低溫管路高壓爆破試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空航天結(jié)構(gòu)強度【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低溫管路高壓爆破試驗裝置。該裝置包括加注系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)；加注系統(tǒng)包括依次連接的通徑為20mm的不銹鋼軟管S2、低溫管路、通徑為20mm的不銹鋼軟管S1，手動閥門F1，液氮罐，S1為加注管，S2為排氣管；增壓系統(tǒng)包括依次連接的壓力傳感器D1、通徑為10mm的不銹鋼軟管L1、手動閥門F1、通徑為20mm的不銹鋼軟管S1、低溫管路、通徑為20mm的不銹鋼軟管S2、通徑為10mm的不銹鋼軟管L2、通徑為10mm的橡膠軟管J1、手動閥門F2、氮氣瓶。本發(fā)明可實現(xiàn)在管路充滿低溫介質(zhì)的狀態(tài)下對其加載高壓載荷，以便通過試驗的手段得到低溫管路的真實受力狀態(tài)和承載極限。
【專利說明】低溫管路高壓爆破試驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空航天結(jié)構(gòu)強度【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低溫管路高壓爆破試驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]低溫介質(zhì)在火箭的研制和發(fā)射過程中被越來越多的應(yīng)用到，如液氮、液氫、液氧等。因此在研制過程中不僅要考慮到火箭的結(jié)構(gòu)，而且要考慮溫度對結(jié)構(gòu)強度的影響。低溫管路作為火箭必不可少的構(gòu)件，長久以來都是通過計算的手段考核其受力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)承載極限，而且真實狀態(tài)無從得知。而通用的低溫增壓設(shè)備的最高使用壓力僅為7MPa，不能滿足對管路爆破試驗的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種低溫管路高壓爆破試驗裝置，實現(xiàn)在管路充滿低溫介質(zhì)的狀態(tài)下對其加載高壓載荷，以便通過試驗的手段得到低溫管路的真實受力狀態(tài)和承載極限。
[0004]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0005]一種低溫管路高壓爆破試驗裝置，
[0006]包括加注系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)；
[0007]加注系統(tǒng)包括依次連接的通徑為20mm的不銹鋼軟管S2、低溫管路、通徑為20mm的不銹鋼軟管SI，手動閥門Fl，液氮罐，SI為加注管，S2為排氣管；
[0008]增壓系統(tǒng)包括依次連接的壓力傳感器D1、通徑為1mm的不銹鋼軟管L1、手動閥門Fl、通徑為20mm的不銹鋼軟管S1、低溫管路、通徑為20mm的不銹鋼軟管S2、通徑為1mm的不銹鋼軟管L2、通徑為10_的橡膠軟管J1、手動閥門F2、氮氣瓶。
[0009]所述低溫管路兩端各設(shè)置有一個開口法蘭。
[0010]所述開口法蘭包括上端的密封面、腔體和下端的固定支撐端，腔體的側(cè)面設(shè)置有加注口，所述加注口與腔體底面，也即固定支撐端的上表面平齊，固定支撐端固定在地面上，腔體與加注口連通，排水時靠水的自重通過加注口自行流出。
[0011]所述開口法蘭采用不銹鋼材料0Crl8Ni9。
[0012]打開手動閥門Fl開始對低溫管路加注液氮，當(dāng)有液氮從通徑為20mm的不銹鋼軟管S2排出時，說明低溫管路、已經(jīng)充滿液氮，關(guān)閉閥門F1，液氮加注結(jié)束；放置一段時間，待通徑為20_的不銹鋼軟管S2，不再有液氮排出，進行下一步操作。
[0013]液氮加注完畢后，將手動閥門Fl與液氮罐分離，連接通徑為1mm的不銹鋼軟管LI和壓力傳感器D1，打開手動閥門F1，此時測壓端為封閉狀態(tài)不會有大量低溫氣體流過，壓力傳感器Dl處于常溫工作狀態(tài)；依次將氮氣瓶、通徑為1mm的橡膠軟管J1、通徑為1mm的不銹鋼軟管L2和通徑為20_的不銹鋼軟管S2對接，使增壓端處于封閉狀態(tài)不會有大量低溫氣體流過，通徑為1mm的橡膠軟管Jl處于常溫工作狀態(tài)；增壓時，開啟手動閥門F2對管路進行增壓。
