достижении минимально допустимого давления разрушения, то его принимают за эталонный и считают, что он и вся партия успешно прошли испытания на разрушение, и что величина давления фактического разрушения и величина требуемого Правилами давления разрушения близки (5-10%), и баллоны контролируемой партии спроектированы и изготовлены практически оптимально, без значительного излишнего запаса, влекущего за собой увеличение массы и стоимости баллона.

Полученные при испытаниях на разрушение измерения на эталонном баллоне, в частности график зависимости «приращение вместимости от внутреннего давления нагружения», принимают в качестве допустимых для принятия решения о работоспособности (о допуске в эксплуатацию) всех остальных баллонов партии.

Сравнивают график каждого контролируемого металлопластикового баллона партии с допустимым, полученным на эталонном баллоне.

Если у какого-то контролируемого баллона партии график приращения вместимости ΔVн имеет отклонение в большую сторону (приращение вместимости более интенсивное), то делают вывод, что технические параметры контролируемого металлопластикового баллона хуже, чем у эталонного, который подвергался испытанию на разрушение. Т.е. такой баллон может не иметь необходимый запас по прочности 2,4 рабочего давления и подлежит выбраковке или дальнейшим испытаниям и исследованиям по специальной программе, либо может быть допущен к эксплуатации с меньшим рабочим давлением.

Если у контролируемого баллона партии приращение вместимости такое же или менее интенсивное, чем у эталонного, то делают вывод о возможности допуска контролируемого металлопластикового баллона к эксплуатации.

Благодаря тому что о приращении вместимости баллона при его нагружении судят по нескольким измеренным точкам на графике, уменьшается риск случайных показаний, и тем самым обеспечивается высокая достоверность информации о техническом состоянии баллона, и уменьшается риск случайных показаний.

При этом допустимым превышением приращения вместимости считается превышение в пределах точности измерения. Для гидравлических испытаний по Правилам применяют манометры с точностью 1,5. Т.е. погрешность измерений не должна превышать 1,5%. К примеру, для металлопластиковых малолитражных баллонов БК-32 допустимое приращение вместимости при пробном давлении не должно превышать 5% от вместимости баллона до гидравлических испытаний. Если баллон имеет вместимость до гидроиспытаний 4,0 литра, то допустимое приращение вместимости при пробном давлении не должно превышать 200 миллилитров +1,5% или 3 миллилитра.

Если первый отобранный баллон не выдержал испытания минимально допустимым давлением разрушения, то есть разрушился при этом или меньшем давлении, то отбирают второй баллон и повторяют на нем гидравлические испытания на разрушение. Если второй отобранный баллон выдерживает нужное минимальное давление разрушения, то его принимают в качестве эталонного, а измеренные для него параметры - в качестве допустимых для всех остальных контролируемых баллонов партии.

В случае, если и второй баллон не выдерживает нужное минимальное давление разрушения - то всю партию баллонов бракуют (или переводят на пониженное рабочее давление) и дальнейшую приемку вновь изготавливаемых баллонов приостанавливают до выяснения и устранения причин брака.

Измерения, полученные для каждого баллона при приемо-сдаточных гидравлических испытаниях и данные повторного нагружения пробным давлением эталонного баллона, заносят в сопроводительную документацию вновь изготовленного контролируемого баллона, и их принимают за допустимые при освидетельствовании этого баллона в процессе его эксплуатации.

В сопроводительную документацию каждого контролируемого баллона записывают два графика: первый, это график, полученный при нагружении данного баллона до пробного давления при гидравлических испытаниях, второй - график, построенный по результатам измерений на эталонном баллоне партии при испытаниях на разрушение.

Второй график показывает влияние (либо отсутствие влияния) повторного нагружения баллона пробным давлением, другими словами, является имитацией технического освидетельствования.

При этом измеренный график зависимости объема закачанной жидкости от внутреннего давления нагружения для 4 значений давления, а именно: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении, является определяющим для окончательной оценки результатов очередного технического освидетельствования баллонов в период эксплуатации, так как он может незначительно отличаться от первого нагружения пробным давлением из-за влияния пластического деформирования лейнера при первом нагружении. Т.е. при повторных (последующих) нагружениях баллона рабочим, а иногда даже пробным давлением, пластические деформации в лейнере уже могут и не происходить, а в некоторых конструкциях практически исключены.

При освидетельствовании металлопластиковых баллонов проводят гидравлические испытания по описанной выше схеме, нагружая металлопластиковый баллон до пробного давления.

