УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1995 года по МПК G01M3/26 

Изобретение относится к контролю герметичности изделий манометрическим способом и может быть использовано для автоматизации испытания изделий на герметичность по методу спада давления, где необходимо сравнивать текущее значение пневмосигнала в начале и в конце определенного промежутка времени.

Известно устройство контроля герметичности изделий манометрическим способом, содержащее манометр, соединенный с полостью изделия, систему сигнализации брака.

Недостатками известного устройства является отсутствие широкого диапазона настройки срабатывания предельных контролируемых значений давления, низкая эксплуатационная надежность и невозможность работы в пожаро-взрыво-опасных производствах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение эксплуатационной надежности.

Это достигается тем, что устройство для контроля герметичности изделий, содержащее жидкостный бесшкальный однотрубный манометр, входной штуцер которого подключается к полости контролируемого изделия, измерительную трубку, имеющую аварийный сливной штуцер, соединенный со сборником жидкости, дополнительно снабжено регулирующим соплом, нижняя часть которого контактирует с жидкостью однотрубного манометра, струйным элементом, струйным пневмоусилителем, пневматической схемой, состоящей из стабилизаторов давления, образцового манометра, элементов сравнения, пневмореле, пневмоклапанов, пневматического реле времени, пневмокнопок, пневмосигнализаторов, пневмодросселей, пневмотумблера, соединенных соответствующими связями.

На чертеже представлена принципиальная пневматическая схема устройства для контроля герметичности изделий.

