Способ подготовки к эксплуатации пневмоблока высокого давления

Изобретение относится к наполнению сосудов высокого давления газами в сжатом состоянии с измерением степени утечки газа и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, производящих и эксплуатирующих изделия и объекты с заряженными баллонами высокого давления. В состав рабочего газа при зарядке баллона пневмоблока вводят гелий в количестве, определяемом его парциальным давлением в баллоне, контроль герметичности пневмоблока осуществляют после зарядки баллона рабочим газом, путем измерения течи гелия масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем, и в эксплуатацию отдают пневмоблоки, течь гелия из которых не превышает допустимой величины. Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является упрощение эксплуатации пневмоблока и увеличение надежности сохранения его работоспособности при длительной эксплуатации. 2 ил.

 

Изобретение относится к наполнению сосудов высокого давления газами в сжатом состоянии с измерением степени утечки газа.

Известен способ подготовки к эксплуатации блока (пневмоблока) высокого давления, патент РФ №24444, включающий стыковку источника рабочего газа высокого давления с зарядным краном баллона пневмоблока, открытие зарядного крана, подачу рабочего газа в баллон от источника высокого давления, контроль давления зарядки баллона, герметизацию зарядного крана после зарядки баллона до заданного давления, отстыковку источника рабочего газа высокого давления и контроль герметичности пневмоблока путем его взвешивания и записью контрольного веса в паспорт пневмоблока, повторного взвешивания через промежуток времени и, при необходимости, дозаправку (дозарядку) баллона рабочим газом высокого давления.

Существенными признаками предлагаемого способа, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: способ подготовки к эксплуатации блока высокого давления включающий подстыковку магистрали подачи рабочего газа от источника высокого давления к зарядному крану баллона пневмоблока, открытие зарядного крана и задействование подачи рабочего газа от источника высокого давления, контроль давления зарядки баллона, отключение подачи рабочего газа от источника высокого давления и закрытие зарядного крана после зарядки баллона до заданного давления, отстыковку от зарядного крана магистрали подачи рабочего газа от источника высокого давления и контроль герметичности пневмоблока.

После подготовки пневмоблока высокого давления известным способом в период эксплуатации объекта, использующего пневмоблок, необходим контроль его герметичности и дозаправка рабочим газом, при необходимости, что усложняет эксплуатацию объектов, особенно, одноразовых объектов, например, беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), хранящихся в течение 10-15 лет в состоянии постоянной готовности к применению. Кроме того, многократное открытие и закрытие зарядного крана увеличивает величину течи рабочего газа из него, что уменьшает надежность сохранения пневмоблока в рабочем состоянии в межконтрольный период.

Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является упрощение эксплуатации пневмоблока и увеличение надежности сохранения его работоспособности при длительной эксплуатации.

Для решения поставленной задачи в способе подготовки к эксплуатации пневмоблока высокого давления, включающем подстыковку магистрали подачи рабочего газа от источника высокого давления к зарядному крану баллона пневмоблока, открытие зарядного крана и задействование подачи рабочего газа от источника высокого давления, контроль давления зарядки баллона, отключение подачи рабочего газа от источника высокого давления и закрытие зарядного крана после зарядки баллона до заданного давления, отстыковку от зарядного крана магистрали подачи рабочего газа от источника высокого давления и контроль герметичности пневмоблока, в состав рабочего газа при зарядке баллона пневмоблока вводят гелий в количестве, определяемом его парциальным давлением в баллоне по соотношению РНе=(0,001…1,0)·Рзар,

где Рзарраб.+ΔРут. - давление зарядки баллона;

Рраб. - давление рабочего газа в баллоне, необходимое для обеспечения работоспособности пневмоблока;

ΔРут. - допустимые потери давления в баллоне из-за утечек рабочего газа за время хранения в течение назначенного срока службы, контроль герметичности пневмоблока осуществляют после зарядки баллона рабочим газом путем измерения течи гелия масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем и в эксплуатацию отдают пневмоблоки, течь гелия из которых не превышает величины QHe=ΔРут.·РНе·V/(Рзар.·τ),

где V - объем баллона пневмоблока;

τ - продолжительность назначенного срока службы.