Если измеренные при освидетельствовании параметры баллона меняются в худшую сторону по сравнению с допустимыми (измеренными при приемо-сдаточных гидравлических испытаниях и записанными в сопроводительную документацию баллона), то баллоны бракуют. Можно определить критерии перевода баллонов на более низкое давление. Но для этого нужно изготовить баллоны-эталоны на более низкое рабочее давление (например, не на 300, а на 250 кгс/см2) и нагружать нагрузками из расчета, что рабочее давление не уменьшилось (300 кгс/см2 - рабочее, 450 - пробное и т.д.). Тогда получим набор более высоких VΔ, и, если у баллона, находящегося в эксплуатации и поступившего для освидетельствования, полученные ΔV не будут больше, чем у баллона, рассчитанного на 250 кгс/см2, то можно будет разрешить заправлять их на 250 кгс/см2.

Если данные, полученные при приемо-сдаточных испытаниях, записать на микрокассету (электронный чип) или, например, наносить как штрихкод на товарах и крепить ее на баллоне, то при техническом освидетельствовании можно сразу вводить всю необходимую информацию в специальную компьютерную программу. Полученные результаты технического освидетельствования автоматически сравниваются с данными приемосдаточных испытаний, и, если все в порядке, компьютер распечатывает новый чип с новыми данными. Если нет - то новый чип не распечатывается, и баллон будет считаться не пригодным для дальнейшей эксплуатации.

1. Способ контроля работоспособности металлопластикового баллона, включающий сравнение значений измеренного на контролируемом металлопластиковом баллоне и допустимого для него параметра, характеризующего техническое состояние баллона, отличающийся тем, что указанным параметром является приращение вместимости металлопластикового баллона под воздействием увеличивающегося внутреннего давления, которое измеряют по объему жидкости, закачиваемой в металлопластиковый баллон в процессе повышения внутреннего давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что у контролируемого металлопластикового баллона измеряют объем закаченной жидкости, по крайней мере, для следующих значений внутреннего давления: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что контролируемый металлопластиковый баллон выдерживают в течение непродолжительного времени при достижении пробного давления, в течение которого контролируют изменение его вместимости.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют изменение вместимости контролируемого металлопластикового баллона после снятия нагрузки пробным давлением путем сравнения веса контролируемого металлопластикового баллона до нагружения до пробного давления и после снятия этой нагрузки и по полученным значениям судят о состоянии внутренней металлической оболочки контролируемого металлопластикового баллона.

5. Способ по 4, отличающийся тем, что при снятии нагрузки измеряют объем вытесненной из контролируемого металлопластикового баллона жидкости при снижении давления для следующих значений давления: 0,5; 0,4; 0,3; 0,1 рабочего и 0.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при контроле вновь изготовленного баллона в качестве допустимых значений принимают значения параметров, измеренные на имеющем требуемый запас прочности эталонном металлопластиковом баллоне, в качестве которого принимают металлопластиковый баллон, однотипный с контролируемым, который не разрушился при нагружении внутренним давлением с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что у эталонного металлопластикового баллона значения объема закаченной жидкости при повышении давления измеряют, по крайней мере, для следующих значений внутреннего давления: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении, при давлении с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что эталонный металлопластиковый баллон выдерживают при давлении с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему, в течение которого контролируют изменение его вместимости.

9. Способ по пп.1-8, отличающийся тем, что для каждого контролируемого металлопластикового баллона параметры, измеренные при гидравлических испытаниях на этапе его изготовления, и параметры эталонного для него баллона заносят в техническую документацию контролируемого баллона, при этом указанные записанные параметры принимают за допустимые при освидетельствовании этого баллона в процессе его эксплуатации.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что контроль технического состояния вновь изготовленного металлопластикового баллона производят при гидравлических испытаниях на этапе изготовления металлопластиковых баллонов, контроль баллонов осуществляют партиями, в которые включают однотипные баллоны, при этом каждый контролируемый баллон партии нагружают до пробного давления, измеряя объем закаченной жидкости для 4 точек внутреннего давления: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении, выбирают из партии, по крайней мере, один эталонный баллон, который нагружают до давления с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему, измеряя объем закачиваемой жидкости для 5 точек внутреннего давления: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении, при давлении с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему, при этом, если указанный эталонный металлопластиковый баллон не разрушился при достижения давления с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему, измеренные у эталонного баллона значения приращения вместимости принимают за допустимые, с которыми сравнивают измеренные значения приращения вместимости каждого изготовленного баллона данной партии.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что каждый контролируемый металлопластиковый баллон партии выдерживают в течение непродолжительного времени при достижении пробного давления, а эталонный металлопластиковый баллон выдерживают при давлении с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему, в течение которого контролируют изменение его вместимости.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что для каждого металлопластикового баллона партии определяют изменение его вместимости после нагружения пробным давлением путем его взвешивания до нагружения и после снятия нагрузки.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что при снятии нагрузки измеряют объем вытесняемой из баллона жидкости при снижении давления для следующих значений давления: 0,5; 0,4; 0,3; 0,1 рабочего и 0.