Устройство содержит жидкостный бесшкальный однотрубный манометр 1, входной штуцер 2 которого подключается к полости контролируемого изделия 3, измерительная трубка 4 имеет аварийный сливной штуцер 5, соединенный со сборником жидкости 6, регулируемое сопло 7, нижняя часть которого контактирует с жидкостью однотрубного манометра, струйный элемент 8, струйный пневмоусилитель 9, два стабилизатора 10, 11 давления, образцовый манометр 12, два элемента 13, 14 сравнения, восемь пневмореле 15-22, четыре пневмоклапана 23-26, пневматическое реле 27 времени, три пневмокнопки 28-30, пять пневмосигнализаторов 31-35, шесть пневмодросселей 36-41 и пневмотумблер 42, причем вход управления струйного элемента 8 подключен к верхнему штуцеру регулирующего сопла 7, а выход струйного элемента 8 соединен с первым входом струйного пневмоусилителя 9, вход питания струйного элемента 8 подключен к входному штуцеру питания П₁, входной штуцер питания П₂ соединен с входами первого и второго стабилизаторов давления 10, 11, верхним соплом верхней камеры второго элемента сравнения 14, вторым входом струйного пневмоусилителя 9, с тремя входными штуцерами пневмокнопок 28-30, с верхним соплом верхней камеры пятого пневмореле 19 и вторым входом пневматического реле времени 27, выход первой пневмокнопки 28 "Пуск" подключен к нижнему соплу нижней камеры пятого пневмореле 19, а нижняя глухая камера последнего соединена с выходом второй пневмокнопки 29 "Стоп", вход верхней глухой камеры пятого пневмореле 19 и выходы верхней и нижней камер последнего соединены и подключены к верхнему соплу верхней камеры восьмого пневмореле 22 и входному штуцеру В ₁ "Заполнение", соединенному с верхней глухой камерой первого пневмореле 15, выход первого стабилизатора давления 10 (давление подпора П₃) подключен к нижней глухой камере первого элемента сравнения 13, выход с второго стабилизатора давления 11 (давление питания системы П ₆) соединен с нижним соплом нижней камеры первого элемента сравнения 13 и входом регулируемого первого пневмодросселя 36, выход последнего подключен к верхнему соплу верхней камеры первого элемента сравнения 13, вход верхней глухой камеры и выходы верхней и нижней камер последнего соединены и подключены к верхнему соплу верхней камеры первого пневмореле 15, выход верхней камеры последнего соединен с верхней глухой камерой второго элемента сравнения 14, с полостью контролируемого изделия 3, со штуцером 2 однотрубного манометра 1, соплом верхней камеры шестого пневмореле 20 и образцовым манометром 12, выход струйного пневмоусилителя 9 подключен к входу второго пневмодросселя 37, к верхней глухой камере второго пневмореле 16, к первому входу второго пневмоклапана 24 и к верхней глухой камере четвертого пневмореле 18, выход второго пневмодросселя 37 соединен с атмосферой, выход второго пневмоклапана 24 соединен с верхней глухой камерой восьмого пневмореле 22, выходы верхней и нижней камер последнего соединены и подключены к второму входу второго пневмоклапана 24 и первому входу первого пневмоклапана 23, выход последнего соединен с нижней глухой камерой первого пневмореле 15, первым пневмосигнализатором 31 "Начало контроля", с нижним соплом нижней камеры четвертого пневмореле 18, с входом пневмотумблера 42 "Контроль утечки" и первым входом пневматического реле времени 27, давление подпора П₄ подключено к нижней глухой камере восьмого пневмореле 22 и первому входу четвертого пневмо-клапана 26, выход нижней камеры четвертого пневмореле 18 подключен к первому входу третьего пневмоклапана 25, выход пневматического реле времени 27 соединен со штуцером В₂ "Конец измерения", пятым пневмосигнализатором 35 и вторым входом третьего пневмоклапана 25, выход последнего подключен к нижнему соплу нижней камеры третьего пневмореле 17, а выход с нижней камеры последнего соединен с верхним и нижним соплом второго пневмореле 16, выход с верхней камеры его подключен к четвертому пневмосигнализатору 34 "Норма", выход с нижней камеры второго пневмореле 16 соединен с третьим пневмосигнализатором 33 "Брак", с входом третьего пневмодросселя 38 и вторым входом четвертого пневмоклапана 26, выход последнего подключен к нижней глухой камере второго пневмореле 16, выход третьего пневмодросселя 38 соединен с атмосферой, выходы верхней и нижней камер второго элемента сравнения 14 соединены и подключены к второму пневмосигнализатору 32 "Однотрубный манометр неисправен", второму входу первого пневмоклапана 23 и к верхней глухой камере третьего пневмореле 17, давление подпора П5 подключено к нижней глухой камере второго элемента сравнения 14, выход пневмотумблера 42 "Контроль утечки" соединен с верхней глухой камерой шестого пневмореле 20, а выход с верхней камеры последнего подключен к входу четвертого пневмодросселя 39, выход последнего соединен с входом регулируемого пятого пневмодросселя 40, выход последнего подключен к входу регулируемого шестого пневмодросселя 41, а выход последнего соединен с нижним соплом нижней камеры седьмого пневмореле 21, выходы верхней и нижней камер соединены и подключены к выходному штуцеру В₃ "Образцовый прибор", выход с третьей пневмокнопки 30 "Сброс" соединен с верхней глухой камерой седьмого пневмореле 21.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы путем перемещения регулирующего сопла 7 производят установку предельно контролируемого значения давления срабатывания, равного Р _изм. Установка его производится вначале грубо по отметкам на трубке регулирующего сопла 7, а точно- при настройке пневмосхемы по образцовому манометру 12.

Давление питания П₁ равно 150-200 мм вод.ст.

Давление питания П₂ равно 2,0 кГс/см².

Давление подпора первого элемента сравнения 13 равно П₃=80-95% от Р_изм.

От величины подпора П₃ и степени дросселирования регулируемым первым пневмодросселем 36 зависит начальное положение уровня жидкости в измерительной трубке 4.

Давление подпора второго пневмореле 16 и восьмого 22 равно П₄=1,1 кГс/см².

Давление подпора второго элемента сравнения 14 равно П₅=Р_изм.+10%Р_изм.

Давление питания системы равно П₆=Р_изм.+Р_изб, где Р_изб=0,1-0,5 кГс/см².

Р_изб зависит от величины объема контролируемого изделия 3 и подбирается для необходимой скорости его заполнения. Высокая стабилизация давления подпора П₃ и питания системы П₆ первым и вторым стабилизаторами 10, 11 обеспечивает высокую стабильность настройки начального уровня жидкости манометра 1.

Включение пневмосхемы в работу осуществляется нажатием первой пневмокнопки 28 "Пуск".

