Способ защиты полых изделий от превышения заданного уровня внутреннего избыточного давления газа


 


Владельцы патента RU 2561786:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") (RU)

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для ресурсных испытаний фюзеляжей летательных аппаратов нагрузками, создаваемыми внутренним избыточным давлением сжатого воздуха. Техническим результатом изобретения является многократное снижение конструктивных размеров предохранительных устройств, повышение точности их срабатывания и гибкости перестройки задаваемой величины давления срабатывания. Гидрозатвор, входящий в состав предохранительных устройств, отделяют от основного канала сброса газа из полого изделия в атмосферу и используют его только в качестве задатчика уровня срабатывания предохранительного устройства, создавая им необходимое силовое прижатие запорного органа к седлу предохранительного клапана. 1 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к методам защиты от разрушения гермофюзеляжей летательных аппаратов при испытаниях их на прочность внутренним избыточным давлением.

Известен способ уравновешивания силы давления газов в замкнутом объеме весом груза. Этот способ применяется в грузовых предохранительных клапанах, например КПС-0,7. В этих клапанах сила давления газа при их срабатывании превышает вес запорного органа.

Недостатками такого способа построения предохранительных клапанов являются малая точность срабатывания, большая величина груза (т.е. громоздкость конструкции) при создании такого вида клапанов на большие проходные сечения диаметрами 200-600 мм и трудоемкость перестройки их работы с одного уровня давления на другой. Например, при диаметре седла 400 мм груз, давящий на затвор, при давлении срабатывания 0,65 атм должен быть весом 816 кг.

Широко известен способ уравновешивания силы давления газа в замкнутом объеме посредством силы сжатия пружины, настроенной на заданный уровень силы предельного давления газа. К этому классу клапанов, в частности, относятся предохранительные клапаны в системе кондиционирования воздуха на летательных аппаратах, например клапан предохранительный 4617 (см. «Руководство по технической эксплуатации 4617 РЭ»). Расход воздуха через этот клапан при избыточном давлении 0,95 кгс/см2 и температуре 20±10°C от 80 до 100 кг/ч.

Открытие клапана происходит при давлении (0,95+0,05) кг/см2, закрытие (0,95-0,05) кг/см2. Погрешность в давлении открытия клапана в переводе на высоту водяного столба составляет 500 мм.

Недостатком указанного способа является невысокая точность из-за зависимости жесткости пружин от температуры и изменения усилия при ее сжатии. Из вышеприведенного примера видно, что погрешность срабатывания превышает 5%.

Технология испытаний гермофюзеляжей современных крупногабаритных самолетов требует наличия в составе стендового оборудования предохранительных устройств с большими проходными сечениями для обеспечения безопасности испытаний в случае возникновения аварийных ситуаций в линиях подачи сжатого воздуха в фюзеляж. Необходимый диапазон расходов воздуха через предохранительные клапаны при наземных испытаниях различных типов гермофюзеляжей находится в диапазоне от 600 до 6000 кг/час, при перепаде давления на клапанах от 0,6 до 0,95 кг/см, т.е. минимум в десятки раз превышает возможности штатного оборудования летательных аппаратов и промышленных клапанов пружинного типа, что практически исключает их применение в системах наддува гермофюзеляжей при испытаниях.

Наиболее близким к предложенному способу является способ защиты полых изделий от превышения заданной величины избыточного давления посредством применения гидрозатвора, т.е. давление газа в замкнутом объеме ограничивают высотой столба жидкости в запорном органе предохранительного устройства.

Такой способ защиты используют в системе пневматического нагружения фюзеляжа летательного аппарата, описанной в патенте РФ №2416075, МПК G01M, 5/00, «Установка для нагружения сжатым воздухом гермофюзеляжа летательного аппарата при испытании на выносливость». В этой установке для защиты фюзеляжа от перегрузки внутренним избыточным давлением сжатого воздуха установлен гидрозатвор. Герметичный бак этого гидрозатвора, заполненный водой, связывают трубопроводом с фюзеляжем, а уровень срабатывания гидрозатвора задают высотой мерной трубы, входящей в его состав. Увеличением давления в гермофюзеляже воду из герметичного бака выдавливают в мерную трубу. При программной величине давления в гермофюзеляже уровень воды в мерной трубе не достигает ее верхнего конца. Если в случае аварийной ситуации давление в гермофюзеляже вырастет выше программного и оно выдавит воду до верхнего конца мерной трубы и выплеснет ее из гидрозатвора, гермофюзеляж будет соединен с атмосферой. Давление в гермофюзеляже упадет. Диаметры мерной трубы и трубопровода в зависимости от размеров испытуемых изделий достигают 200÷600 мм.

