УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЕМКОСТЕЙ, РАБОТАЮЩИХ В ВАКУУМЕ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ Российский патент 2001 года по МПК G01M3/04 

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при контроле герметичности емкостей, например топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах.

Известно устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, течеискатель, установленный на испытательной камере, систему наполнения жидким хладагентом и заполнения контрольным газом, соединенную с контролируемой емкостью, контрольную течь, соединяемую в процессе контроля с испытательной камерой [1].

Недостатком такого устройства является невысокая точность контроля герметичности, что объясняется следующим. Поскольку контрольный газ, вытесняющий жидкий хладагент из емкости, имеет, как правило, температуру выше температуры жидкого хладагента, то по мере заполнения емкости контрольным газом увеличивается суммарный тепловой поток из объема, заполняемого контрольным газом, в объем, заполненный жидким хладагентом, что приводит к постоянному смещению термодинамического равновесия на границе раздела газ-жидкость и, следовательно, к увеличению потока паров жидкого хладагента в контрольный газ, т. е. по мере заполнения емкости контрольным газом концентрация его в заполняемом объеме уменьшается, причем определенному соотношению объемов, заполненных контрольным газом и жидким хладагентом (определенному уровню границы раздела газжидкость), соответствует и определенная концентрация контрольного газа в объеме, заполненном контрольным газом.

Таким образом, через течь емкости в испытательную камеру приникает поток газа (смеси контрольного газа с парами жидкого хладагента) с концентрацией контрольного газа в нем (зависящей от соотношения объемов, заполненных контрольным газом и жидким хладагентом), отличной от концентрации контрольного газа в тарированном потоке газа (чистого контрольного газа в потоке газа через контрольную течь), в результате чего в суждение о герметичности емкости, основанное на сравнении величин изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от потоков газа через течь емкости и через контрольную течь при, если неодинаковых, то известных концентрациях контрольного газа в них, вносится определенная неточность (как правило, имеет место занижение фактической величины течи емкости), что может привести к ее не обнаружению.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента, с трубопроводом подачи контрольного газа и с уровнемером, течеискатель, манометр [2]. Данное техническое решение принято заявителем за прототип.

Недостатками прототипа является невысокая точность контроля герметичности по причинам, описанным выше, а также то, что для успешного его использования необходимо сначала определить само наличие течи (негерметичности) в испытываемом изделии, а этого может не произойти в силу описанных выше причин.

Кроме того, устройство-прототип не позволяет вести непрерывные точные измерения негерметичности в связи с необходимостью постоянно подстраиваться под изменяющуюся концентрацию пробного газа, истекающего из места течи изделия, что ведет к существенным временным затратам.

Задачей изобретения является повышение точности контроля герметичности.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента и с трубопроводом подачи контрольного газа, течеискатель, манометр, уровнемер, введено устройство захолаживания контрольного газа, сообщенное с трубопроводом подачи контрольного газа. Устройство захолаживания выполнено в виде теплообменника. Теплообменник сообщен с источником подачи жидкого хладагента. Устройство захолаживания выполнено в виде системы дросселирования. На входе устройства захолаживания выполнен дроссель. На входе и выходе устройства захолаживания установлены дроссели.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена функциональная схема устройства для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, где:
1 - испытательная камера;
2 - контролируемая емкость;
3 - течь;
4 - течеискатель;
5 - манометр;
6 - трубопровод подачи жидкого хладагента;
7 - трубопровод дренажа жидкого хладагента;
8 - трубопровод подачи контрольного газа;
9 - уровнемер;
10 - устройство захоложивания контрольного газа;
11 - система вакуумирования испытательной камеры.

Предлагаемое устройство содержит испытательную камеру 1 для размещения контролируемой емкости 2 с течью 3 и сообщенную с трубопроводами подачи 6 и дренажа 7 жидкого хладагента и с трубопроводом подачи контрольного газа 8, течеискатель 4, манометр 5, уровнемер 9 и устройство захолаживания контрольного газа 10, сообщенное с трубопроводом подачи контрольного газа 8. Испытательная камера 1 сообщена с системой вакуумирования 11.

Устройство работает следующим образом. Помещают контролируемую емкость 2 в испытательную камеру 1. Вакуумируют последнюю посредством системы вакуумирования 11. Охлаждают контролируемую емкость 2 наполнением ее через трубопроводы подачи 6 и дренажа 7 жидким хладагентом. Вытесняют жидкий хладагент из контролируемой емкости 2 заполнением ее через трубопровод 8 контрольным газом, захоложенным путем пропускания его через устройство захолаживания контрольного газа 10. Устройство захолаживания может быть выполнено также в виде системы дросселирования газа или путем установки дросселя на входе или выходе устройства захолаживания контрольного газа 10, выполненного в виде теплообменника. Возможно применение в качестве теплоносителя теплообменника хладагента, используемого для захолаживания испытываемой емкости. При этом дросселирование газа производят до температуры более низкой, чем температура жидкого хладагента, до открытия течи 3.

При помощи течеискателя 4 измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере 1 от течи 3 контролируемой емкости 2, по которой, сравнивая ее с допустимой величиной изменения концентрации (допустимой величиной негерметичности), судят о герметичности контролируемой емкости 2.

При негерметичности емкости, по показанию уровнемера 9, определяют уровень раздела газ-жидкость, и, следовательно, уровень нахождения течи 3.

Предложенное изобретение повышает точность контроля герметичности вследствие понижения парциального давления паров хладагента за счет уменьшения парообразования на границе жидкий хладагент-контрольный газ, что гарантирует качественное изготовление, и, следовательно, надежную эксплуатацию емкостей, например топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах.

В предлагаемой конструкции устройства использованы все материалы, выпускающиеся промышленными партиями. Изготовление устройства осуществляется по общепринятой в отечественной промышленности технологии.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР N 237433, МПК⁶ G 01 М 3/26, 1967 г.

2. Патент РФ N 2032888, МПК⁶ G 01 М 3/04, 1991 г.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при контроле герметичности топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах. Технический результат изобретения - повышение точности контроля герметичности. Это обеспечивается за счет того, что устройство содержит испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента и трубопроводом подачи контрольного газа, течеискатель, манометр, уровнемер и устройство захолаживания контрольного газа, сообщенное с трубопроводом подачи контрольного газа. Устройство захолаживания может быть выполнено в виде теплообменника, который сообщен с источником подачи жидкого хладагента. Устройство захолаживания может быть выполнено в виде системы дросселирования. На входе устройства захолаживания установлен дроссель. На входе и выходе устройства захолаживания могут быть установлены дроссели. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента и трубопроводом подачи контрольного газа, течеискатель, манометр, уровнемер, отличающееся тем, что в него введено устройство захолаживания контрольного газа, сообщенное с трубопроводом подачи контрольного газа. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем. что устройство захолаживания выполнено в виде теплообменника. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что теплообменник сообщен с источником подачи жидкого хладагента. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство захолаживания выполнено в виде системы дросселирования. 5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что на входе устройства захолаживания установлен дроссель. 6. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что на входе и выходе устройства захолаживания установлены дроссели.