УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УТЕЧЕК ГАЗА ИЗ ЕМКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01M3/00 

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности, к контролю герметичности емкостей, например, баков ракетных двигателей.

Известна установка для определения утечек газа из емкости, содержащая эталонную емкость, трубопроводы, клапаны, манометр, дифференциальный манометр и отчетное устройство /1/.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка для определения утечек газа из емкости, содержащая эталонную емкость, магистрали подачи газа в контролируемую и эталонную емкости с установленными в них клапанами, манометр, соединенный с контролируемой емкостью, измерительную магистраль с установленными в ней дифференциальным манометром, представляющим собой U-образную трубку, заполненную жидкостью, с нанесенными на ее поверхность рисками делениями шкалы (отсчетное устройство), соединенную одним своим коленом с контролируемой, а другим с эталонной емкостями /2/.

Эта установка принята заявителем за прототип.

Недостаток прототипа и других известных установок состоит в низкой точности определения изменений перепада давлений (утечек) газа по делениям шкалы U-образной трубки, что объясняется наличием мениска у жидкости, заполняющей U-образную трубку, величина которого в значительной мере зависит от степени однородности стекла, из которого изготовлена U-образная трубка, и в еще более значительной мере от температуры жидкости в U-образной трубке (при разогреве или охлаждении жидкости происходит изменение объема последней и, следовательно, изменение величины мениска, что сопровождается показаниями отчетного устройства, эквивалентными изменениям перепада давлений).

Целью изобретения является повышение точности определения.

Указанная цель достигается тем, что в известной установке для определения утечек газа из емкости, содержащей эталонную емкость, магистрали подачи газа в контролируемую и эталонную емкости с установленными в них клапанами, манометр, соединенный с контролируемой емкостью, измерительную магистраль с установленным в ней дифференциальным манометром, представляющим собой U-образную трубку, заполненную жидкостью, соединенную одним своим коленом с контролируемой, а другим с эталонной емкостями, и отчетное устройство, отчетное устройство образовано лазером, двумя плоскими оптически прозрачными крышками, герметично закрывающими торцы U- образной трубки, вдоль каждого из которых последовательно установлены полупрозрачное зеркало и фотоприемник, при этом полупрозрачные зеркала расположены под углом 45^o к оси оптического излучения лазера, глухим зеркалом, установленным за полупрозрачными зеркалами перпендикулярно оси оптического излучения лазера, двумя блоками обработки сигналов, сумматором и индикатором, выходы фотоприемников подключены к входам блоков обработки сигналов, выходы которых подключены к входу сумматора, выход которого в свою очередь подключен к входу индикатора.

На чертеже дана установка для определения утечек газа из емкости.

Установка для определения утечек газа из контролируемой емкости 1 содержит эталонную емкость 2, магистрали 3 и 4 подачи газа в контролируемую 1 и эталонную 2 емкости с установленными в них клапанами 5, 6 и 7, манометр 8, соединенный с контролируемой емкостью 1, измерительную магистраль 9 с установленным в ней дифференциальным манометром 10, представляющим собой U-образную трубку 11, заполненную жидкостью 12, соединенную одним своим коленом с контролируемой 1, а другим с эталонной емкостями, отчетное устройство 13, образованное лазером 14, двумя плоскими оптически прозрачными крышками 15 и 16, герметично закрывающими торцы колен U-образной трубки 11, вдоль оси каждого из которых последовательно установлены полупрозрачное зеркало 17(18) и фотоприемник 19(20), при этом полупрозрачные зеркала 17 и 18 расположены под углом 45^o к оси оптического излучения лазера 14, глухим зеркалом 21, установленным за полупрозрачными зеркалами перпендикулярно оси оптического излучения лазера 14, двумя блоками обработки сигналов 22 и 23, сумматором 24 и индикатором 25, выходы фотоприемников 19 и 20 подключены к входам блоков обработки сигналов 22 и 23, выходы которых подключены к входу сумматора 24, выход которого в свою очередь подключен к входу индикатора 25.

Работает установка для определения утечек газа из емкости следующим образом.

При открытых клапанах 5, 6 и 7 через магистрали 3 и 4 подачи газа газ подается в контролируемую 1 и эталонную 2 емкости. При достижении в емкостях 1 и 2 испытательного давления (контроль давления по манометру 8) закрывают клапан 7 и производят выдержку, необходимую для выравнивания давлений газа в контролируемой 1 и эталонной 2 емкостях, после чего клапаны 5 и 6 закрывают. Возникновение перепада давлений в дифференциальном манометре 10 свидетельствует об утечках газа из контролируемой емкости 1.

