低温管路高压爆破试验装置制造方法
【专利摘要】本发明属于航空航天结构强度【技术领域】，具体涉及一种低温管路高压爆破试验装置。该装置包括加注系统和增压系统；加注系统包括依次连接的通径为20mm的不锈钢软管S2、低温管路、通径为20mm的不锈钢软管S1，手动阀门F1，液氮罐，S1为加注管，S2为排气管；增压系统包括依次连接的压力传感器D1、通径为10mm的不锈钢软管L1、手动阀门F1、通径为20mm的不锈钢软管S1、低温管路、通径为20mm的不锈钢软管S2、通径为10mm的不锈钢软管L2、通径为10mm的橡胶软管J1、手动阀门F2、氮气瓶。本发明可实现在管路充满低温介质的状态下对其加载高压载荷，以便通过试验的手段得到低温管路的真实受力状态和承载极限。
【专利说明】低温管路高压爆破试验装置
【技术领域】
[0001]本发明属于航空航天结构强度【技术领域】，具体涉及一种低温管路高压爆破试验装置。
【背景技术】
[0002]低温介质在火箭的研制和发射过程中被越来越多的应用到，如液氮、液氢、液氧等。因此在研制过程中不仅要考虑到火箭的结构，而且要考虑温度对结构强度的影响。低温管路作为火箭必不可少的构件，长久以来都是通过计算的手段考核其受力状态和结构承载极限，而且真实状态无从得知。而通用的低温增压设备的最高使用压力仅为7MPa，不能满足对管路爆破试验的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种低温管路高压爆破试验装置，实现在管路充满低温介质的状态下对其加载高压载荷，以便通过试验的手段得到低温管路的真实受力状态和承载极限。
[0004]本发明所采取的技术方案为:
[0005]一种低温管路高压爆破试验装置，
[0006]包括加注系统和增压系统；
[0007]加注系统包括依次连接的通径为20mm的不锈钢软管S2、低温管路、通径为20mm的不锈钢软管SI，手动阀门Fl，液氮罐，SI为加注管，S2为排气管；
[0008]增压系统包括依次连接的压力传感器D1、通径为1mm的不锈钢软管L1、手动阀门Fl、通径为20mm的不锈钢软管S1、低温管路、通径为20mm的不锈钢软管S2、通径为1mm的不锈钢软管L2、通径为10_的橡胶软管J1、手动阀门F2、氮气瓶。
[0009]所述低温管路两端各设置有一个开口法兰。
[0010]所述开口法兰包括上端的密封面、腔体和下端的固定支撑端，腔体的侧面设置有加注口，所述加注口与腔体底面，也即固定支撑端的上表面平齐，固定支撑端固定在地面上，腔体与加注口连通，排水时靠水的自重通过加注口自行流出。
[0011]所述开口法兰采用不锈钢材料0Crl8Ni9。
[0012]打开手动阀门Fl开始对低温管路加注液氮，当有液氮从通径为20mm的不锈钢软管S2排出时，说明低温管路、已经充满液氮，关闭阀门F1，液氮加注结束；放置一段时间，待通径为20_的不锈钢软管S2，不再有液氮排出，进行下一步操作。
[0013]液氮加注完毕后，将手动阀门Fl与液氮罐分离，连接通径为1mm的不锈钢软管LI和压力传感器D1，打开手动阀门F1，此时测压端为封闭状态不会有大量低温气体流过，压力传感器Dl处于常温工作状态；依次将氮气瓶、通径为1mm的橡胶软管J1、通径为1mm的不锈钢软管L2和通径为20_的不锈钢软管S2对接，使增压端处于封闭状态不会有大量低温气体流过，通径为1mm的橡胶软管Jl处于常温工作状态；增压时，开启手动阀门F2对管路进行增压。
[0014]所述压力传感器Dl通过测量线路连接到数控采集系统，通过数控采集系统设置采样频率，对压力值进行实时测量；当管路发生破坏时，压力值会突然下降至零，记录其压力最高值即为爆破压力。
[0015]所述通径为20mm的不锈钢软管S1、S2承载20Mpa。
