Патент на изобретение №2213944

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области испытательной техники и может найти применение в таких областях техники, как газовая, атомная, авиационная, машиностроение, где предъявляются повышенные требования к герметичности, долговечности и надежности изделий, например, таких как трубопроводы и замкнутые оболочки. Согласно изобретению изделие помещают в замкнутый объем, подключают течеискатель к замкнутому объему, заправляют изделие контрольным газом и в течение заданного времени измеряют изменения показаний течеискателя, соответствующие изменениям концентрации контрольного газа в замкнутом объеме от негерметичности изделия, при этом после подключения течеискателя к замкнутому объему подают в объем тарированную дозу контрольного газа, соответствующую минимальному значению приращения концентрации, регистрируемому данным течеискателем, измеряют изменение показаний течеискателя, соответствующее изменению концентрации контрольного газа в замкнутом объеме в результате введения тарированной дозы, а также фиксируют интервал времени достижения стабилизированного изменения концентрации контрольного газа в замкнутом объеме после введения тарированной дозы, после заправки изделия контрольным газом измерение изменений показаний течеискателя, соответствующих изменениям концентрации контрольного газа в замкнутом объеме от негерметичности изделия, начинают по истечении зафиксированного ранее интервала времени, а величину негерметичности изделия оценивают по соотношению изменений показаний течеискателя в результате введения в замкнутый объем тарированной дозы и заправки изделия контрольным газом. Использование изобретения позволяет за счет увеличения достоверности и надежности контроля повысить качество испытаний изделий на герметичность и, как следствие, надежность и долговечность его в эксплуатации.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к испытаниям изделий на герметичность, и может найти применение в таких областях техники, как газовая, атомная, авиационная, машиностроение, где предъявляются повышенные требования к герметичности, долговечности и надежности изделий (трубопроводов, замкнутых оболочек).

Известен способ контроля герметичности изделий, заключающийся в том, что заправляют изделие контрольным газом, после чего последовательно перемещают щуп, соединенный с течеискателем, по поверхности изделия, а о негерметичности изделия судят по изменению показаний течеискателя (1, “Космодром”. Под общей редакцией проф. А.П. Вольского, Москва – 1977 г., стр.67).

Недостаток способа заключается в том, что им трудно, а иногда невозможно определить негерметичность изделия, имеющего сложную конфигурацию и труднодоступные зоны.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ контроля герметичности изделий, заключающийся в том, что помещают изделие в замкнутый объем, подключают течеискатель к замкнутому объему, заправляют изделие контрольным газом, в течение заданного времени измеряют изменения показаний течеискателя, соответствующие изменениям концентрации контрольного газа в замкнутом объеме от негерметичности изделия, оценивают величину негерметичности изделия, сравнивая измеренные изменения показаний течеискателя, соответствующих изменениям концентрации контрольного газа в замкнутом объеме в результате заправки изделия, с изменениями показаний того же течеискателя от эталонной смеси с известной концентрацией контрольного газа (2, “Технология сборки и испытаний космических аппаратов”. Под общей редакцией И.Т. Белякова и И.А. Зернова, Москва, 1999 г., стр. 179).

Данный способ контроля герметичности изделий принят авторами за прототип.

Недостатком прототипа является то, что после заправки изделия часть контрольного газа, поступающего в замкнутый объем через негерметичности, поглощается (сорбируется) конструкционными материалами изделия (приборами, агрегатами, декоративными покрытиями) и замкнутого объема, а кроме того, внутри замкнутого объема (за счет сложности конфигурации изделия и конструкции замкнутого объема) имеются так называемые застойные зоны с плохим перемешиванием газа в них. Все это приводит к определенному несоответствию изменений во времени концентрации контрольного газа в замкнутом объеме реальной негерметичности контролируемого изделия, что в конечном счете понижает достоверность результатов контроля герметичности, причем, что очень важно, занижает результаты контроля и не исключает возможность пропуска изделия с недопустимой для эксплуатации величиной негерметичности.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности и надежности контроля герметичности.

Эта задача достигается тем, что в известном способе контроля герметичности, в котором помещают изделие в замкнутый объем, подключают течеискатель к замкнутому объему, заправляют изделие контрольным газом и в течение заданного времени измеряют изменения показаний течеискателя, соответствующие изменениям концентрации контрольного газа в замкнутом объеме от негерметичности изделия, после подключения течеискателя к замкнутому объему подают в объем тарированную дозу контрольного газа, соответствующую минимальному значению приращению концентрации, регистрируемому данным течеискателем, измеряют изменение показаний течеискателя, соответствующее изменению концентрации контрольного газа в замкнутом объеме в результате введения тарированной дозы, а также фиксируют интервал времени стабилизации установившегося изменения концентрации контрольного газа в замкнутом объеме после введения тарированной дозы, после заправки изделия контрольным газом измерение изменений показаний течеискателя, соответствующих изменениям концентрации контрольного газа в замкнутом объеме от негерметичности изделия, начинают по истечении зафиксированного ранее интервала времени, а величину негерметичности изделия оценивают по соотношению изменений показаний течеискателя в результате введения в замкнутый объем тарированной дозы и заправки изделия контрольным газом.

Таким образом, за счет предлагаемой последовательности действий учитывается реакция течеискателя на изменения концентрации контрольного газа в конкретном замкнутом объеме, в котором присутствует и сорбция контрольного газа, и влияние имеющихся в объеме застойных зон, и прочие особенности замкнутого объема, например наличие дополнительных средств перемешивания газа в объеме.

