RU2561786C1 - Method of protection of hollow articles from exceeding predetermined level of internal excess pressure of gas - Google Patents

Abstract

FIELD: testing equipment.

SUBSTANCE: hydraulic gate, which is a part of the safety devices, is separated from the main channel of the gas discharge from the hollow article into the atmosphere and it is used only as a set point device of the level of the safety device actuation, creating with it the necessary force pressing the locking body to the seat of the safety valve.

EFFECT: multiple reductions of the structural sizes of the safety devices, increase in the accuracy of their actuation, and flexibility of adjustment of the specified value of the actuation pressure.

1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к методам защиты от разрушения гермофюзеляжей летательных аппаратов при испытаниях их на прочность внутренним избыточным давлением.The invention relates to testing equipment, in particular to methods of protection against destruction of the pressurized fuselage of aircraft when testing their strength by internal overpressure.

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.A known method of balancing the pressure force of gases in a closed volume by the weight of the cargo. This method is used in cargo safety valves, for example KPS-0.7. In these valves, the pressure force of the gas when they act exceeds the weight of the shut-off element.

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.The disadvantages of this method of constructing safety valves are the low accuracy of operation, the large load (i.e., the bulkiness of the structure) when creating this type of valve for large flow sections with diameters of 200-600 mm and the complexity of restructuring their operation from one pressure level to another. For example, with a saddle diameter of 400 mm, the load pressing on the bolt, with a response pressure of 0.65 atm, should be weighing 816 kg.

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.A widely known method of balancing a gas pressure force in a closed volume by means of a compression force of a spring tuned to a predetermined level of gas pressure limit force. This class of valves, in particular, includes safety valves in the air conditioning system on aircraft, for example, safety valve 4617 (see "Manual for technical operation 4617 RE"). The air flow through this valve at an excess pressure of 0.95 kgf / cm ² and a temperature of 20 ± 10 ° C from 80 to 100 kg / h.

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.Opening the valve occurs at a pressure of (0.95 + 0.05) kg / cm ² , closing (0.95-0.05) kg / cm ² . The error in valve opening pressure in terms of the height of the water column is 500 mm.

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%.The disadvantage of this method is the low accuracy due to the dependence of the stiffness of the springs on temperature and changes in force during compression. From the above example, it is seen that the error of operation exceeds 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.The technology for testing the pressurized fuselages of modern large-sized aircraft requires safety devices with large bore sections as part of the bench equipment to ensure the safety of tests in case of emergencies in the compressed air supply lines to the fuselage. The required range of air flow through safety valves during ground tests of various types of pressurized body is in the range from 600 to 6000 kg / h, with a pressure drop across the valves from 0.6 to 0.95 kg / cm, i.e. at least ten times higher than the capabilities of the standard equipment of aircraft and industrial valves of the spring type, which practically excludes their use in pressurization systems of pressurized fuselages during testing.

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.Closest to the proposed method is a method of protecting hollow articles from exceeding a predetermined amount of excess pressure through the use of a water seal, i.e. the gas pressure in the closed volume is limited by the height of the liquid column in the locking element of the safety device.

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.This method of protection is used in the pneumatic loading system of the aircraft fuselage, described in RF patent No. 2416075, IPC G01M, 5/00, "Installation for loading the pressurized aircraft body with compressed air during endurance testing." In this installation, a water seal is installed to protect the fuselage from overload by internal overpressure of compressed air. The hermetic tank of this hydraulic lock, filled with water, is connected by a pipeline to the fuselage, and the level of operation of the hydraulic lock is set by the height of the measuring pipe included in its composition. By increasing the pressure in the pressurized body, water is squeezed out of the sealed tank into a measuring tube. With the programmed pressure in the pressurized body, the water level in the measuring tube does not reach its upper end. If in the event of an emergency the pressure in the pressurized fuselage rises above the programmed one and it squeezes water to the upper end of the measuring pipe and splashes it out of the water seal, the pressurized fuselage will be connected to the atmosphere. The pressure in the pressurized body will drop. The diameters of the measuring pipe and pipeline depending on the size of the tested products reach 200 ÷ 600 mm

Достоинством гидрозатвора является высокая точность его срабатывания, значительно большая, чем 500 мм водяного столба.The advantage of the water seal is the high accuracy of its operation, significantly greater than 500 mm of water.