Отличительными признаками предлагаемого способа подготовки к эксплуатации пневмоблока высокого давления является то, что в состав рабочего газа при зарядке баллона пневмоблока вводят гелий в количестве, определяемом его парциальным давлением в баллоне по соотношению РНе=(0,001…1,0)·Рзар,

где Рзарраб.+ΔРут. - давление зарядки баллона;

Рраб. - давление рабочего газа в баллоне, необходимое для обеспечения работоспособности пневмоблока;

ΔРут. - допустимые потери давления в баллоне из-за утечек рабочего газа за время хранения в течение назначенного срока службы, контроль герметичности пневмоблока осуществляют после зарядки баллона рабочим газом путем измерения течи гелия масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем и в эксплуатацию отдают пневмоблоки, течь гелия из которых не превышает величины

QHe=ΔРут.Не·V/(Рзар.·τ),

где V - объем баллона пневмоблока;

τ - продолжительность назначенного срока службы.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат: упрощается эксплуатация пневмоблока, увеличивается надежность сохранения его работоспособности, повышается качество изготавливаемых пневмоблоков высокого давления.

Предложенное техническое решение может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, производящих и эксплуатирующих изделия и объекты с заряженными баллонами высокого давления. Наиболее актуально применение технического решения на БПЛА, хранящихся длительное время в состоянии постоянной готовности к применению, в его системах подачи топлива, запуска двигателя, охлаждения агрегатов, наддува избыточным давлением тонкостенных оболочек конструкции БПЛА для обеспечения их прочности в полете.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена часть системы для подготовки к эксплуатации пневмоблока высокого давления при его зарядке рабочим газом.

На фиг.2 представлена часть системы для подготовки к эксплуатации пневмоблока высокого давления при контроле его герметичности.

Представленная на фиг.1 и фиг.2 система для подготовки к эксплуатации пневмоблока высокого давления, включает пневмоблок, содержащий баллон 1 высокого давления, сообщенный с зарядным краном 2 и с магистралью 3 подачи рабочего газа потребителю, снабженной устройством 4 герметизации, источник 5 гелия (Не) избыточного давления с устройством 6 его задействования и магистралью 7 подачи гелия, снабженной устройством 8 измерения давления и выполненной с возможностью сообщения с зарядным краном 2, источник 9 рабочего газа (например, воздух или азот - N2) высокого давления с устройством 10 его задействования и магистралью 11 подачи рабочего газа, снабженной устройством 12 измерения давления и выполненной с возможностью сообщения с зарядным краном 2. Возможность сообщения с зарядным краном 2 обеспечивается для магистрали 11 разъемным резьбовым соединением, а для магистрали 7 - ее подключением к магистрали 11 через вентиль 13. Система также включает накопительную емкость 14 для течи из пневмоблока, масс-спектрометрический гелиевый течеискатель 15, снабженный линией 16 отбора пробы со щупом 17 с иглой 18 Льюера для прохода в полость накопительной емкости 14 и вакуумным насосом 19, сообщенным линией 20 с линией 16 отбора пробы через вентиль 21. Накопительная емкость 14 снабжена окном 22 для прохода пневмоблока и устройством 23 герметизации окна 22, а также горловиной 24 с пробкой 25 для введения ее в полость иглы 18 Льюера. Площадь свободной поверхности накопительной емкости 14 после герметизации ее окна 22 устройством 23 превышает площадь наружной поверхности пневмоблока, при этом система содержит шприц 26 тарированного объема с иглой 27 для введения в полость накопительной емкости 14 воздуха. Накопительная емкость снабжена демпфирующей платформой 28 для установки пневмоблока.

Способ реализуется следующим образом. Открывается зарядный кран 2, вентиль 13 и задействуется устройство 6, при этом гелий по магистралям 7 и 11 через зарядный кран 2 поступает в полость баллона 1, повышая в ней давление гелия, которое контролируется по устройству 8 измерения давления. После зарядки баллона 1 до определенного давления, в соответствии с величиной контролируемой течи гелия, отключается устройство 6, закрывается вентиль 13, и задействуется устройство 10, при этом рабочий газ из источника 9 по магистрали 11 через открытый зарядный кран 2 поступает в полость баллона 1, повышая в ней давление смеси рабочего газа и гелия от величины давления зарядки гелием до величины давления зарядки баллона 1, необходимой для обеспечения работоспособности пневмоблока на объекте эксплуатации, которое контролируется по устройству 12, после чего устройство 10 отключается. В случае быстрой зарядки баллона 1 температура газа в нем и его конструкции при зарядке повышается и после остывания давление в баллоне 1 снижается, после чего аналогично производится дозарядка баллона 1 рабочим газом до необходимого значения давления зарядки. Далее закрывается зарядный кран 2, от него отстыковывается магистраль 11 и пневмоблок через окно 22 размещается на демпфирующей платформе 28 в полости накопительной емкости 14, закрывается устрйоство 23, игла 18 щупа 17 вводится через пробку 25 горловины 24 в полость накопительной емкости 14, открывается вентиль 21 и включается вакуумный насос 19. Происходит откачка воздуха из накопительной емкости 14 до обжатия тонким эластичным материалом конструкции пневмоблока. При полной откачке воздуха (полного обжатия конструкции пневмоблока) в полость накопительной емкости 14 посредством шприца 26, после введения его иглы 27 через пробку 25, вводится объем воздуха, необходимый для обеспечения измерения течи гелия из пневмоблока гелиевым течеискателем 15. Далее производится выдержка для накопления концентрации гелия в воздухе, находящемся в полости накопительной емкости 14, после чего масс-спектрометрический гелиевый течеискатель, настроенный по контрольной течи (на чертежах не показана) определяет величину течи из пневмоблока. Благодаря тому, что масс-спектрометрические гелиевые промышленные течеискатели, например, ПТИ-6, ПТИ-7, способы определить течи порядка 10-5÷10-4 литр·мкм рт.ст./сек появилась возможность гарантировать приемлемую величину утечек газа из баллона 1 пневмоблока (ΔРут.) на которую надо перезарядить баллон 1 над величиной необходимого для обеспечения работоспособности пневмоблока давления (Рраб.) и определить давление зарядки баллона 1 рабочим газом, как