Достоинством гидрозатвора является высокая точность его срабатывания, значительно большая, чем 500 мм водяного столба.

Недостатками этого способа являются необходимость конструктивной громоздкости гидрозатворов, большого количества потребной воды и трудоемкость перестройки с одного уровня срабатывания на другой.

Причиной указанных недостатков является совмещение в водяном столбе гидрозатвора двух функций, а именно функции запорного органа предохранительного устройства и функции задатчика величины давления срабатывания предохранительного устройства. В предлагаемом изобретении эти функции разделяются.

Техническим результатом предлагаемого способа является многократное снижение конструктивных размеров предохранительных устройств, построенных с его использованием, при сохранении высокой точности срабатывания за счет разделения указанных выше функций, гибкость перестройки с одного уровня срабатывания на другой.

Данный технический результат достигается тем, что известный способ защиты полых изделий от превышения заданного уровня внутреннего избыточного давления газа, основанный на задании величины давления срабатывания предохранительного устройства высотой столба жидкости в гидрозатворе, изменяют так, что гидрозатвор отделяют от основного канала сброса газа из полого изделия в атмосферу, для этого столб жидкости гидрозатвора располагают в гибком шланге и обеспечивают передачу гидростатического давления столба жидкости в специальную герметичную полость, которую создают из крышки корпуса предохранительного устройства и его запорного органа, вмонтированного в гибкую мембрану, при этом через трубку и обратный клапан малого проходного сечения обеспечивают подачу газа с входа предохранительного устройства в специальную герметичную полость, гибкий шланг располагают у мерной шкалы, по которой устанавливают уровень давления срабатывания гидрозатвора, при превышении заданного уровня давления посредством срабатывания гидрозатвора снижают давление в специальной герметичной полости, в результате чего открывают запорный орган и соединяют вход предохранительного устройства, а тем самым и внутренний объем полого изделия, с атмосферой.

Для пояснения предлагаемого способа на фиг. 1 приведена схема устройства, его реализующего.

Устройство состоит из корпуса предохранительного клапана 1, крышки 2, запорного органа 3, вмонтированного в мембрану 4, гибкого шланга 5, мерной шкалы 6, трубки 7 и обратного клапана 8 малого проходного сечения.

Реализуется способ следующим образом: в специальную герметичную полость, которую создают из крышки 2, запорного органа 3 и мембраны 4, через гибкий шланг 5 небольшого сечения (⌀25÷30 мм) заливают воду. Верхний конец гибкого шланга 5 располагают на требуемой высоте в соответствии с отметками на мерной шкале 6. Через вход в корпусе 1 предохранительного устройства подают газ из полого изделия (гермофюзеляжа). По трубке 7 через обратный клапан 8 газ подают в специальную камеру и вытесняют воду в гибкий шланг 5. При этом запорный орган 3 из-за разности площадей сверху и снизу сильнее прижимается к седлу. Поскольку элементом корпуса 1 предохранительного клапана, то газ из предохранительного клапана не может выйти в атмосферу. Давлением на входе в предохранительный клапан, превышающим давление водяного столба, определяемого высотой гибкого шланга, воду из гибкого шланга 5 и специальной камеры выплескивают, тем самым обеспечивают падение давления над запорным органом 3, и в силу разности давлений сверху и снизу запорного органа его открывают, в результате чего соединяют внутреннюю полость изделия, находящегося под давлением с атмосферой.

На основе предложенного способа был создан опытный образец предохранительного устройства, который был испытан в лабораторных условиях. Испытания подтвердили указанный в описании заявки технический результат.