Кроме того, что особенно важно, учитывается реальная динамика изменения концентрации контрольного газа в данном объеме в составе испытательной системы, включающей контролируемое изделие, размещенное в замкнутом объеме, и подключенный к объему течеискатель, при этом предполагается, что стабилизация изменений концентрации контрольного газа в замкнутом объеме после заправки изделия произойдет в течение того же времени, за которое устанавливается равномерная по объему концентрация контрольного газа (то есть стабилизируется изменение концентрации контрольного газа в замкнутом объеме) в результате введения в объем тарированной дозы.

Относительно тарированной дозы. Величина дозы, с одной стороны, должна быть минимальной для того, чтобы обеспечить возможность работы течеискателя в начальном, наиболее чувствительном диапазоне измерений, а с другой, достаточно большой, чтобы обеспечить уверенную регистрацию изменения показаний течеискателя. В конечном итоге, величину дозы выбирают исходя из чувствительности реального течеискателя (по результатам оценки реакции его на приращение концентрации контрольного газа в эталонной смеси с известной концентрацией) на основании минимального регистрируемого течеискателем приращения концентрации контрольного газа с введением поправочного коэффициента, выбираемого опытным путем и учитывающего особенности конкретного замкнутого объема и контролируемого изделия в составе испытательной системы, например, по формуле:
V_д=(1,1-1,6)10⁴C_minV_н, (1)
где V_д – величина объема тарированной дозы контрольного газа, см³;
(1,1-1,6)10⁴– поправочный коэффициент, учитывающий выбранные размерности величин, а также включающий в себя коэффициент “запаса”;
V_н – величина замкнутого объема, м³;
C_min – минимальное регистрируемое течеискателем приращение концентрации контрольного газа, % объемных, определяемое как:
C_min = C_экmin/_эк, (2)
где С_эк – приращение концентрации контрольного газа в эталонной смеси с известной концентрацией, % объемных;
_эк – приращение показаний течеискателя, соответствующее приращению концентрации контрольного газа в эталонной смеси с известной концентрацией, В;
_min – минимальное достоверно регистрируемое приращение показаний течеискателя, равное удвоенной величине флюктуации стрелки измерительного прибора течеискателя, В.

Кроме того, следует учитывать то обстоятельство, что подачу тарированного потока целесообразно проводить в наиболее застойные зоны замкнутого объема (зоны с плохой перемешиваемостью газа) с тем, чтобы учесть наихудшие варианты наличия негерметичности контролируемого изделия и обеспечить надежную и достоверную ее регистрацию.

Предлагаемый способ контроля герметичности изделий осуществляется следующим образом:
– помещают изделие в замкнутый объем;
– подключают течеискатель к замкнутому объему и подают в наихудшую его зону (с точки зрения возможности перемешивания газа в объеме) тарированную дозу контрольного газа, определяемую на основании чувствительности данного течеискателя по формуле (1);
– измеряют величину изменений показаний течеискателя, соответствующую величине изменения концентрации контрольного газа в замкнутом объеме в результате введения тарированной дозы, и одновременно фиксируют интервал времени от момента введения дозы до момента достижения в замкнутом объеме установившейся концентрации контрольного газа от нее (установившаяся концентрация контрольного газа в данном случае характеризуется установившимися показаниями течеискателя), то есть соответствующего достижения стабилизированного изменения концентрации контрольного газа в замкнутом объеме;
– заправляют изделие контрольным газом до испытательного давления;
– в течение заданного времени измеряют изменения показаний течеискателя, соответствующие изменениям в замкнутом объеме концентрации контрольного газа, поступающего через негерметичности контролируемого изделия;
– определяют величину негерметичности изделия по соотношению изменений показаний течеискателя в результате введения в замкнутый объем тарированной дозы и заправки изделия контрольным газом, например, при выбранном коэффициенте “запаса”, равном 1,5, по формуле:
Q_изд = (14,06V_д/_т)(_изд/_н) (3)
где Q_изд – фактическая величина негерметичности контролируемого изделия, лмкм рт.ст./с;
14,06 – коэффициент, учитывающий выбранные размерности величин;
V_д – величина объема тарированной дозы контрольного газа, см³;
(_изд/_н) – приращение показаний течеискателя испытательной системы во времени, соответствующее росту концентрации контрольного газа в замкнутом объеме от негерметичности изделия, В/ч.

_т – реакция течеискателя испытательной системы на рост концентрации контрольного газа в замкнутом объеме от тарированной дозы, В.

Использование предлагаемого способа позволяет за счет увеличения достоверности и надежности контроля повысить качество испытаний изделий на герметичность и, как следствие, надежность и долговечность его в эксплуатации.

Способ достаточно прост в реализации и не требует значительных дополнительных затрат или доработки существующего испытательного оборудования.

Формула изобретения

Способ контроля герметичности изделий, заключающийся в том, что помещают изделие в замкнутый объем, подключают течеискатель к замкнутому объему, заправляют изделие контрольным газом и в течение заданного времени измеряют изменения показаний течеискателя, соответствующие изменениям концентрации контрольного газа в замкнутом объеме от негерметичности изделия, отличающийся тем, что после подключения течеискателя к замкнутому объему подают в объем тарированную дозу контрольного газа, соответствующую минимальному значению приращения концентрации, регистрируемому данным течеискателем, измеряют изменение показаний течеискателя, соответствующее изменению концентрации контрольного газа в замкнутом объеме в результате введения тарированной дозы, а также фиксируют интервал времени достижения стабилизированного изменения концентрации контрольного газа в замкнутом объеме после введения тарированной дозы, после заправки изделия контрольным газом измерение изменений показаний течеискателя, соответствующих изменениям концентрации контрольного газа в замкнутом объеме от негерметичности изделия, начинают по истечении зафиксированного ранее интервала времени, а величину негерметичности изделия оценивают по соотношению изменений показаний течеискателя в результате введения в замкнутый объем тарированной дозы и заправки изделия контрольным газом.