14. Способ по пп.10-13, отличающийся тем, что для каждого контролируемого металлопластикового баллона параметры, измеренные при гидравлических испытаниях на этапе его изготовления, и параметры эталонного для него баллона заносят в техническую документацию контролируемого баллона, при этом указанные записанные параметры принимают за допустимые при освидетельствовании этого баллона в процессе его эксплуатации.

15. Установка для контроля технического состояния металлопластикового баллона, включающая резервуар для воды, мерную емкость, гидравлический насос, манометр, систему трубопроводов с вентилями и средством соединения трубопровода с металлопластиковым баллоном, соединяющим указанные устройства и выполненным с возможностью подключения металлопластикового баллона, отличающаяся тем, что мерная емкость снабжена средством измерения объема жидкости, закачиваемой в контролируемый металлопластиковый баллон, первый трубопровод соединяет резервуар, гидравлический насос, мерную емкость, окружающую среду, при этом на первом трубопроводе между резервуаром, гидравлическим насосом и мерной емкостью установлен трехходовой вентиль, а после резервуара и мерной емкости установлены запорные вентили, второй трубопровод соединяет последовательно гидравлический насос, средство соединения с металлопластиковым баллоном, манометр и окружающую среду, при этом после гидравлического насоса и манометра на втором трубопроводе установлены запорные вентили.

16. Установка по п.15, отличающаяся тем, что указанное средство измерения объема жидкости, закачиваемой в контролируемый металлопластиковый баллон, выполнено в виде градуировочной шкалы на мерной емкости.

17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что градуировочная шкала выполнена таким образом, чтобы обеспечивать точность измерений не менее 1,5%.

18. Установка по п.15, отличающаяся тем, что на выходе второго трубопровода установлена емкость, снабженная средством для ее взвешивания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области газовой аппаратуры, а именно к металлокомпозитным баллонам высокого давления, используемым, в частности, в портативных кислородных дыхательных аппаратах альпинистов, спасателей, в переносных изделиях криогенной и противопожарной техники, системах газообеспечения и других отраслях.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении корпусов, контейнеров, емкостей, баллонов давления (далее емкости) из композиционного материала (КМ).

Изобретение относится к области производства армированных оболочек высокого давления и может быть использовано для создания изделий сложной геометрической формы с высоким коэффициентом весового совершенства, т.е.

Изобретение относится к области производства баллонов высокого давления, которые могут быть использованы для хранения сжатых и сжиженных газов в системах пожаротушения, дыхательных аппаратах и т.д.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству композитных баллонов высокого давления, используемых в основном для хранения и транспортировки сжатых и сжиженных газов.

Изобретение относится к армированным разнополюсным оболочкам из композиционных материалов для высокого давления, используемым в качестве несущих корпусных конструкций для обеспечения надежного функционирования в условиях воздействия высокого внутреннего давления и других внутренних факторов рабочей среды.

Изобретение относится к производству сосудов высокого давления способом намотки армирующего материала и может быть использовано в машиностроении. .

Изобретение относится к производству пластмассовых емкостей высокого давления. .

Изобретение относится к области газовой аппаратуры, а именно к металлокомпозитным баллонам высокого давления, используемым, в частности, в портативных кислородных дыхательных аппаратах альпинистов, спасателей, в переносных изделиях криогенной и противопожарной техники, системах газообеспечения и других отраслях.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении корпусов, контейнеров, емкостей, баллонов давления (далее емкости) из композиционного материала (КМ).

Изобретение относится к области газовой аппаратуры, а именно к металлокомпозитным баллонам высокого давления, используемым, в частности, в портативных кислородных дыхательных аппаратах альпинистов, спасателей, в переносных изделиях криогенной и противопожарной техники, системах газообеспечения и других отраслях.

Изобретение относится к области газовой аппаратуры, а именно к металлокомпозитным баллонам высокого давления, используемым, в частности, в портативных кислородных дыхательных аппаратах альпинистов, спасателей, в переносных изделиях криогенной и противопожарной техники, системах газообеспечения, автомобильной промышленности и других отраслях.

Изобретение относится к области газовой аппаратуры и может быть использовано в газовой, авиационной, судостроительной, автомобильной и смежных с ними отраслях промышленности, где применяются композитные баллоны высокого давления (ВД), наполненные сжатым или сжиженным газом.

Изобретение относится к несущим корпусным конструкциям, функционирующим в условиях знакопеременных осевых нагрузок, крутящих и изгибающих моментов, а также высокого внутреннего и/или внешнего давления.

Изобретение относится к баллонам для хранения и транспортировки газов и жидкостей под давлением. .
Наверх