Пусковым импульсом пятое пневмореле 19 открывается и запоминается, а выходной сигнал с верхней камеры его поступает на верхнее сопло верхней камеры восьмого пневмореле 22 и на входной штуцер В₁ "Заполнение", открывая первое пневмореле 15.

Через нижнее сопло закрытого первого элемента сравнения 13 и верхнее сопло открытого первого пневмореле 15 стабилизированное давление поступает в систему.

По мере заполнения системы давлением столб жидкости в измерительной трубке 4 начинает подниматься, и когда оно достигнет величины подпора П₃ (давление подпора первого элемента сравнения 13), последний откроется и запомнится, закрывая нижнее сопло нижней камеры и открывая верхнее сопло верхней камеры, теперь давление в систему будет поступать через первый регулируемый пневмодроссель 36, постепенно доводя его до Р_изм. От величины дросселирования первого пневмодросселя 36 будет зависеть скорость заполнения системы давлением, а следовательно, и первоначальный уровень жидкости в измерительной трубке 4.

В начальный момент, когда жидкость в измерительной трубке 4 только начинает касаться нижней части регулирующего сопла 7, начинается время переходного процесса и с выхода струйного элемента появляется неустойчивый выходной сигнал (режим автоколебаний). Когда уровень жидкости перекроет регулирующее сопло 7, режим автоколебаний прекращается и с выхода струйного элемента 8 устойчивый сигнал поступает на вход струйного усилителя 9. После усиления выходной сигнал с него поступает в верхнюю глухую камеру второго пневмореле 16 и четвертого пневмореле 18, открывая их (закрывается нижнее сопло нижней камеры) и на первый вход второго пневмоклапана 24, с выхода последнего сигнал поступает в верхнюю глухую камеру восьмого пневмореле 22, которое откроется и запомнится (в режиме нестабильного выходного сигнала с выхода струйного элемента 9 восьмое пневмореле будет закрыто, а откроется только после окончания переходного процесса и появления устойчивого выходного сигнала величиной больше 1,1 кГс/см²).

Выходной сигнал с восьмого пневмореле 22 поступает на первый вход первого пневмоклапана 23, а с выхода его он проходит в нижнюю глухую камеру первого пневмореле 15, закрывая его (происходит отсечка измерительного объема 3 от линии питания П₆) на срабатывание первого пневмосигнализатора 31 "Начало контроля", на первый вход пневматического реле времени 27 (с этого момента начинается контроль за падением давления в измерительном объеме 3), на нижнее закрытое сопло открытого четвертого пневмореле 18 и на вход выключенного пневмотумблера 42 "Контроль утечки". Время контроля это время появления сигнала В₂ "Конец измерения". При герметичном изделии сигнал В₂ "Конец измерения" поступает на второй вход третьего пневмоклапана 25, а с выхода его через открытое нижнее сопло нижней камеры нормально закрытого третьего пневмореле 17 сигнал проходит на верхнее открытое сопло верхней камеры открытого второго пневмореле 16, а с последнего сигнал поступает на четвертый пневмосигнализатор 34 "Норма" (происходит его срабатывание). С изделия, имеющего большую утечку, информация "Брак" выдается сразу же, не дожидаясь появления сигнала В₂ "Конец измерения".

Так как изделие имеет большую утечку, уровень жидкости в однотрубном манометре 1 упадет, а выходной сигнал с пневмоусилителя 9 пропадает, второе пневмореле 16 закрывается давлением подпора П₄, происходит закрытие четвертого пневмореле 18 и пневмосигнал "Начало контроля" через открытое нижнее сопло четвертого пневмореле 18, через третий пневмоклапан 25, нижнее открытое сопло третьего пневмореле 17 и через нижнее открытое сопло второго пневмореле 16 поступает на третий пневмосигнализатор 38 "Брак".

С изделия, имеющего малую утечку, информация "Брак" выдается с появлением пневмосигнала В₂ с пневмореле 27 "Конец измерения". Пневматическая схема имеет двойную защиту от выброса жидкости из измерительной трубки 4 (жидкостью может быть и ртуть).