Рзар.·Рраб.+ΔРут.

Минимальное давление зарядки гелия в баллоне 1 определено как РНе=0,001·Рзар, поскольку при меньшей величине Рне объем воздуха в накопительной емкости 14 для обеспечения приемлемого времени контроля течи гелия течеискателем 15 значительно уменьшается, соответственно, увеличивается погрешность его определения и погрешность контроля течи, а для приемлемых величин объемов воздуха время определения течи недопустимо увеличивается. Максимальная величина давления зарядки гелия РНе=1,0 Рзар. соответствует случаю, когда рабочим газом пневмоблока является гелий. Средняя величина утечки смеси газа из баллона 1 за время эксплуатации Q=ΔРут.·V/τ, где V - объем баллона 1; τ - продолжительность назначенного срока службы. Величина утечки гелия (QНе) составляет часть общей утечки (Q), пропорциональную отношению давления РНезар., то есть контролируемая течеискателем течь, гарантирующая не превышение падения давления в баллоне 1 пневмоблока более чем на величину ΔРут., составляет QHe=Q·РНезар.=ΔРут.·РНе·/(Рзар.·τ). Таким образом, благодаря частичной или полной зарядке баллона 1 гелием и контролю утечек газа из пневмоблока масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем 15, путем контроля суммарной течи гелия (через зарядный кран 2, сварные швы пневмоблока, стенки баллона 1) с использованием накопительной емкости 14, выполненной из тонкостенного эластичного материала, обеспечивается определение потерь давления в баллоне 1 за полное время назначенного срока службы и гарантируется обеспечение работоспособности пневмоблока на объекте в течение назначенного срока службы, без контроля давления в баллоне 1 и его дозарядок рабочим газом. Благодаря наличию демпфирующей платформы 28, а также горловины 24 с пробкой 25 тонкостенная эластичная ткань накопительной емкости 14 при загрузке пневмоблока через окно 22 и при контроле течи гелия с введением игл 18 и 27 в полость емкости 14 не повреждается, что увеличивает срок ее службы. Расчетом подтверждено, для баллона с объемом полости V=0,35 литра; Рзар.=162,5 кГс/см2 при температуре t=20°С; ΔРут.=16 кГс/см2; τ=12 лет, определено:

- время контроля герметичности 9 минут;

- для парциального давления гелия РНе=1 кГс/см2 в баллоне 1 объем воздуха накопительной емкости 14 составляет 50 см3, контролируемая течеискателем 15 течь гелия - QНе=7·10-5 мкм рт.ст.·литр/сек;

- для парциального давления гелия РНе=10 кГс/см2 в баллоне 1 объем воздуха накопительной емкости 14 составляет 500 см3, контролируемая течеискателем 15 течь гелия - QHe=7·10-4 мкм рт.ст.·литр/сек.

