СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНОЙ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1995 года по МПК G01M3/26 

Изобретение относится к испытаниям изделий на герметичность и может найти применение в тех областях техники, где предъявляются повышенные требования к надежности изделий, т.е. допускаются микроутечки, и что особенно важно предпочтительнее бескамерные методы испытаний, например, в ракетно-космической технике при заключительной подготовке изделий к летным испытаниям.

Известен способ определения суммарной негерметичности изделий, заключающийся в том, что изделие сообщают с компенсационной емкостью, заполняют изделие и компенсационную емкость газом до рабочего давления, выдерживают изделие и компенсационную емкость в течение времени, необходимого для выравнивания давления и температуры газа в них, разобщают изделие и компенсационную емкость, измеряют изменение перепада давления газа между изделием и компенсационной емкостью за заданный интервал времени и по измеренным величинам судят о суммарной негерметичности изделия [1, 2].

Известен также способ определения суммарной негерметичности изделий, заключающийся в том, что изделие сообщают с компенсационной емкостью, заполняют изделие и компенсационную емкость газом до рабочего давления, через произвольные одинаковые промежутки времени; измеряя перепад давления газа между изделием и компенсационной емкостью, определяют величину изменения перепада давления газа между ними, а измеряя температуру газа в изделии и компенсационной емкости, определяют величину изменения перепада температуры газа между ними. При достижении заданной величины изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью разобщают изделие и компенсационную емкость, измеряют изменение перепада давления газа между изделием и компенсационной емкостью за заданный интервал времени и по измеренным величинам судят о суммарной негерметичности изделия [3].

Недостатком известных способов является их низкая точность определения суммарной негерметичности изделий, объясняемая нестабильностью величины изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью в течение заданного интервала времени - из-за изменения температуры воздуха в испытательном помещении (открытие ворот, фромуг, включение отопительных агрегатов, вентиляторов и т.д.), в связи с чем введение температурной поправки на показания дифференциального микроманометра либо невозможно, либо для достижения заданной точности определения требует значительного увеличения времени определения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения суммарной негерметичности изделий, заключающийся в том, что изделие сообщают с компенсационной емкостью, заполняют изделие и компенсационную емкость газом до рабочего давления через произвольные одинаковые промежутки времени, измеряя перепад давления газа между изделием и компенсационной емкостью, определяют величину изменения перепада давления газа между ними, а, измеряя температуру газа в изделии и компенсационной емкости, определяют величину изменения перепада температуры газа между ними и разницы изменения температуры газа в них. При достижении заданной величины перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью разобщают изделие и компенсационную емкость, изменяют температуру газа в компенсационной емкости на величину разницы изменения температуры газа в изделии и компенсационной емкости в момент достижения заданной величины изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью, измеряют величину интервала времени между моментами фиксации двух равных величин изменения перепадов температуры газа между изделием и компенсационной емкостью и соответствующе этому интервалу времени изменение перепада давления газа между изделием и компенсационной емкостью и по измеренным величинам судят о суммарной негерметичности изделия [4].

Недостатком известного способа является его низкая точность определения суммарной негерметичности изделий, которая объясняется тем, что перепады давления газа между изделием и компенсационной емкостью измеряются в моменты выравнивания температуры газа в изделии и компенсационной емкости (в моменты фиксации двух равных величин изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью), которого добиваются путем температурного воздействия на компенсационную емкость (путем изменения температуры газа в компенсационной емкости на величину разницы изменения температуры газа в изделии и компенсационной емкости в момент достижения заданной величины изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью).

В результате температурного воздействия возникает (изменяется) температурный градиент на поверхности компенсационной емкости. Возникновение (изменение) температурного градиента приводит к ошибке в измерении температуры газа в компенсационной емкости и следовательно к ошибке в измерении перепада давления газа между изделием и компенсационной емкостью (при превышении измеренной температуры газа в компенсационной емкости над фактической давление газа в компенсационной емкости ниже, а при понижении - выше фактического и следовательно перепад давления газа между изделием и компенсационной емкостью соответственно больше или меньше фактического).

Целью изобретения является повышение точности.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе определения суммарной негерметичности изделий, после сообщения изделия с компенсационной емкостью последнего сообщают с эталонной емкостью и одновременно с заполнением изделия и компенсационной емкости заполняют эталонную емкость газом до рабочего давления, а после разобщения изделия и компенсационной емкости разобщают последнюю и эталонную емкость, стабилизируют давление газа в эталонной емкости, определяют зависимость перепада давления газа между компенсационной и эталонной емкостями от температуры газа в компенсационной емкости и изменяют давление газа в компенсационной емкости до достижения перепада давления газа между компенсационной и эталонной емкостями, соответствующего величине разницы изменения температуры газа в изделии и компенсационной емкости в момент достижения заданной величины изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью.

