СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2003 года по МПК G01M3/00 

Описание патента на изобретение RU2213945C2

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к испытаниям на герметичность изделий, таких как, например, космические аппараты (КА), и может найти применение в атомной, химической промышленности, в отраслях машиностроения, где предъявляются повышенные требования к надежности изделий и производительному их контролю.

Известны аналогичные способы испытаний на герметичность изделий, заключающиеся в том, что помещают изделие в вакуумную камеру, вакуумируют камеру до равновесного давления, подают в вакуумную камеру тарированный поток контрольного газа, измеряют изменение концентрации контрольного газа в вакуумной камере от тарированного потока, прекращают подачу тарированного потока, измеряют установившуюся концентрацию контрольного газа в вакуумной камере, заполняют изделие контрольным газом до рабочего давления, измеряют изменение концентрации контрольного газа в вакуумной камере от изделия и оценивают негерметичность изделия по соотношению изменений концентрации контрольного газа в вакуумной камере от изделия и от тарированного потока (см., например, "Течеискатель ТИ1-14. Паспорт 2.832.024 ПС", с. 39-42, Л., 1987.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ, заключающийся в том, что помещают в вакуумную камеру изделие, заполненное контрольным газом до рабочего давления, вакуумируют вакуумную камеру, измеряют концентрацию контрольного газа в вакуумной камере, удаляют контрольный газ из изделия, измеряют уменьшение концентрации контрольного газа в вакуумной камере от изделия и оценивают негерметичность изделия по уменьшению концентрации контрольного газа в вакуумной камере (см. а.с. СССР, 1772639, G 01 М 3/00, 30.06.78).

Недостатком способа-прототипа и аналогичных способов контроля является то, что необходимо либо в конце контроля (для способа-прототипа), либо в начале (для аналогичных способов) иметь изделие, полностью свободное от контрольного газа. В отдельных случаях это условие достаточно трудно обеспечить, например, в случае необходимости проведения повторных испытаний изделия (не удаляя при этих повторных испытаниях заполненное контрольным газом изделие из вакуумной камеры и не нарушая процесса вакуумирования камеры) с целью подтверждения зарегистрированных результатов, либо в случаях нештатных ситуаций, связанных с несанкционированным отключением электропитания комплекса вакуумной камеры в процессе проведения испытаний при находящемся в отвакуумированной камере изделии, которое при этом заполнено контрольным газом до рабочего давления. В данных случаях удаление контрольного газа из изделия путем стравливания давления и последующего вакуумирования изделия или смены атмосферы в нем является процессом достаточно длительным и не всегда возможным, что особенно наглядно выявляется при испытаниях гермоотсеков КА, оборудованных приборами и аппаратурой с ограничениями на пребывание под вакуумом и под воздействием контрольного газа гелия, а также оборудованных установленным внутренним декоративно-отделочным покрытием.

Задача предлагаемого способа - это повышение производительности контроля герметичности изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, согласно которому помещают в вакуумную камеру изделие, заполненное контрольным газом до рабочего давления Рраб, вакуумируют вакуумную камеру, измеряют концентрацию контрольного газа в вакуумной камере, стравливают давление контрольного газа из изделия и измеряют уменьшение концентрации контрольного газа в вакуумной камере, вакуумирование вакуумной камеры производят до достижения в ней равновесного давления, измерение концентрации контрольного газа в вакуумной камере производят по достижении упомянутой концентрацией установившегося значения, после достижения в вакуумной камере равновесного давления подают в камеру тарированный поток контрольного газа Qкт, измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере ΔCкт от тарированного потока контрольного газа в момент достижения ею установившегося значения, после измерения величины изменения ΔCкт прекращают подачу тарированного потока контрольного газа и делают выдержку на достижение концентрацией контрольного газа равновесного значения, определяют величину минимального регистрируемого изменения концентрации контрольного газа ΔCмин, а при стравливании контрольного газа из изделия непрерывно измеряют величину ΔCизд достигнутого уменьшения концентрации контрольного газа в вакуумной камере от изделия и при достижении соотношения ΔCизд≥ΔCмин прекращают стравливание контрольного газа из изделия и измеряют в момент прекращения стравливания остаточное давление контрольного газа P1 в изделии, при этом степень негерметичности изделия определяют из соотношения:
Qизд=(ΔCизд/ΔCкт)•Qкт•[1-(P1/Pраб)2]-1 (1)
Таким образом, сокращение продолжительности контроля и соответствующее повышение производительности контроля герметичности изделий в рассматриваемом техническом решении достигаются за счет более полного использования технических возможностей испытательной системы (включающей в себя отвакуумированную вакуумную камеру с установленным в ней изделием, заполненным контрольным газом, и подключенными к вакуумной камере средствами регистрации концентрации контрольного газа), а именно за счет возможности измерения минимального регистрируемого изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере и последующего определения негерметичности изделия с учетом данной измеренной величины.