[0014]所述壓力傳感器Dl通過測量線路連接到數(shù)控采集系統(tǒng)，通過數(shù)控采集系統(tǒng)設(shè)置采樣頻率，對壓力值進行實時測量；當(dāng)管路發(fā)生破壞時，壓力值會突然下降至零，記錄其壓力最高值即為爆破壓力。
[0015]所述通徑為20mm的不銹鋼軟管S1、S2承載20Mpa。
[0016]所述通徑為1mm的不銹鋼軟管L1、L2承載23MPa。
[0017]所述通徑為1mm的橡膠軟管Jl承載30MPa ;所述壓力傳感器Dl量程為20MPa。
[0018]本發(fā)明所取得的有益效果為:
[0019]本發(fā)明所述低溫管路高壓爆破試驗裝置操作簡單，并且試驗中高壓氣枕較小，試驗件爆破時的威力較小，采用較為簡單的防護就可以保證設(shè)備及人員的安全。本發(fā)明可實現(xiàn)在管路充滿低溫介質(zhì)的狀態(tài)下對其加載高壓載荷，通過試驗的手段得到低溫管路的真實受力狀態(tài)和承載極限。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述低溫管路高壓爆破試驗裝置的開口法蘭示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明所述低溫管路高壓爆破試驗裝置的加注系統(tǒng)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明所述低溫管路高壓爆破試驗裝置的增壓系統(tǒng)示意圖；
[0023]圖中:1、加注口 ；2、密封面；3、固定支撐端；4、腔體；5、液氮罐；6、低溫管路；7、氮氣瓶；
[0024]S1、S2為通徑為20mm的不銹鋼軟管，承載20MPa ;L1、L2為通徑為1mm的不銹鋼軟管，承載23MPa Jl為通徑為1mm的橡膠軟管，承載30MPa ;F1、F2為手動閥門；D1為壓力傳感器，量程為20MPa。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步描述。
[0026]首先解決管路的安裝和固定的問題。通常低溫管路6兩端各設(shè)置有一個開口法蘭，如圖1所示，所述開口法蘭包括上端的密封面2、腔體4和其下端的固定支撐端3，腔體4的側(cè)面設(shè)置有加注口 1，所述加注口 I與腔體4底面，也即固定支撐端3的上表面平齊，腔體4與加注口 I連通，排水時靠水的自重通過加注口 I自行流出。該開口法蘭同時具有密封、加注增壓和固支這三項功能。為了保證其低溫狀態(tài)下的性能，采用不銹鋼材料0Crl8Ni9進行加工。安裝時，在低溫管路6的兩端分別安裝開口，并通過其固定支撐端3固定在地面上。
[0027]其次解決低溫介質(zhì)加注的問題。低溫試驗中通常采用較為安全便宜的液氮作為低溫介質(zhì)。如圖2所示，加注系統(tǒng)包括依次連接的通徑為20mm的不銹鋼軟管S2、低溫管路6、通徑為20_的不銹鋼軟管SI，手動閥門Fl，液氮罐5，SI為加注管，S2為排氣管；打開手動閥門Fl開始對低溫管路6加注液氮，當(dāng)有液氮從通徑為20mm的不銹鋼軟管S2排出時，說明低溫管路6已經(jīng)充滿液氮，關(guān)閉閥門F1，液氮加注結(jié)束。放置一段時間，待通徑為20mm的不銹鋼軟管S2，不再有液氮排出，進行下一步操作。
[0028]再次解決對管路加載高內(nèi)壓載荷的問題。通常的增壓和測壓設(shè)備無法在低溫狀態(tài)下工作，因此增壓時應(yīng)避免低溫液體和氣體接觸到增壓和測壓設(shè)備。按如圖3所示，增壓系統(tǒng)包括依次連接的壓力傳感器D1、通徑為1mm的不銹鋼軟管L1、手動閥門F1、通徑為20mm的不銹鋼軟管S1、低溫管路6、通徑為20mm的不銹鋼軟管S2、通徑為1mm的不銹鋼軟管L2、通徑為1mm的橡膠軟管J1、手動閥門F2、氮氣瓶7 ；
[0029]壓力傳感器Dl與通徑為20mm的不銹鋼軟管SI之間通過通徑為1mm的不銹鋼軟管LI進行過渡，通徑為1mm的橡膠軟管Jl和通徑為20mm的不銹鋼軟管S2之間通過通徑為1mm的不銹鋼軟管L2進行過渡。液氮加注完畢后，將手動閥門Fl與液氮罐5分離，連接通徑為10_的不銹鋼軟管LI和壓力傳感器Dl，打開手動閥門Fl，此時測壓端為封閉狀態(tài)不會有大量低溫氣體流過，而且由于通徑為1mm的不銹鋼軟管LI的熱導(dǎo)效應(yīng)，壓力傳感器Dl處于常溫工作狀態(tài)。同樣，依次將氮氣瓶7、通徑為1mm的橡膠軟管J1、通徑為1mm的不銹鋼軟管L2和通徑為20_的不銹鋼軟管S2對接，使增壓端處于封閉狀態(tài)不會有大量低溫氣體流過，而且由于通徑為1mm的不銹鋼軟管L2的熱導(dǎo)效應(yīng)，通徑為1mm的橡膠軟管Jl處于常溫工作狀態(tài)。增壓時，開啟手動閥門F2對管路進行增壓。
