СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК G01M3/00 

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к испытаниям изделий на герметичность, и может найти применение также в тех областях техники, где предъявляются повышенные требования к надежности изделий.

Известен способ контроля герметичности изделий, заключающийся в том, что размещают изделие в отвакуумированной камере, а о герметичности изделия судят путем сравнения концентрации контрольного газа в вакуумной камере до и после подачи контрольного газа в изделие с помощью масс-спектрометрического течеискателя /1/.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ контроля герметичности изделий, осуществляемый с помощью устройства следующим образом /2/. Способ заключается в том, что вакуумируют камеру с размещенным в ней изделием, подают в камеру тарированный поток контрольного газа, заправляют изделие контрольным газом, измеряют показания от тарированного потока и от изделия с помощью масс-спектрометрического течеискателя путем анализа газа из камеры и оценивают негерметичность изделия по соотношению измеренных показаний.

Этот способ принят заявителем за прототип. Недостатком аналога и прототипа является то, что при испытаниях на герметичность изделий они не обеспечивают требуемой чувствительности испытаний. Особенно это сказывается при испытаниях крупногабаритных изделий в вакуумных камерах большого объема (V 300 m³ и более), где чувствительность зависит от глубины достигаемого вакуума, величины газооделения от испытываемого изделия и натекания в камеру, расположения откачных вакуумных средств и их производительности.

Задачей изобретения является повышение чувствительности испытаний и снижение трудозатрат при проведении испытаний на герметичность.

Техническим результатом использования предлагаемого способа контроля герметичности изделий является расширение его функциональных возможностей за счет регистрации малых утечек при испытаниях, в частности, крупногабаритных изделий в вакуумных камерах большого объема.

Техническим результатом использования предлагаемого способа является также сокращение времени проведения испытаний и уменьшение энергозатрат за счет того, что вакуумирование камеры ведется лишь механическими насосами до давления не более P 5•10^-1 мм рт. ст. а вакуумироание камеры высоковакуумными агрегатами не требуется.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе контроля герметичности изделий, включающем вакуумирование камеры с размещенным в ней изделием, подачу в камеру тарированного потока контрольного газа, заправку изделия контрольным газом, измерение показаний от тарированного потока и от изделия масс-спектрометричским течеискателем путем анализа газа из камеры, оценку негерметичности изделия по соотношению измеренных показаний в нем, вакуумирование камеры производят до давления не более 5•10^-1 мм рт. ст. течеискатель соединяют с дополнительным объемом, сообщенным с камерой, вакуумируют дополнительный объем с различной производительностью по откачиваемым газам, при этом общую производительность вакуумирования выбирают из необходимости создания в дополнительном объеме полного давления, соответствующего минимальному полному давлению рабочего диапазона давления в камере масс-спектрометра течеискателя, а производительность по откачиваемым газам выбирают из необходимости создания в дополнительном объеме парциального давления контрольного газа, не превышающего максимального парциального давления, регистрируемого течеискателем, после подачи в камеру тарированного потока контрольного газа изменяют поток анализируемого газа из камеры в дополнительный объем до достижения заданного рабочего диапазона течеискателя по регистрации парциального давления контрольного газа, после чего подают в дополнительный объем поток нейтрального газа и изменяют его величины до получения полного давления, соответствующего максимальному показанию течеискателя от тарированного потока контрольного потока контрольного газа.

Именно изменение потока анализируемого газа из камеры в дополнительный объем, а также дополнительная подача нейтрального потока газа и регулировка его приводят к решению поставленной задачи.

По сравнению с прототипом заявленное техническое решение сокращает энергозатраты и время проведения испытаний.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом:
размещают изделие в вакуумной камере и вакуумируют ее с помощью механических вакуумных насосов до давления не более 5•10^-1 мм рт. ст. (при более высоком давлении происходит резкое ухудшение чувствительности испытаний из-за уменьшения длины свободного пробега молекул и увеличения длительности переходных процессов);
соединяют масс-спектрометрический течеискатель, например, ТИ1-14, дополнительным объемом, сообщенным с камерой и вакуумируют дополнительный объем различной производительностью по откачиваемым газам, например, с помощью криосорбционного насоса, при этом общую производительность вакуумирования устанавливают такой, чтобы получить в дополнительном объеме полное давление, соответствующее минимальному полному давлению рабочего диапазона давления в камере масс-спектрометра течеискателя, например, до 7 делений шкалы стрелочного прибора устройства регистрирующего УР-14 течеискателя ТИ1-14, а производительность по откачке контрольного газа, например, гелия, устанавливают такой, чтобы парциальное давление контрольного газа (выходной сигнал устройства регистрирующего УР-14) не превышало максимального парциального давления, регистрируемого течеискателем, например, на шкале "3•10^-8" устройства регистрирующего, 1, 0 В;
подают в камеру тарированный поток контрольного газа и измеряют показания от тарированного потока контрольного газа масс-спектрометрическим течеискателем ТА1-14, изменяя поток анализируемого газа из камеры в дополнительный объем до достижения заданного рабочего диапазона течеискателя по регистрации парциального давления контрольного газа, например, на шкале "3•10^-8" устройства регистрирующего, 2,5 В;
подают в дополнительный объем поток нейтрального газа, например азот, и регулируют его величину до полученного полного давления в камере масс-спектрометра течеискателя, соответствующего максимальной чувствительности испытаний:

где Q_кт тарированный поток контрольного газа, л•мкм рт.ст./с;
Δα_кт показания течеискателя по тарированному потоку контрольного газа, В;
α_min достоверный отсчет по течеискателю, равный удвоенному значению флюктуации фона контрольного газа в камере, В;
заправляют изделие контрольным газом и изменяют показания от изделия масс-спектрометрическим течеискателем путем анализа газа из камеры;
по соотношению измеренных показаний от изделия и тарированного потока определяют негерметичность изделия по формуле

где Q_кт тарированный поток контрольного газа, л•мкм рт.ст./с;
Δα_изд. реакция течеискателя на поток контрольного газа из течей изделия, В;
Δα_кт реакция течеискателя на поток контрольного газа от тарированного потока, В.

Пример реализации. Проводились испытания на герметичность изделия нашего предприятия в вакуумной камере, имеющий объем V 350 м³. При испытаниях по прототипу камера вакуумировалась до давления p 5•10^-4 мм рт. ст. Чувствительность испытаний составила SQ_max 5•10^-3 л•мкм рт. ст./с. Общее время испытаний составило 10 ч. При испытаниях же по предлагаемому способу камера вакуумировалась до давления p 1,2•10^-1 мм рт. ст. Чувствительность испытаний составила SQ_max 5•10^-4 л•мкм рт. ст./с. При этом ввиду того, что не было необходимости вакуумировать камеру высоковакуумными агрегатами, которые потребляют электроэнергию и требуют охлаждения водой, удалось сэкономить 1100 кВт/ч электроэнергии и 50 м ³ воды. Кроме того, общее время испытаний составило 8 часов.

Предлагаемое техническое решение позволяет значительно уменьшить объем дорогостоящих испытаний, повысить чувствительность испытаний и расширить функциональные возможности способа при испытаниях изделий на герметичность.

Использование: изобретение относится к области испытательной техники и позволяет повысить чувствительность испытаний и снизить трудозатраты при проведении испытаний на герметичность. Сущность: вакуумируют камеру с размещенным в ней изделием, дополнительный объем, сообщенный с вакуумной камерой и соединенный с течеискателем, вакуумируют с различной производительностью по откачиваемым газам, при этом общую производительность вакуумирования выбирают из необходимости создания в дополнительном объеме полного давления, соответствующего минимальному полному давлению рабочего диапазона давления в камере масс-спектрометра течеискателя, а производительность по откачиваемым газам выбирают из необходимости создания в дополнительном объеме парциального давления контрольного газа, не превышающего максимального парциального давления, регистрируемого течеискателем, подают в камеру тарированный поток контрольного газа и измеряют показания от тарированного потока контрольного газа течеискателем, изменяя поток анализируемого газа из камеры в дополнительный объем до достижения заданного рабочего диапазона течеискателя по регистрации парциального давления контрольного газа, подают в дополнительный поток поток нейтрального газа, изменяют его величину до получения полного давления, соответствующего максимальному показанию течеискателя от тарированного потока контрольного газа, заправляют изделие контрольным газом и измеряют показания от изделия течеискателем путем анализа газа из камеры, по соотношению измеренных показаний от изделия и тарированного потока определяют негерметичность изделия.

Способ контроля герметичности изделий, включающий вакуумирование камеры с размещенным в ней изделием, подачу в камеру тарированного потока контрольного газа, заправку изделия контрольным газом, измерение показаний от тарированного потока и от изделия масс-спектрометрическим течеискателем путем анализа газа из камеры, оценку негерметичности изделия по соотношению измеренных показаний, отличающийся тем, что вакуумирование камеры производят до давления не более 5•10^-1 мм рт.ст. течеискатель соединяют с дополнительным объемом, сообщенным с камерой, вакуумируют дополнительный объем с различной производительностью по откачиваемым газам, при этом общую производительность вакуумирования выбирают из необходимости создания в дополнительном объеме полного давления, соответствующего минимальному полному давлению рабочего диапазона давления в камере масс-спектрометра течеискателя, а производительность по откачиваемым газам выбирают из необходимости создания в дополнительном в объеме парциального давления контрольного газа, не превышающего максимального парциального давления, регистрируемого течеискателем, после подачи в камеру тарированного потока контрольного газа изменяют поток анализируемого газа из камеры в дополнительный объем до достижения заданного рабочего диапазона течеискателя по регистрации парциального давления контрольного газа, после чего подают в дополнительный объем поток нейтрального газа и изменяют его величину до получения полного давления, соответствующего максимальному показанию течеискателя от тарированного потока контрольного газа.