一种大型压力容器封头外压应变测试系统技术方案

本实用新型专利技术涉及测试技术领域，具体涉及一种大型压力容器封头外压应变测试系统及方法。包括参数采集系统，压强传感器，四通转接件，溢流阀，充气装置，气源，减压阀，封头法兰，气囊，参试产品，应变传感器，所述封头法兰与参试产品连接孔连接，所述气囊置于封头法兰与参试产品之间；所述应变传感器贴附于参试产品前封头，参数采集系统与应变传感器连接，保持数据随时互通；所述气源、溢流阀及压强传感器分别连接于四通转接件，四通转接件与气囊连接；所述减压阀及充气装置设置在气源及四通转接件之间管路上。本实用新型专利技术提高了大型压力容器封头外压试验的设计安全。气囊装置可用于不同结构的压力容器封头结构，降低试验成本。降低试验成本。降低试验成本。

A test system for external pressure strain of large pressure vessel head

【技术实现步骤摘要】
一种大型压力容器封头外压应变测试系统


[0001]本技术涉及测试
，具体涉及一种大型压力容器封头外压应变测试系统。

技术介绍

[0002]大型压力容器多用于火箭发动机、水下工作平台，容器封头常受到燃气羽流、深水压力等施加的载荷影响。为了获得大型压力容器封头对外载荷的承受能力，需对大型压力容器开展外压承载能力试验，由于大型压力容器常作为产品中的子系统，在封头及其裙部位采用非金属材料，存在径向连接口，如采用传统的气体充压或水压方法，不满足密封要求。同时，如采用级间分离试验等方式还原大型压力容器的封头外载荷，一次性试验成本高。
[0003]在大型固体火箭发动机级间分离时，两级参试产品间采用舱段连接，根据命令时序，当一级参试产品工作结束后，二级参试产品开始点火工作，其产生的燃烧产物会在舱段中产生压强作用于一级参试产品前封头。另外，在水下工作平台的压力容器也会受到水压作用。为了考核火箭发动机封头和水下工作压力容器封头的外压承载能力，获得封头在不同载荷下的应变数据，需开展压力容器封头外压应变试验与测试。但对于上述压力容器，在包络封头的裙部位常留有机械接口，如开展外压试验，无法保证密封性，传统的耐压试验无法满足此类试验需求。
[0004]《GB l50
‑
2011压力容器》中规定检验压力容器强度采用耐压试验，包括液压试验、气压试验以及气液组合压力试验。试验液体一般采用水，需要时，也可采用不会导致发生危险的其他试验液体，但试验时液体的温度应低于其闪点或沸点，并有可靠的安全措施。气压试验一般采用空气或压缩氮气。压力容器封头外压试验仍可采用上述方法。如压力容器结构无法保证密封性，则传统试验方法无法满足要求。
[0005]针对压力容器封头外压试验并无统一的标准规范，主要依据耐压试验开展封头外压试验。在压力容器耐压试验中必须保证一个密封良好的腔体结构。如无法达到此试验条件，则无法利用传统试验开展。另外如采用气体介质，在耐压试验中如果当承压状态的容器因上述的某种不安全因素产生破裂时，容器内的中压缩空气将迅速降压膨胀，撕裂容器、抛出碎块且瞬间产生很大的冲击波，波及周围建筑、设备和人员，造成大范围的损失及人员的伤亡。