Способ защиты полых изделий от превышения заданного уровня внутреннего избыточного давления газа, основанный на задании величины давления срабатывания высотой столба жидкости в гидрозатворе, отличающийся тем, что гидрозатвор отделяют от основного канала сброса газа из полого изделия в атмосферу, для этого столб жидкости гидрозатвора располагают в гибком шланге и обеспечивают передачу гидростатического давления столба жидкости в специальную герметичную полость, которую создают из крышки корпуса предохранительного устройства и его запорного органа, вмонтированного в гибкую мембрану, при этом через трубку и обратный клапан малого проходного сечения обеспечивают подачу газа с входа предохранительного устройства в специальную герметичную полость, гибкий шланг располагают у мерной шкалы, по которой устанавливают уровень давления срабатывания гидрозатвора, при превышении заданного уровня давления посредством срабатывания гидрозатвора снижают давление в специальной герметичной полости, в результате чего открывают запорный орган и соединяют вход предохранительного устройства, а тем самым и внутренний объем полого изделия с атмосферой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам испытания легких стальных опор на различные нагрузки. При реализации способа производят установку испытываемой конструкции в горизонтальное положение и закрепление на анкерной конструкции, установку блоков на испытываемой опоре и анкерной конструкции и соединение блоков тросом, одним концом закрепленным на анкерной конструкции, а другим - соединенным с силовым элементом.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для прочностных испытаний летательных аппаратов. Способ заключается в том, что для воспроизведения заданной программы знакопеременную нагрузку сжатия-растяжения прикладывают к одной из поверхностей испытываемой конструкции, например для консоли крыла - снизу.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний авиационных конструкций. Гидросистема включает электрогидравлический усилитель, блокирующие клапана с злектроуправлением, распределительные клапана с электроуправлением, сливные клапана, обратные клапана, ограничитель нагрузки, силовозбудитель и систему автоматического управления.

Область использования: стендовые испытания на прочность конструкций летательных аппаратов (ЛА), например обтекателей на внешнее давление при неравномерном нагреве. Сущность: нагреватель для стенда испытаний на прочность при неравномерном нагреве содержит гибкие поверхностные нагревательные элементы (НЭ) переменного сечения из токопроводящего материала и теплоизолирующую оболочку.

Изделие относится к области испытательной техники, в частности к устройствам для прочностных испытаний фюзеляжей летательных аппаратов. Стенд содержит систему циклических нагрузок сжатым воздухом, состоящую из источника сжатого воздуха, основного трубопровода подачи сжатого воздуха в фюзеляж с расположенным на нем входным большерасходным регулирующим клапаном, байпасного трубопровода, трубопровода сброса воздуха из фюзеляжа с расположенным на нем клапаном сброса, средствами защиты фюзеляжа от перегрузки избыточным давлением сжатого воздуха и устройством шумоглушения, а также средств автоматического программного управления, включающих в свой состав регулятор давления в фюзеляже и первый датчик давления.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам контроля состояния летательных аппаратов в процессе эксплуатации. Система контроля технического состояния конструкций летательного аппарата содержит датчики технического состояния лопастей винта вертолета или консолей крыла самолета и блок-регистратор, размещенный на их борту.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для прочностных испытаний летательных аппаратов. Установка содержит трубопроводы подачи и сброса воздуха с расположенными на них клапанами, а также средства автоматического программного управления этими клапанами.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, при аттестации, сертификации и исследовании продукции заводов, выпускающих трехниточные шпалы и шпалы с разной шириной колеи.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для ресурсных испытаний фюзеляжа циклическими нагрузками внутренним избыточным давлением сжатого воздуха.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к установкам для прочностных испытаний фюзеляжа летательных аппаратов на выносливость циклическим нагружением внутренним давлением сжатого воздуха.