Стабилизации давления газа в эталонной емкости добиваются путем погружения последней в тающий лед, а определение зависимости перепада давления газа между компенсационной и эталонной емкостями от температуры газа в компенсационной емкости проводят одновременно со стабилизацией.

При выравнивании температуры газа в изделии и компенсационной емкости путем изменения давления газа в компенсационной емкости до достижения перепада давления газа между компенсационной и эталонной емкостями, соответствующего величине разницы изменения температуры газа в изделии и компенсационной емкости в момент достижения заданной величины изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью, температурный градиент отсутствует, так как давление газа действует на каждую точку поверхности компенсационной емкости одинаково.

Отсутствие температурного градиента повышает точность измерения перепада давления газа между изделие и компенсационной емкостью и следовательно точность определения суммарной негерметичности изделий.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит соединенный с изделием 1 индикаторный манометр 2, компенсационную емкость 3, эталонную емкость 4, установленные на изделии и компенсационной емкости датчики температуры 5, 6, соединенные между собой магистрали 7, 8, 9 подачи газа в изделие, измерительную магистраль 10, соединенную одним концом с изделием 1, а другим - с компенсационной емкостью, дифференциальный микроманометр 11, включенный в измерительную магистраль 10, измерительную магистраль 12, соединенную одним концом с компенсационной емкостью 3, а другим - с эталонной емкостью 4, дифференциальный микроманометр 13, включенный в измерительную магистраль 12, вентили 14-18, включенные в магистрали 7, 8, 9 подачи газа в изделие, секундомер 19, ванну 20 с тающим льдом.

Способ осуществляется следующим образом.

Открывая вентиль 17, изделие 1 объемом V_изд сообщают с компенсационной емкостью 3 объемом V_к.е, а открывая вентиль 18, компенсационную емкость 3 сообщают с эталонной емкостью 4.

Открывая вентили 14-16 через соединенные между собой магистрали 7-9 подачи газа заполняют изделие 1, компенсационную емкость 3 и эталонную емкость 4 газом до рабочего давления Р_раб (контроль давления по индикаторному манометру 2). Закрывают вентили 14-16.

Через произвольные одинаковые промежутки времени dTⁱ по секундомеру 19, измеряя перепад давления газа dPⁱ_{изд-к.е.} между изделием 1 и компенсационной емкостью 3 по дифференциальному микроманометру 11, определяют величину изменения перепада давления газа между ними
σ dPⁱ_{изд-к.е.} = dPⁱ_{изд-к.е.} - dP^i-1_{изд.к.е,} а измеряя температуру газа tⁱ_изд, tⁱ_к.е. в изделии и компенсационной емкости 3 по датчикам темпеpатуры 5, 6 соответственно определяют величины изменения перепада температуры газа между ними
σ d(t_изд - t_к.е.)ⁱ = d(t_изд - t_к.е.)ⁱ - d(t_изд - t_к.е.)^i-1 и разницы изменения температуры газа в них Pσ (t_изд - t_к.е.)ⁱ = σ (tⁱ_изд - t^i-1_изд )-σ(tⁱ_к.е. - t^i-1_к.е.).

При достижении заданной величины изменения перепада температуры газа σ d(t_изд - t_к.е.)ⁱ = σ d(t_изд - t_к.е.)^зад. (например, не более 0,01^оС) между изделием 1 и компенсационной емкостью 3. Закрывая вентиль 17, разобщают изделие 1 и компенсационную емкость 3, а закрывая вентиль 18, разобщают компенсационную емкость 3 и эталонную емкость 4.

Стабилизируют давление газа в эталонной емкости 4 путем погружения последней в ванну 20 с тающим льдом, обладающим хорошими термостатическими свойствами и одновременно со стабилизацией по мере изменения давления газа в эталонной емкости 4, измеряя перепад давления газа dPⁿ_{к.е.-э.е.} между компенсационной 3 и эталонной 4 емкостями по дифференциальному микроманометру 13 и соответствующую этому перепаду давления газа температуру газа tⁿ_к.е. в компенсационной емкости 3 по датчику температуры 6, определяют зависимость перепада давления газа dP_{к.е.-э.е.} между компенсационной 3 и эталонной 4 емкостями от температуры газа t_к.е. в компенсационной емкости 3, которая как правило, имеет линейный (прямо пропорциональный) характер и для определения которой следовательно, достаточно двух-трех замеров.