技术实现思路

[0006]本技术要解决的技术问题
[0007]本技术提供一种压力容器封头外压应变测试系统，以解决给封头提供满足试验要求的外压载荷环境，同时防止大型压力容器因封头撕裂等产生安全事故。
[0008]为解决技术问题本技术采用的技术方案
[0009]一种大型压力容器封头外压应变测试系统，包括：参数采集系统，压强传感器，四
通转接件，溢流阀，充气装置，气源，减压阀，封头法兰，气囊，参试产品，应变传感器，所述封头法兰与参试产品连接孔连接，所述气囊置于封头法兰与参试产品之间；所述应变传感器贴附于参试产品前封头，参数采集系统与应变传感器连接，保持数据随时互通；所述气源、溢流阀及压强传感器分别连接于四通转接件四通转接件与气囊连接；所述减压阀及充气装置设置在气源及四通转接件之间管路上。
[0010]进一步地，所述气囊为天然橡胶胶板通过放样冷粘而成，胶料扯断强度10～15MPa，伸长率300～500％，气囊设计压力：≥lMPa。
[0011]进一步地，所述压强传感器通过设置参数采集系统，实时读取数值。
[0012]进一步地，所述参试产品通过螺栓与端框连接，所述端框通过T 型螺栓与试验台体紧固连接。
[0013]进一步地，还包括视频监控系统，位于参试产品后封头开口位置，能覆盖参试产品前封头内表面全部，监控外压试验过程前封头形变。
[0014]进一步地，所述应变传感器置于参试产品封头处开孔，应变采集线通过开孔处穿出，并与测控系统连接。
[0015]获得的有益效果
[0016]提高了大型压力容器封头外压试验的设计安全。采用气囊充气加载的方法可防止因封头撕裂，使气体降压膨胀降时的能量进一步向撕裂的容器碎片传递，降低容器碎片的飞行距离，改善传统气体介质耐压试验的安全问题。
[0017]气囊装置可用于不同结构的压力容器封头结构，降低试验成本。由于气囊采用天然橡胶材质，能适应不同结构的压力容器封头，可重复使用，降低了试验成本。
附图说明
[0018]图1：压力容器封头外压试验流程图；
[0019]图2：压力容器封头外压试验原理图；
[0020]图3：压力容器固定方式；
[0021]图4：充气装置结构示意图；
[0022]图5：封头法兰结构外形图；
[0023]图6：气囊材料示意图；
[0024]其中：l
‑
参数采集系统；2
‑
压强传感器；3
‑
四通转接件；4
‑
溢流阀；5
‑
充气装置；6
‑
气源；7
‑
减压阀；8
‑
封头法兰；9
‑
气囊；10
‑
参试产品；11
‑
应变传感器；12
‑
视频监控系统；13
‑
端框；14
‑
T型螺栓。
具体实施方式
[0025]具体试验流程如图1所示，利用气囊充气膨胀对封头施加压力的原理进行试验设计。试验前，根据任务书要求粘贴应变传传感；将气囊放置于封头法兰结构内部，利用压力容器连接孔将封头法兰与压力容器连接；利用气管将气源、充气装置、四通转接件、溢流阀和气囊连接；在壳体后部放置高清摄像头，试验全程记录。具体试验时，首先利用工装将压力容器固定放置于试验间。将气源、充气装置放置在试验间附房，进行隔离充气操作。正式试验前对管路进行吹除操作，保证管路内部通畅且无杂质。预调溢流阀工作压力，正式试验
时打开充气装置上的管路阀门，对气囊充气，参数采集系统实时采集记录气囊内压强、壳体封头测点应变数据。为保证管路、气囊密封性，首先进行预加载，当气囊内压强达到要求值时，用中性肥皂液进行气密检查，稳压时间不少于l0min，压降不大于0.005MPa。如无压降，继续按照试验要求进行加载。放气时，首先断开减压阀和充气装置之间的管路，打开充气装置上的阀门进行放气。试验原理如附图2所示。
[0026]为使本技术所提出的技术方案的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图，对本技术所提出的技术方案的实施例进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是所提出的技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本技术保护的范围。
[0027]步骤一：封头法兰与参试产品试装
[0028]试验地点选择在有防护屏障的试验间进行，根据压力容器结构特点设计固定工装。将参试产品卧式放置在弧座上，利用紧固螺栓将封头法兰与参试产品试装，要求螺栓能全部拧入参试产品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型压力容器封头外压应变测试系统，其特征在于，包括：参数采集系统(1)，压强传感器(2)，四通转接件(3)，溢流阀(4)，充气装置(5)，气源(6)，减压阀(7)，封头法兰(8)，气囊(9)，参试产品(10)，应变传感器(11)，所述封头法兰(8)与参试产品(10)连接孔连接，所述气囊(9)置于封头法兰(8)与参试产品(10)之间；所述应变传感器(11)贴附于参试产品(10)前封头，参数采集系统(1)与应变传感器(11)连接，保持数据随时互通；所述气源(6)、溢流阀(4)及压强传感器(2)分别连接于四通转接件(3)，四通转接件(3)与气囊(9)连接；所述减压阀(7)及充气装置(5)设置在气源(6)及四通转接件(3)之间管路上。2.根据权利要求1所述的大型压力容器封头外压应变测试系统，其特征在于：所述气囊为天然橡胶胶板通过放样冷粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩用，杨全海，王宣，张海旺，蒋韫韬，
申请(专利权)人：内蒙航天动力机械测试所，
类型：新型
国别省市：