Изобретение относится к системе и способу измерения усталости для механических деталей летательного аппарата, например самолета, а также к способу технического обслуживания летательного аппарата. Система измерения общего усталостного повреждения детали (7, 8, P, P', 9a, 6') летательного аппарата, подвергающейся механическим напряжениям, содержащая множество датчиков (Ci) напряжений, установленных на детали (7, 8, P, P', 9a, 6'), при этом каждый датчик выполнен с возможностью обнаружения заранее определенного порога (S(Ci)) механического напряжения и с возможностью выдачи сигнала (Si) данных, отражающего превышение этого порога (S(Ci)); система содержит средства (11) регистрации этих данных, и датчики (Ci) выполнены с возможностью обнаружения отличных друг от друга и дискретных порогов (S(Ci)), что позволяет на основании данных, зарегистрированных системой, вычислять оценку усталости детали (7, 8, P, P', 9a, 6'), связанной с рассматриваемым механическим напряжением. Технический результат: оптимизация технических осмотров деталей. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний образцов и фрагментов пространственных коробчатых (сварных, клеесварных, клепанных или клееклепанных) конструкций. Устройство содержит корпус с размещенным в нем приводом и жестко закрепленную на нем металлическую раму с основанием, захватами для испытуемого образца и тензодатчиками. Один из захватов жестко закреплен на раме, а второй установлен на основании посредством двух пневмоцилиндров с возможностью обеспечения приложения вертикальной нагрузки и крутящего момента на испытуемый образец. Тензодатчики размещены на подвижном захвате и испытуемом образце. Технический результат: обеспечение испытания пространственных коробчатых конструкций, изготовленных с использованием сварки, клеесварки, клепки или клееклепки, позволяющие проводить оценку прочностных характеристик конструкции в различных зонах. 2 ил.

Изобретение относится к системам безопасности в чрезвычайных ситуациях и может быть использовано для взрывозащиты зданий, сооружений, а также технологического оборудования. Стенд содержит взрывную камеру, в верхнем основании которой имеется отверстие, перекрываемое легкосбрасываемым разрушающимся элементом, которая представляет собой металлический сосуд, а площадь отверстия может меняться путем ввинчивания сменных колец. При этом сбрасываемый элемент перекрывает отверстие в кольце, над которым закрепляется защитный экран, а второе отверстие перекрывается клапаном, который прижимается к отверстию с помощью электромагнита и открывается пружиной при размыкании контактов, причем усилие прижатия клапана и сжатия пружины устанавливается таким образом, чтобы суммарное усилие было равно допускаемому давлению, умноженному на площадь отверстия клапана. Тяговое усилие электромагнита может меняться путем изменения тока через реостат посредством подвижного контакта реостата, а для измерения усилия электромагнита и сжатия пружины предусмотрено параллельное устройство электромагнитного клапана, величина тока электромагнита в котором регулируется от того же реостата путем переключения контактов. Для образования паровоздушной взрывоопасной смеси в камере имеется пробка-испаритель, в которую с помощью бюретки вносится требуемое количество легковоспламеняющейся жидкости. При этом пробка ввинчивается так, что пары жидкости через окна в стенках пробки-испарителя попадают во взрывную камеру и, смешиваясь с воздухом, образуют взрывоопасную смесь, которая поджигается электрической искрой от индукционной катушки. В одной из торцевых стенок взрывной камеры имеется отверстие под штуцер, в котором закреплена трубка от воздуходувки, перекрываемой краном, а в другой, оппозитно расположенной, торцевой стенке взрывной камеры имеется отверстие под штуцер для трубки, перекрываемой краном, которое служит для поддержания в камере атмосферного давления во время испарения жидкости, при этом площадь отверстия может меняться путем ввинчивания сменных колец, а сбрасываемый элемент перекрывает отверстие в кольце, над которым закрепляется защитный экран. При этом легкосбрасываемый элемент содержит металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем, причем в торцах каркаса расположены четыре неподвижных патрубка-опоры, а в покрытии взрывоопасного объекта жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели, при этом наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни выполнены упругими. К опорным стержням легкосбрасываемого элемента, телескопически вставленным в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели, к которым приварены листы-упоры для фиксации предельного положения панели, прикреплена демпфирующая пластина, к которой оппозитно панели и в направлении ударной волны присоединено буферное устройство, выполненное в виде конуса, вершина которого находится на оси проема. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты зданий, сооружений, а также технологического оборудования от взрывов. 4 ил.
Наверх