При равенстве давлений в контролируемой 1 и эталонной 2 емкостях уровни жидкости 12 в коленах U-образной трубки 11 совпадают по высоте. Луч света от лазера 14, направленный в колена U-образной трубки 11 полупрозрачными зеркалами 17 и 18, освещает поверхности жидкости 12 в этих коленах, отражается ими и поступает на фотоприемники 19 и 20. Кроме того, тот же луч света от лазера 14 отражается глухим зеркалом 21 и также поступает на фотоприемники 19 и 20. Обе части луча света от лазера 14, будучи когерентными, интерферируют и образуют на фотоприемник 19 и 20 системы полос (интерференционные картины), которые в виде электрических сигналов передаются фотоприемниками 19 и 20 на блоки обработки сигналов 22 и 23.

При утечках газа из контролируемой емкости 1 уровень жидкости 12 в колене U-образной трубки 11, соединенном с контролируемой емкость 1, понизится, а в колене U-образной трубки 11, соединенном с эталонной емкостью 2, повысится, в результате чего интерференционные картины на фотоприемниках 19 и 20 придут в движение. По электрическим сигналам с фотоприемников 19 и 20 блоки обработки сигналов 22 и 23 подсчитывают количества сместившихся полос интерференционных картин и формируют коды смещений, подаваемые через сумматор 24, в котором коды суммируются (сумматор суммирует только разнополярные коды смещений, то есть дает отсчет перепада давлений, когда поверхности жидкости 12 в U-образной трубке 11 движутся в разных направлениях), в индикатор 25, где отсчеты перепада давлений в двоичном коде преобразуются в их численные значения и отображаются на экране.

При колебаниях температуры объем жидкости 12 в U-образной трубке 11 увеличивается или уменьшается, что приводит к согласованному движению поверхностей жидкости 12 в коленах U-образной трубки 11 в одном направлении (вверх или вниз) и дает нулевой отсчет перепада давлений на сумматоре 24.

Предлагаемая установка позволяет повысить точность контроля герметичности емкостей, например, баков ракетных двигателей, в обычных условиях и в еще более значительной мере в условиях температурных возмущений.

Использование: изобретение относится к испытательной технике и позволяет повысить точность определения утечек газа из емкости. Сущность: установка для определения утечек газа из контролируемой емкости 1 содержит эталонную емкость 2, магистрали 3 и 4 подачи газа в контролируемую 1 и эталонную 2 емкости с установленными в них клапанами 5, 6 и 7, манометр 8, соединенный с контролируемой емкостью 1, измерительную магистраль 9 с установленным в ней дифференциальным манометром 10, представляющим собой U-образную трубку 11, заполненную жидкостью 12, соединенную одним своим коленом с контролируемой 1, а другим - с эталонной 2 емкостями, отсчетное устройство 13, образованное лазером 14, двумя плоскими оптически прозрачными крышками 15 и 16, герметично закрывающими торцы колен U-образной трубки 11, вдоль оси каждого из которых последовательно установлены полупрозрачное зеркало 17 (18) и фотоприемник 19 (20), при этом полупрозрачные зеркала 17 и 18 расположены под углом 45^o к оси оптического излучения лазера 1 глухим зеркалом 21, установленным за полупрозрачными зеркалами перпендикулярно оси оптического излучения лазера 14, двумя блоками обработки сигналов 22 и 23, сумматором 24 и индикатором 25, выходы фотоприемников 19 и 20 подключены к входам блоков обработки сигналов 22 и 23, выходы которых подключены к входу сумматора 24, выход которого в свою очередь подключен к входу индикатора 25. 1 ил.

Установка для определения утечек газа из емкости, содержащая эталонную емкость, магистрали подачи газа в контролируемую и эталонную емкости, клапаны, установленные в магистралях, манометр, соединенный с контролируемой емкостью, измерительную магистраль, дифференциальный манометр, установленный в измерительной магистрали и выполненный в виде U-образной трубки, заполненной жидкостью и соединенной одним своим коленом с контролируемой, а другим с эталонной емкостями, и отсчетное устройство, отличающаяся тем, что отсчетное устройство выполнено в виде лазера, двух плоских оптически прозрачных крышек, установленных герметично на торцах колен U-образной трубки, двух полупрозрачных зеркал, расположенных под углом 45^o к оси оптического излучателя лазера, двух фотоприемников, установленных каждый последовательно над каждой из крышек вдоль оси соответствующего колена, глухого зеркала, установленного за полупрозрачными зеркалами перпендикулярно оси оптического излучателя лазера, двух блоков обработки сигналов, сумматора и индикатора, причем выходы фотоприемников подключены к входам блоков обработки сигналов, выходы которых подключены к входу сумматора, выход которого подключен к входу индикатора.