Первая защита это момент заполнения изделия 3. Как только давление в изделии 3 превысит давление подпора П₅=Р_изм+10%Р_изм, второй элемент сравнения 14 откроется и с его выхода пневмосигнал проходит на второй пневмосигнализатор 32 "Однотрубный манометр неисправен", на первый пневмоклапан 23 и в верхнюю глухую камеру третьего пневмореле 17, закрывая нижнее выходное сопло. С закрытием нижнего выходного сопла третьего пневмореле 17 закрывается проход пневмосигнала на третий и четвертый пневмосигнализаторы 33, 34 "Брак" и "Норма" соответственно. Через первый пневмоклапан 23 выходной сигнал с второго элемента сравнения 14 поступает в нижнюю глухую камеру первого пневмореле 15, закрывая его, происходит отсечка изделия 3 от линии подпитки П₆, тем самым исключается выброс жидкости из измерительной трубки 4.

Если по какой -либо причине не сработает первая защита, то жидкость в измерительной трубке 4 при аварийном давлении в линии изделия 3 выльется через сливной штуцер 5 в сборник рабочей жидкости 6. Пневмосхема имеет возможность производить настройку и проверку ее метрологических характеристик.

Для этого необходимо включить пневмотумблер 42 "Контроль утечки" в положение включено и нажать первую пневмокнопку 28 "Пуск" после заполнения изделия 3 давлением Р_изм и с появлением пневмосигнала "Начало контроля", который через открытый пневмотумблер 42 поступает в верхнюю глухую камеру шестого пневмореле 20, открывая его. Происходит подключение линии изделия 3 к четвертому, пятому, шестому пневмодросселям 39, 40, 41, а через нижнее открытое сопло седьмого пневмореле 21 она соединяется с "Образцовым прибором" сигнал В₃.

Настройка и проверка метрологических характеристик производится регулировкой положения регулируемых пятого и шестого пневмодросселей 40, 41, с помощью которых создается имитация необходимого падения давления в изделии 3.

Контроль давления утечки контролируется образцовым манометром. После снятия показаний давления утечки с образцового прибора нажимается третья пневмокнопка "Сброс" 30. Происходит сброс давления с образцового прибора, пневмотумблер 42 приводится в положение включено и нажимается вторая пневмокнопка "Стоп" 29.

Предлагаемое устройство характеризуется высокой надежностью, широкими функциональными возможностями и возможностью работы в пожаровзрывоопасных производствах.