При реализации предлагаемого технического решения отпадает необходимость в полном удалении контрольного газа из изделия; достаточно зарегистрировать концентрацию контрольного газа в вакуумной камере, когда изделие заполнено контрольным газом до рабочего давления (т.е. тогда, когда утечка контрольного газа через микронеплотности гермоконтура изделия максимальна), а затем частично стравить давление контрольного газа из изделия (снижая перепад давлений на стенках испытываемого изделия и уменьшая таким образом утечку контрольного газ через микронеплотности гермоконтура изделия) до соответствующего уменьшения концентрации контрольного газа в вакуумной камере, которое может уверено быть зарегистрировано средствами, имеющимися в составе испытательной сиcтемы.

Предлагаемый способ контроля герметичности изделий осуществляется следующим образом.

В вакуумную камеру помещают изделие, например КА, имеющий в своем составе гермоотсек, подлежащий испытаниям на герметичность (в дальнейшем под изделием будет подразумеваться упомянутый гермоотсек КА). В процессе испытаний изделие заполняется контрольным газом (например, смесью гелия с воздухом) до рабочего давления Рраб. При этом вакуумную камеру вакуумируют до достижения в ней равновесного давления, составляющего на практике для крупногабаритных вакуумных камер с испытываемыми в них КА величину (1•10-4÷1•10-3)мм рт.ст. По мере достижения в вакуумной камере равновесного давления концентрация контрольного газа в камере достигает своего установившегося значения. Иными словами, при вакуумировании осуществляются переходные процессы стабилизации потока газоотделения от поверхностей вакуумной камеры и КА (газоотделения как всех газов, вносящих вклад в суммарное давление внутри вакуумной камеры, так и, в частности, газоотделения гелия). По достижении концентрацией гелия в вакуумной камере своего установившегося значения производят ее измерения с целью определения негерметичности испытываемого изделия. На практике это осуществляется при помощи гелиевых масс-спектрометрических течеискателей, подключенных к вакуумной камере.

Необходимость в реализации предлагаемого технического решения возникает при нахождении в вакуумной камере изделии, которое заполнено контрольным газом до рабочего давления, например, в упомянутой выше нештатной ситуации остановки и последующего возобновления испытаний на герметичность. Для калибровки испытательной системы и последующего измерения негерметичности изделия после достижения в вакуумной камере равновесного давления подают в камеру тарированный поток контрольного газа Qкт и измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере ΔCкт от тарированного потока контрольного газа в момент достижения ею установившегося значения (т.е. по окончании переходного процесса стабилизации концентрации контрольного газа в вакуумной камере). После измерения величины изменения ΔCкт подачу тарированного потока Qкт контрольного газа прекращают и делают выдержку на достижение концентрацией контрольного газа равновесного значения. После этого определяют величину минимального регистрируемого изменения концентрации контрольного газа ΔCмин, основываясь на величине флюктуации показаний средства регистрации контрольного газа - гелиевого масс-спектрометрического течеискателя. Затем из изделия стравливают давление контрольного газа, причем в процессе стравливания непрерывно измеряют величину ΔCизд достигнутого уменьшения концентрации контрольного газа в вакуумной камере, соответствующего уменьшению утечки через микронеплотности гермоконтура изделия. При достижении соотношения ΔCизд≥ΔCмин (т. е. по достижении регистрируемого уменьшения концентрации контрольного газа в вакуумной камере) прекращают стравливание контрольного газа из изделия. В этот момент (прекращения стравливания контрольного газа) измеряют остаточное давление контрольного газа P1 в изделии. Степень негерметичности изделия определяют из соотношения (1). Это соотношение основывается, во-первых, на линейной связи между величиной подаваемого в вакуумную камеру потока контрольного газа и соответствующим приращением концентрации контрольного газа в вакуумной камере, и, во-вторых, на реализующемся на практике вязкостном характере утечки контрольного газа через микронеплотности гермоконтура изделия. После того как степень негерметичности изделия определена, можно, не теряя времени на дальнейшее стравливание контрольного газа и последующие операции удаления контрольного газа из изделия, либо завершать испытания, либо переходить к испытаниям другого находящегося в данный момент в вакуумной камере объекта (например, другого гермоотсека, входящего в состав испытываемого КА).