Способ подготовки к эксплуатации пневмоблока высокого давления, включающий подстыковку магистрали подачи рабочего газа от источника высокого давления к зарядному крану баллона пневмоблока, открытие зарядного крана и задействование подачи рабочего газа от источника высокого давления, контроль давления зарядки баллона, отключение подачи рабочего газа от источника высокого давления и закрытие зарядного крана после зарядки баллона до заданного давления, отстыковку от зарядного крана магистрали подачи рабочего газа от источника высокого давления и контроль герметичности пневмоблока, отличающийся тем, что в состав рабочего газа при зарядке баллона пневмоблока вводят гелий в количестве, определяемом его парциальным давлением в баллоне по соотношению РНе=(0,001…1,0)·Рзар,
где Рзарраб+ΔРут - давление зарядки баллона;
Рраб - давление рабочего газа в баллоне, необходимое для обеспечения работоспособности пневмоблока;
ΔРут - допустимые потери давления в баллоне из-за утечек рабочего газа за время хранения в течение назначенного срока службы; контроль герметичности пневмоблока осуществляют после зарядки баллона рабочим газом путем измерения течи гелия масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем, и в эксплуатацию отдают пневмоблоки, течь гелия из которых не превышает величины
QHe=ΔPут·PHe·V/(Pзар·τ),
где V - объем баллона пневмоблока;
τ - продолжительность назначенного срока службы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам проверки качества герметизации транспортного средства при подготовке его к преодолению водной преграды по дну.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано во многих отраслях промышленности, связанных с использованием газообразных материалов, таких как газ или пар.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при испытаниях на герметичность систем ракетно-космической техники, содержащих в процессе штатной эксплуатации в ампулизированном состоянии рабочие жидкости, а также может найти применение в тех областях техники, где предъявляются высокие требования к надежности изделий по параметру «герметичность».

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к области испытательной техники по проверке герметичности полых изделий и направлено на повышение качества их испытаний для повышения надежности при эксплуатации.
Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для применения в космической отрасли при испытании космических аппаратов (КА), а также может быть использовано в атомной, химической промышленности, в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в электронной, атомной промышленности, в машиностроении, где испытания изделий связаны с высокими требованиями по герметичности.

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на обеспечение максимально возможной точности и без значительных расходов определения воздухонепроницаемости замкнутого пространства.

Изобретение относится к области контроля герметичности оборудования, разгерметизация которого сопровождается появлением водорода в контролируемой среде и может использоваться преимущественно на атомных энергетических установках с реакторами на быстрых нейтронах для контроля нарушения межконтурной плотности парогенераторов натрий-вода.

Изобретение относится к области испытательной и контрольной техники и предназначено для настройки систем течеискания, калибровка которых осуществляется пузырьковым методом и которые могут быть использованы в любых отраслях промышленности в качестве имитаторов течи, контрольной течи, эталона течи, а также в качестве стандартного образца предприятия.

Изобретение относится к средствам подачи водорода в топливную систему автомобилей. .

Изобретение относится к топливно-энергетическому комплексу. .

Изобретение относится к эксплуатации сосудов, применяемых в производстве, переработке, накоплении, транспортировании и использовании сжатых и сжиженных газов различного назначения, во всех отраслях промышленности, техники и хозяйства.

Изобретение относится к области хранения и заправки автотранспорта. .

Изобретение относится к компрессионным установкам и может быть использовано в химической, нефтегазовой и газовой промышленности, а также в энергетических установках, где используются сжатые газы.

Изобретение относится к области техники низких, высоких и сверхвысоких давлений и может быть использовано при разработке, изготовлении, испытаниях и эксплуатации компрессоров, трубопроводов, баллонов и прочих емкостей и сосудов, работающих под давлением.

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к способам ликвидации подземных хранилищ газа. Способ включает отбор активного объема газа и последующий отбор буферного объема газа. Буферный объем газа отбирают до полного его вытеснения углекислым газом или азотом, закачку которых производят при поддержании постоянного избыточного давления. Отбор буферного объема газа осуществляют стационарными газоперекачивающими агрегатами хранилища, а одновременную закачку углекислого газа или азота - передвижными компрессорными установками. Технический результат заключается в исключении взрывопожароопасности ликвидированного ПХГ и оседания земной поверхности над ПХГ при минимизации капитальных затрат. 1 ил.

Изобретение относится к наполнению сосудов высокого давления газами в сжатом состоянии с измерением степени утечки газа и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, производящих и эксплуатирующих изделия и объекты с заряженными баллонами высокого давления. В состав рабочего газа при зарядке баллона пневмоблока вводят гелий в количестве, определяемом его парциальным давлением в баллоне, контроль герметичности пневмоблока осуществляют после зарядки баллона рабочим газом, путем измерения течи гелия масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем, и в эксплуатацию отдают пневмоблоки, течь гелия из которых не превышает допустимой величины. Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является упрощение эксплуатации пневмоблока и увеличение надежности сохранения его работоспособности при длительной эксплуатации. 2 ил.

Наверх