После стабилизации давления газа в эталонной емкости 4 (т.е. при достижении dРⁿ_{к.е.-э.с.}= const), открывая вентиль 15, через магистраль 8 подачи газа изменяют давления газа в компенсационной емкости 3 (заполняя емкость газом или стравливая из нее паз) до достижения перепада давления газа dР^зад_{к.е.-э.е.} между компенсационной 3 и эталонной 4 емкостями по дифференциальному микроманометру 13, соответствующего величине разницы изменения температуры газа Р σ (t_изд- t_к.е.)^зад в изделии и компенсационной емкости 3 в момент достижения заданной величины изменения перепада температуры газа σ d(t_изд - t_к.е.)^зад между изделием и компенсационной емкостью 3.

Измеряют величину интервала времени dT^изд по секундомеру 19 между моментами фиксации двух равных величин изменения перепада температуры газа σ d (t_изд - -t_к.е.)^изд между изделием 1 и компенсационной емкостью 3 и соответствующее этому интервалу времени изменение перепада давления газа σdP^изд_{изд-к.е.} между изделием и компенсационной емкостью 3 по дифференциальному микроманометру 11.

По измеренным величинам судят о суммарной негерметичности Q_издизделия по формуле:
Q_изд= + P_раб+1V
При использовании способа повышается точность определения суммарной негерметичности изделий и следовательно надежность их эксплуатации, появляется возможность автоматизации определения суммарной негерметичности изделий.

Использование: изобретение относится к испытаниям изделий на герметичность. Сущность: изделие сообщают с компенсационной емкостью, а последнюю - с эталонной емкостью. Заполняют изделие, компенсационную и эталонную емкости газом до рабочего давления. Через произвольные одинаковые промежутки времени измеряют перепад давления газа между изделием и компенсационной емкостью, измеряют температуру газа в изделии и компенсационной емкости. При достижении заданной величины изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью разобщают изделие и компенсационную емкость, разобщают компенсационную и эталонную емкости. Измеряют величину интервала времени между моментами фиксации двух равных величин изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью и соответствующее этому интервалу времени изменение перепада давления газа между изделием и компенсационной емкостью. Стабилизируют давление газа в эталонной емкости путем погружения ее в тающий лед. Определяют зависимость перепада давления газа между компенсационной и эталонной емкостями от температуры газа в компенсационной емкости и изменяют давление газа в компенсационной емкости до достижения перепада давления газа между компенсационной и эталонной емкостями, соответствующего величине разницы изменения температуры газа в изделии и компенсационной емкости в момент достижения заданной величины изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНОЙ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ, заключающийся в том, что изделие сообщают с компенсационной емкостью, заполняют изделие и компенсационную емкость газом до рабочего давления, через одинаковые промежутки времени определяют величины изменения перепада температуры газа между изделием и компенсационной емкостью и разницы изменения температуры газа в них, по достижении заданной величины изменения перепада температуры разобщают изделие и компенсационную емкость, измеряют величину интервала времени между моментами фиксации двух равных величин изменения перепада температуры, определяют соответствующее этому интервалу изменение перепада давления газа между изделием и компенсационной емкостью и по измеренным величинам определяют суммарную негерметичность, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, после сообщения изделия с компенсационной емкостью последнюю сообщают с эталонной емкостью и заполняют эталонную емкость газом до рабочего давления одновременно с заполнением изделия и компенсационной емкости, а после разобщения изделия и компенсационной емкости разобщают последнюю и эталонную емкость, стабилизируют давление газа в эталонной емкости определяют зависимость перепада давления газа между компенсационной и эталонной емкостями от температуры газа в компенсационной емкости и изменяют давление газа в компенсационной емкости до достижения перепада давления между компенсационной и эталонной емкостями, соответствующего величине разницы изменения температуры в изделии и компенсационной емкости в момент достижения заданной величины изменения перепада температуры между ними, а негерметичность определяют с учетом указанных измеренных величин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стабилизацию давления газа в эталонной емкости осуществляют погружением ее в тающий лед, а определение зависимости перепада давления газа между компенсационной и эталонной емкостями от температуры газа в компенсационной емкости проводят одновременно со стабилизацией.