Использование предлагаемого способа испытаний на герметичность дает следующие положительные результаты:
- сокращается длительность испытаний на герметичность в вакуумных камерах в случаях необходимости проведения повторных испытаний изделия с целью подтверждения зарегистрированных результатов, а также в случаях нештатных ситуаций, связанных с несанкционированным отключением электропитания комплекса вакуумной камеры в процессе проведения испытаний при находящемся в отвакуумированной камере изделии;
- за счет сокращения длительности испытаний изделий на герметичность в вакуумных камерах повышается производительность этих испытаний.

Предлагаемый способ испытаний изделий на герметичность может иметь широкое практическое применение для обеспечения высокопроизводительного контроля герметичности космических объектов, проходящих испытания в вакуумных камерах, в частности может быть использован при создании модулей долговременных орбитальных станций и пилотируемых и автоматических космических транспортных кораблей.

Похожие патенты RU2213945C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ В ВАКУУМНОЙ КАМЕРЕ 2010
  • Колчанов Игорь Петрович
RU2444713C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЗАМКНУТЫХ ИЗДЕЛИЙ 2001
  • Зяблов В.А.
  • Липняк Л.В.
  • Щербаков Э.В.
RU2200941C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕГЕРМЕТИЧНОЙ ПОЛОСТИ МНОГОПОЛОСТНОГО ИЗДЕЛИЯ 2001
  • Зяблов В.А.
  • Липняк Л.В.
  • Щербаков Э.В.
RU2209409C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ПНЕВМОГИДРОСИСТЕМ 1994
  • Липняк Л.В.
  • Панов Н.Г.
  • Щербаков Э.В.
RU2077708C1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ 2001
  • Зяблов В.А.
  • Напитухин Л.Е.
  • Щербаков Э.В.
RU2194260C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ В ВАКУУМНОЙ КАМЕРЕ 1993
  • Щербаков Э.В.
  • Панов Н.Г.
RU2063013C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ 2001
  • Зяблов В.А.
  • Липняк Л.В.
  • Щербаков Э.В.
RU2213944C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ МНОГОПОЛОСТНЫХ ИЗДЕЛИЙ 1994
  • Панов Н.Г.
  • Щербаков Э.В.
RU2077707C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЗАМКНУТЫХ ИЗДЕЛИЙ 2000
  • Зяблов В.А.
  • Липняк Л.В.
  • Щербаков Э.В.
RU2181195C2
СТЕНД ДЛЯ ЗАПРАВКИ АММИАКОМ И СПОСОБ ЗАПРАВКИ АММИАКОМ АКТИВНОЙ ДВУХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ 2001
  • Липняк Л.В.
  • Прохоров Ю.М.
  • Тройников В.И.
  • Цихоцкий В.М.
  • Щербаков Э.В.
RU2200307C2