[0030]最后解決對管路壓力的檢測的問題。將壓力傳感器Dl通過測量線路連接到數(shù)控采集系統(tǒng)，通過數(shù)控采集系統(tǒng)設(shè)置采樣頻率，對壓力值進行實時測量。當(dāng)管路發(fā)生破壞時，壓力值會突然下降至零，記錄其壓力最高值即為爆破壓力。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于: 包括加注系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)； 加注系統(tǒng)包括依次連接的通徑為20mm的不銹鋼軟管S2、低溫管路(6)、通徑為20mm的不銹鋼軟管SI，手動閥門Fl，液氮罐(5)，SI為加注管，S2為排氣管； 增壓系統(tǒng)包括依次連接的壓力傳感器D1、通徑為1mm的不銹鋼軟管L1、手動閥門F1、通徑為20mm的不銹鋼軟管S1、低溫管路(6)、通徑為20mm的不銹鋼軟管S2、通徑為1mm的不銹鋼軟管L2、通徑為1mm的橡膠軟管J1、手動閥門F2、氮氣瓶(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于:所述低溫管路(6)兩端各設(shè)置有一個開口法蘭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于:所述開口法蘭包括上端的密封面(2)、腔體(4)和下端的固定支撐端(3)，腔體(4)的側(cè)面設(shè)置有加注口(I)，所述加注口(I)與腔體(4)底面，也即固定支撐端(3)的上表面平齊，固定支撐端(3)固定在地面上，腔體(4)與加注口(I)連通，排水時靠水的自重通過加注口(I)自行流出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于:所述開口法蘭采用不銹鋼材料0Crl8Ni9。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于:打開手動閥門Fl開始對低溫管路(6)加注液氮，當(dāng)有液氮從通徑為20mm的不銹鋼軟管S2排出時，說明低溫管路￠)已經(jīng)充滿液氮，關(guān)閉閥門F1，液氮加注結(jié)束；放置一段時間，待通徑為20mm的不銹鋼軟管S2，不再有液氮排出，進行下一步操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于:液氮加注完畢后，將手動閥門Fl與液氮罐(5)分離，連接通徑為1mm的不銹鋼軟管LI和壓力傳感器D1，打開手動閥門F1，此時測壓端為封閉狀態(tài)不會有大量低溫氣體流過，壓力傳感器Dl處于常溫工作狀態(tài)；依次將氮氣瓶(7)、通徑為1mm的橡膠軟管J1、通徑為1mm的不銹鋼軟管L2和通徑為20_的不銹鋼軟管S2對接，使增壓端處于封閉狀態(tài)不會有大量低溫氣體流過，通徑為1mm的橡膠軟管Jl處于常溫工作狀態(tài)；增壓時，開啟手動閥門F2對管路進行增壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于:所述壓力傳感器Dl通過測量線路連接到數(shù)控采集系統(tǒng)，通過數(shù)控采集系統(tǒng)設(shè)置采樣頻率，對壓力值進行實時測量；當(dāng)管路發(fā)生破壞時，壓力值會突然下降至零，記錄其壓力最高值即為爆破壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于:所述通徑為20_的不銹鋼軟管S1、S2承載20Mpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于:所述通徑為10_的不銹鋼軟管L1、L2承載23MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫管路高壓爆破試驗裝置，其特征在于:所述通徑為10_的橡膠軟管Jl承載30MPa ;所述壓力傳感器Dl量程為20MPa。
【文檔編號】G01N3/12GK104237020SQ201410460780
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】陳昊, 王鴻博, 丁文祺, 郭冰, 倪徑達, 顧海貝, 杜珺, 毛麗娜 申請人:北京強度環(huán)境研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院