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].

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.

Недостатком аналога и прототипа 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 газ-жидкость), соответствует и определенная концентрация контрольного газа в объеме, заполненном контрольным газом.

Таким образом, через течь емкости в испытательную камеру проникает 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 негерметичности емкости), что может привести к ее необнаружению.

Кроме того, недостатком прототипа является 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.

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

Задачей изобретения является повышение точности контроля герметичности.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве 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, контролируемая емкость охвачена со всех сторон газопроницаемым чехлом, выполненным из адсорбента. Газопроницаемый чехол выполнен из угольной ткани.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На чертеже 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 - газопроницаемый чехол;
6 - трубопровод подачи жидкого хладагента;
7 - трубопровод дренажа жидкого хладагента;
8 - трубопровод подачи контрольного газа;
9 - манометр;
10 - уровнемер;
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, с трубопроводом подачи контрольного газа 8 и с уровнемером 10, течеискатель 4, манометр 9. Контролируемая емкость 2 окружена со всех сторон газопроницаемым чехлом 5. Испытательная камера 1 сообщена с системой вакуумирования 11.

Устройство работает следующим образом.

Окружают контролируемую емкость 2 газопроницаемым чехлом из адсорбирующего материала 5 и помещают все это в испытательную камеру 1. Вакуумируют последнюю с помощью 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 (контроль давления по манометру 9).

В процессе вытеснения хладагента, при открытии течи 3, молекулы контрольного газа и паров хладагента вылетают через течь 3 наружу. Проходя через чехол из адсорбента 5, молекулы хладагента поглощаются веществом чехла, а молекулы контрольного газа попадают в объем испытательной камеры, где создают парциальное давление, регистрируемое течеискателем 4, причем это парциальное давление соответствует парциальному давлению контрольного газа, подаваемого в контролируемую емкость 2.

Уровнемер 10 позволяет определить уровень места нахождения течи 3, что облегчит ее поиск.

Предложенное изобретение повышает точность контроля герметичности за счет уменьшения ошибки, связанной с понижением парциального давления паров хладагента в струе контрольного газа, истекающего из течи, что гарантирует качественное изготовление и, следовательно, надежную эксплуатацию емкостей, например топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах. Кроме того, конструкция проста в реализации и эксплуатации.

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 топливных баков ракет-носителей. Техническим результатом изобретения является повышение точности контроля герметичности. Это обеспечивается за счет того, что устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержит испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами для подачи и дренажа жидкого хладагента, трубопровод подачи контрольного газа, уровнемер, течеискатель, манометр, причем контрольная емкость охвачена со всех сторон газопроницаемым чехлом, выполненным из адсорбента, с возможностью свободного прохождения сквозь него контрольного газа и осаждения в нем молекул жидкого хладагента. Газопроницаемый чехол может быть выполнен из угольной ткани. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Уотройотво для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами для подачи и дренажа жидкого хладагента, с трубопроводом подачи контрольного газа и с уровнемером, течеискатель, манометр, отличающееся тем, что контрольная емкость охвачена со всех сторон газопроницаемым чехлом, выполненным из адсорбента, с возможностью свободного прохождения сквозь него контрольного газа и осаждения в нем молекул жидкого хладагента. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газопроницаемый чехол выполнен из угольной ткани.