Реферат патента 2003 года СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области испытательной техники и может найти применение в космической отрасли при испытании космических аппаратов (КА), атомной, химической промышленности, в отраслях машиностроения и т.д. При осуществлении способа контроля герметичности изделий помещают в вакуумную камеру изделие, заполненное контрольным газом до рабочего давления Рраб, вакуумируют вакуумную камеру, измеряют концентрацию контрольного газа в вакуумной камере, стравливают давление контрольного газа из изделия и измеряют уменьшение концентрации контрольного газа в вакуумной камере. Вакуумирование вакуумной камеры производят до достижения в ней равновесного давления. Измерение концентрации контрольного газа в вакуумной камере производят по достижении упомянутой концентрацией установившегося значения. После достижения в вакуумной камере равновесного давления подают в камеру тарированный поток контрольного газа Qкт, измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере ΔCкт от тарированного потока контрольного газа в момент достижения ею установившегося значения, после измерения величины изменения ΔCкт прекращают подачу тарированного потока контрольного газа. Далее определяют величину минимального регистрируемого изменения концентрации контрольного газа ΔCмин, а при стравливании контрольного газа из изделия непрерывно измеряют величину ΔCизд достигнутого уменьшения концентрации контрольного газа в вакуумной камере от изделия. При достижении соотношения ΔCизд≥ΔCмин прекращают стравливание контрольного газа из изделия и измеряют в момент прекращения стравливания остаточное давление контрольного газа P1 в изделии, при этом степень негерметичности изделия определяют из соотношения, взаимосвязывающего определенным образом упомянутые параметры. Изобретение направлено на повышение производительности контроля герметичности изделий.

Формула изобретения RU 2 213 945 C2

Способ контроля герметичности изделий, заключающийся в том, что помещают в вакуумную камеру изделие, заполненное контрольным газом до рабочего давления Рраб, вакуумируют вакуумную камеру, измеряют концентрацию контрольного газа в вакуумной камере, стравливают давление контрольного газа из изделия и измеряют уменьшение концентрации контрольного газа в вакуумной камере, отличающийся тем, что вакуумирование вакуумной камеры производят до достижения в ней равновесного давления, измерение концентрации контрольного газа в вакуумной камере производят по достижении упомянутой концентрацией установившегося значения, после достижения в вакуумной камере равновесного давления подают в камеру тарированный поток контрольного газа Qкт, измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере ΔCкт от тарированного потока контрольного газа в момент достижения ею установившегося значения, после измерения величины изменения ΔCкт прекращают подачу тарированного потока контрольного газа и делают выдержку на достижение концентрацией контрольного газа равновесного значения, определяют величину минимального регистрируемого изменения концентрации контрольного газа ΔCмин а при стравливании контрольного газа из изделия непрерывно измеряют величину ΔCизд достигнутого уменьшения концентрации контрольного газа в вакуумной камере от изделия, и при достижении соотношения ΔCизд≥ΔCмин прекращают стравливание контрольного газа из изделия и измеряют в момент прекращения стравливания остаточное давление контрольного газа P1 в изделии, при этом степень негерметичности изделия определяют из соотношения:
е

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2213945C2

Способ контроля герметичности изделий, работающих под давлением 1978
  • Горгидзе Анзор Давидович
  • Липняк Лев Вениаминович
  • Ольшанский Вячеслав Алексеевич
  • Щербаков Эдуард Викторович
SU1772639A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ 1994
  • Липняк Л.В.
  • Панов Н.Г.
  • Щербаков Э.В.
RU2080576C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИ СВЯЗАННЫХ МЕЖДУ СОБОЙ ОТСЕКОВ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА 1994
  • Панов Н.Г.
RU2082134C1
БАРОАКВАРИУМ 1996
  • Морозов В.С.
  • Казаков Ю.И.
RU2117269C1
АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ 1997
  • Рябинин Анатолий Иванович
  • Олейник Виталий Михайлович
  • Округин Валерий Григорьевич
  • Сульменев Виталий Сергеевич
  • Раушенбах Игорь Михайлович
  • Кобелев Сергей Владимирович
  • Шлепаков Валерий Николаевич
RU2164453C2
US 5585548 А1, 17.12.1996
DE 4038266 А1, 04.06.1992.

RU 2 213 945 C2

Авторы

Липняк Л.В.

Тройников В.И.

Даты

2003-10-10Публикация

2001-09-03Подача