Использование: контроль герметичности изделий манометрическим способом. Сущность: с полостью изделия соединен жидкостной бесшкальный однотрубный манометр. В измерительной трубке манометра размещено регулирующее сопло с двумя штуцерами. Устройство снабжено струйным пневмоусилителем, стабилизатором давления, образцовым манометром, элементами сравнения, пневмореле, пневмоклапанами, пневматическим реле времени, пневмокнопками, пневмосигнализаторами, пневмотумблером, соединенными по приведенной схеме. Устройство работает в автоматическом режиме по методу спада давления, сравнивая текущее значение пневмосигнала в начале и в конце времени испытания. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ, содержащее жидкостной бесшкальный однотрубный манометр с измерительной трубкой, выполненной с аварийным сливным штуцером и входной штуцер которого предназначен для соединения с полостью контролируемого изделия, сборник жидкости, соединенный с аварийным сливным штуцером измерительной трубки манометра, отличающееся тем, что оно снабжено регулирующим соплом с двумя штуцерами, размещенным в измерительной трубке с возможностью контакта с жидкостью манометра со стороны первого штуцера, струйным элементом, вход управления которого подключен к второму штуцеру сопла, струйным пневмоусилителем, первый вход которого соединен с выходом струйного элемента, пневматической схемой, включающей первый и второй образцовые манометры, первый и второй элементы сравнения, первый и второй стабилизаторы давления, первое-восьмое пневмореле, первый - четвертый пневмоклапаны, пневматическое реле времени с двумя выходами, первую третью пневмокнопки, первый пятый пневмосигнализатор, первый шестой пневмодроссели и пневмотумблер "Контроль утечки", первым штуцером питания, подключенным к входу питания струйного элемента, вторым штуцером питания, соединенным соответственно с входами первого и второго стабилизаторов давления, с верхним соплом верхней камеры второго элемента сравнения, вторым входом струйного пневмоусилителя, тремя входными штуцерами пневмокнопок, верхним соплом верхней камеры пятого пневмореле и вторым входом пневматического реле времени, выход первой пневмокнопки "Пуск" подключен к нижнему соплу нижней камеры пятого пневмореле, нижняя глухая камера которого соединена с выходом второй пневмокнопки "Стоп", устройство также снабжено тремя входными штуцерами B₁, B₂, B₃, вход верхней глухой камеры и выходы верхней и нижней камеры пятого пневмореле соединены между собой и подключены к верхнему соплу верхней камеры восьмого пневмореле и входному штуцеру B₁ "Заполнение", соединенному, в свою очередь, с верхней глухой камерой первого пневмореле, выход первого стабилизатора давления подключен к нижней глухой камере первого элемента сравнения, выход второго стабилизатора давления соединен с нижним соплом нижней камеры первого элемента сравнения и входом регулируемого первого пневмодросселя, выход последнего подключен к верхнему соплу верхней камеры первого элемента сравнения, вход верхней глухой камеры и выходы верхней и нижней камер первого элемента сравнения соединены между собой и подключены к верхнему соплу верхней камеры первого пневмореле, выход верхней камеры последнего соединен с верхней глухой камерой второго элемента сравнения, со штуцером однотрубного манометра, с соплом верхней камеры шестого пневмореле и образцовым манометром и предназначен для соединения с полостью контролируемого изделия, выход струйного пневмоусилителя подключен к входу второго пневмодросселя, к верхней глухой камере второго пневмореле, к первому входу второго пневмоклапана и к верхней глухой камере четвертого пневмореле, выход второго пневмодросселя соединен с атмосферой, выход второго пневмоклапана соединен с верхней глухой камерой восьмого пневмореле, выход верхней и нижней камер последнего соединены между собой и подключены к второму входу второго пневмоклапана и первому входу первого пневмоклапана, выход последнего соединен с нижней глухой камерой первого пневмореле, первым пневмосигнализатором "Начало контроля", с нижним соплом нижней камеры четвертого пневмореле, с входом пневмотумблера "Контроль утечки" и первым входом пневматического реле времени, устройство снабжено первым источником давления подпора, подключенным к нижней глухой камере восьмого пневмореле и первому входу четвертого пневмоклапана, выход нижней камеры четвертого пневмореле подключен к первому входу третьего пневмоклапана, выход пневматического реле времени соединен со штуцером B₂ "Конец измерения", пятым пневмосигнализатором и вторым входом третьего пневмоклапана, выход последнего подключен к нижнему соплу нижней камеры третьего пневмореле, а выход нижней камеры последнего соединен с верхним и нижним соплами второго пневмореле, выход верхней камеры его подключен к четвертому пневмосигнализатору "Норма", выход нижней камеры второго пневмореле соединен с третьим пневмосигнализатором "Брак", с входом третьего пневмодросселя и вторым входом четвертого пневмоклапана, выход последнего подключен к нижней глухой камере второго пневмореле, выход третьего пневмодросселя соединен с атмосферой, выходы верхней и нижней камер второго элемента сравнения соединены и подключены к второму пневмосигнализатору "Однотрубный манометр неисправлен", к второму входу первого пневмоклапана и к верхней глухой камере третьего пневмореле, устройство также снабжено вторым источником давления подпора, подключенным к нижней глухой камере второго элемента сравнения, выход пневмотумблера "Контроль утечки" соединен с верхней глухой камерой шестого пневмореле, а выход верхней камеры последнего подключен к входу четвертого пневмодросселя, выход последнего соединен с входом регулируемого пятого пневмодросселя, выход пятого пневмодросселя подключен к входу регулируемого шестого пневмодросселя, а выход последнего соединен с нижним соплом нижней камеры седьмого пневмореле, выходы верхней и нижней камеры соединены и подключены к выходному штуцеру B₃ "Образцовый прибор", выход третьей пневмокнопки "Сброс" соединен с верхней глухой камерой седьмого пневмореле.