[0016]所述通径为1mm的不锈钢软管L1、L2承载23MPa。
[0017]所述通径为1mm的橡胶软管Jl承载30MPa ;所述压力传感器Dl量程为20MPa。
[0018]本发明所取得的有益效果为:
[0019]本发明所述低温管路高压爆破试验装置操作简单，并且试验中高压气枕较小，试验件爆破时的威力较小，采用较为简单的防护就可以保证设备及人员的安全。本发明可实现在管路充满低温介质的状态下对其加载高压载荷，通过试验的手段得到低温管路的真实受力状态和承载极限。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明所述低温管路高压爆破试验装置的开口法兰示意图；
[0021]图2为本发明所述低温管路高压爆破试验装置的加注系统示意图；
[0022]图3为本发明所述低温管路高压爆破试验装置的增压系统示意图；
[0023]图中:1、加注口 ；2、密封面；3、固定支撑端；4、腔体；5、液氮罐；6、低温管路；7、氮气瓶；
[0024]S1、S2为通径为20mm的不锈钢软管，承载20MPa ;L1、L2为通径为1mm的不锈钢软管，承载23MPa Jl为通径为1mm的橡胶软管，承载30MPa ;F1、F2为手动阀门；D1为压力传感器，量程为20MPa。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
[0026]首先解决管路的安装和固定的问题。通常低温管路6两端各设置有一个开口法兰，如图1所示，所述开口法兰包括上端的密封面2、腔体4和其下端的固定支撑端3，腔体4的侧面设置有加注口 1，所述加注口 I与腔体4底面，也即固定支撑端3的上表面平齐，腔体4与加注口 I连通，排水时靠水的自重通过加注口 I自行流出。该开口法兰同时具有密封、加注增压和固支这三项功能。为了保证其低温状态下的性能，采用不锈钢材料0Crl8Ni9进行加工。安装时，在低温管路6的两端分别安装开口，并通过其固定支撑端3固定在地面上。
[0027]其次解决低温介质加注的问题。低温试验中通常采用较为安全便宜的液氮作为低温介质。如图2所示，加注系统包括依次连接的通径为20mm的不锈钢软管S2、低温管路6、通径为20_的不锈钢软管SI，手动阀门Fl，液氮罐5，SI为加注管，S2为排气管；打开手动阀门Fl开始对低温管路6加注液氮，当有液氮从通径为20mm的不锈钢软管S2排出时，说明低温管路6已经充满液氮，关闭阀门F1，液氮加注结束。放置一段时间，待通径为20mm的不锈钢软管S2，不再有液氮排出，进行下一步操作。
[0028]再次解决对管路加载高内压载荷的问题。通常的增压和测压设备无法在低温状态下工作，因此增压时应避免低温液体和气体接触到增压和测压设备。按如图3所示，增压系统包括依次连接的压力传感器D1、通径为1mm的不锈钢软管L1、手动阀门F1、通径为20mm的不锈钢软管S1、低温管路6、通径为20mm的不锈钢软管S2、通径为1mm的不锈钢软管L2、通径为1mm的橡胶软管J1、手动阀门F2、氮气瓶7 ；
[0029]压力传感器Dl与通径为20mm的不锈钢软管SI之间通过通径为1mm的不锈钢软管LI进行过渡，通径为1mm的橡胶软管Jl和通径为20mm的不锈钢软管S2之间通过通径为1mm的不锈钢软管L2进行过渡。液氮加注完毕后，将手动阀门Fl与液氮罐5分离，连接通径为10_的不锈钢软管LI和压力传感器Dl，打开手动阀门Fl，此时测压端为封闭状态不会有大量低温气体流过，而且由于通径为1mm的不锈钢软管LI的热导效应，压力传感器Dl处于常温工作状态。同样，依次将氮气瓶7、通径为1mm的橡胶软管J1、通径为1mm的不锈钢软管L2和通径为20_的不锈钢软管S2对接，使增压端处于封闭状态不会有大量低温气体流过，而且由于通径为1mm的不锈钢软管L2的热导效应，通径为1mm的橡胶软管Jl处于常温工作状态。增压时，开启手动阀门F2对管路进行增压。