Недостатками этого способа являются необходимость конструктивной громоздкости гидрозатворов, большого количества потребной воды и трудоемкость перестройки с одного уровня срабатывания на другой.The disadvantages of this method are the need for constructive cumbersome hydraulic locks, a large amount of water needed and the complexity of the adjustment from one level to another.

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.The reason for these shortcomings is the combination of two functions in the water column of the hydraulic lock, namely, the function of the shut-off element of the safety device and the function of the set point of the operating pressure of the safety device. In the present invention, these functions are separated.

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.The technical result of the proposed method is a multiple reduction in the design dimensions of safety devices built using it, while maintaining high accuracy of the operation due to the separation of the above functions, the flexibility of adjustment from one level of operation to another.

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.This technical result is achieved by the fact that the known method of protecting hollow products from exceeding a predetermined level of internal overpressure of the gas, based on setting the pressure value of the safety device by the height of the liquid column in the water seal, is changed so that the water seal is separated from the main gas discharge channel from the hollow article into atmosphere, for this a column of liquid trap is placed in a flexible hose and ensure the transfer of hydrostatic pressure of the liquid column to a special hermetic the cavity, which is created from the cover of the safety device and its shut-off element mounted in a flexible membrane, while through the tube and the check valve of small passage section, gas is supplied from the entrance of the safety device to a special tight cavity, the flexible hose is placed at the measuring scale, which set the level of the operating pressure of the hydraulic lock, when exceeding a predetermined pressure level by operating the hydraulic lock, reduce the pressure in a special tight cavity, as a result of which they open the locking element and connect the input of the safety device, and thereby the internal volume of the hollow product, with the atmosphere.

Для пояснения предлагаемого способа на фиг. 1 приведена схема устройства, его реализующего.To explain the proposed method in FIG. 1 shows a diagram of a device that implements it.

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.The device consists of a body of a safety valve 1, a cover 2, a locking member 3 mounted in the membrane 4, a flexible hose 5, a measuring scale 6, a tube 7 and a check valve 8 with a small flow area.

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.The method is implemented as follows: in a special airtight cavity, which is created from the cover 2, the locking member 3 and the membrane 4, water is poured through a flexible hose 5 of a small cross section (⌀25 ÷ 30 mm). The upper end of the flexible hose 5 is positioned at the required height in accordance with the marks on the measuring scale 6. Gas is supplied from the hollow product (pressurized body) through the inlet in the housing 1 of the safety device. Through the tube 7 through the check valve 8, gas is supplied to a special chamber and water is displaced into the flexible hose 5. At the same time, the locking member 3 is pressed more strongly against the saddle due to the difference in the areas from above and below. Since the element of the housing 1 of the safety valve, the gas from the safety valve cannot escape into the atmosphere. The pressure at the inlet of the safety valve in excess of the pressure of the water column, determined by the height of the flexible hose, the water is discharged from the flexible hose 5 and a special chamber, thereby providing a pressure drop above the shut-off member 3, and due to the pressure difference from above and below the shut-off member, it is opened, as a result, the internal cavity of the product under pressure is connected to the atmosphere.

На основе предложенного способа был создан опытный образец предохранительного устройства, который был испытан в лабораторных условиях. Испытания подтвердили указанный в описании заявки технический результат.Based on the proposed method, a prototype safety device was created, which was tested in laboratory conditions. Tests confirmed the technical result indicated in the description of the application.

Claims (1)

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. A method of protecting hollow products from exceeding a predetermined level of internal overpressure of gas, based on setting the pressure value by the height of the liquid column in the valve, characterized in that the valve is separated from the main channel for discharging gas from the hollow article into the atmosphere, for this the valve liquid column is located in a flexible hose and ensure the transfer of hydrostatic pressure of the liquid column into a special sealed cavity, which is created from the cover of the housing of the safety device and its at the same time, through a tube and a check valve with a small bore, they provide gas from the inlet of the safety device to a special sealed cavity, a flexible hose is located at the measuring scale, on which the level of the pressure of the valve is set, when the specified pressure level is exceeded by activating the hydraulic lock, they reduce the pressure in a special sealed cavity, as a result of which the shut-off element is opened and the safety input is connected device, and thereby the internal volume of the hollow body with the atmosphere.