[0030]最后解决对管路压力的检测的问题。将压力传感器Dl通过测量线路连接到数控采集系统，通过数控采集系统设置采样频率，对压力值进行实时测量。当管路发生破坏时，压力值会突然下降至零，记录其压力最高值即为爆破压力。
【权利要求】
1.一种低温管路高压爆破试验装置，其特征在于: 包括加注系统和增压系统； 加注系统包括依次连接的通径为20mm的不锈钢软管S2、低温管路(6)、通径为20mm的不锈钢软管SI，手动阀门Fl，液氮罐(5)，SI为加注管，S2为排气管； 增压系统包括依次连接的压力传感器D1、通径为1mm的不锈钢软管L1、手动阀门F1、通径为20mm的不锈钢软管S1、低温管路(6)、通径为20mm的不锈钢软管S2、通径为1mm的不锈钢软管L2、通径为1mm的橡胶软管J1、手动阀门F2、氮气瓶(7)。
2.根据权利要求1所述的低温管路高压爆破试验装置，其特征在于:所述低温管路(6)两端各设置有一个开口法兰。
3.根据权利要求2所述的低温管路高压爆破试验装置，其特征在于:所述开口法兰包括上端的密封面(2)、腔体(4)和下端的固定支撑端(3)，腔体(4)的侧面设置有加注口(I)，所述加注口(I)与腔体(4)底面，也即固定支撑端(3)的上表面平齐，固定支撑端(3)固定在地面上，腔体(4)与加注口(I)连通，排水时靠水的自重通过加注口(I)自行流出。
4.根据权利要求2所述的低温管路高压爆破试验装置，其特征在于:所述开口法兰采用不锈钢材料0Crl8Ni9。
5.根据权利要求1所述的低温管路高压爆破试验装置，其特征在于:打开手动阀门Fl开始对低温管路(6)加注液氮，当有液氮从通径为20mm的不锈钢软管S2排出时，说明低温管路￠)已经充满液氮，关闭阀门F1，液氮加注结束；放置一段时间，待通径为20mm的不锈钢软管S2，不再有液氮排出，进行下一步操作。
6.根据权利要求1所述的低温管路高压爆破试验装置，其特征在于:液氮加注完毕后，将手动阀门Fl与液氮罐(5)分离，连接通径为1mm的不锈钢软管LI和压力传感器D1，打开手动阀门F1，此时测压端为封闭状态不会有大量低温气体流过，压力传感器Dl处于常温工作状态；依次将氮气瓶(7)、通径为1mm的橡胶软管J1、通径为1mm的不锈钢软管L2和通径为20_的不锈钢软管S2对接，使增压端处于封闭状态不会有大量低温气体流过，通径为1mm的橡胶软管Jl处于常温工作状态；增压时，开启手动阀门F2对管路进行增压。
7.根据权利要求1所述的低温管路高压爆破试验装置，其特征在于:所述压力传感器Dl通过测量线路连接到数控采集系统，通过数控采集系统设置采样频率，对压力值进行实时测量；当管路发生破坏时，压力值会突然下降至零，记录其压力最高值即为爆破压力。
8.根据权利要求1所述的低温管路高压爆破试验装置，其特征在于:所述通径为20_的不锈钢软管S1、S2承载20Mpa。
9.根据权利要求1所述的低温管路高压爆破试验装置，其特征在于:所述通径为10_的不锈钢软管L1、L2承载23MPa。
10.根据权利要求1所述的低温管路高压爆破试验装置，其特征在于:所述通径为10_的橡胶软管Jl承载30MPa ;所述压力传感器Dl量程为20MPa。
【文档编号】G01N3/12GK104237020SQ201410460780
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】陈昊, 王鸿博, 丁文祺, 郭冰, 倪径达, 顾海贝, 杜珺, 毛丽娜 申请人:北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院