СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ВНЕШНИМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2012 года по МПК G01M3/00 

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к испытаниям изделий космической техники на герметичность, и может найти также применение в таких областях техники, как газовое, атомное машиностроение, авиационная промышленность, где предъявляются повышенные требования к герметичности, долговечности и надежности изделий, работающих под внешним избыточным давлением, например, отсеков и пневмогидравлических систем космических аппаратов.

Известен способ определения герметичности изделий, работающих под внешним давлением, заключающийся в том, что вакуумируют внутреннюю полость изделия через испытательную систему до установившегося давления в изделии и испытательной системе, прекращают вакуумирование, а величину негерметичности изделия (газового потока, поступающего в изделие из окружающей атмосферы) определяют по повышению давления за определенный промежуток времени («Технология сборки и испытаний космических аппаратов». Под общей редакцией проф. И.Т.Белякова и проф. И.А.Зернова, Москва, Машиностроение, 1990 г., стр.167-168).

Недостатки способа заключаются в том, что при его использовании не учитывается собственная негерметичность испытательной системы, которая складывается с негерметичностью изделия, ухудшая точность измерения негерметичности последнего.

Известен также способ определения герметичности изделий, работающих под внешним давлением, заключающийся в том, что вакуумируют внутреннюю полость изделия через откачную магистраль до установившегося давления в изделии и откачной магистрали, измеряют величину установившегося давления в изделии и откачной магистрали, подают в наиболее удаленную от места соединения изделия с откачной магистралью точку поток газа от калиброванной течи, повторно измеряют величину установившегося давления в изделии и откачной магистрали, увеличивают величину потока газа от калиброванной течи, вновь измеряют величину установившегося давления в изделии и откачной магистрали, а о величине негерметичности изделия судят на основании соотношения, учитывающего значения подававшихся в изделие и откачную магистраль потоков газа от калиброванной течи, а также значения первоначально измеренного установившегося давления в изделии и откачной магистрали и значений установившихся давлений в изделии и откачной магистрали, измеренных после подачи потоков газа от калиброванной течи в изделие и откачную магистраль (а.с. СССР 1837178, кл. G01M 3/02, 1985).

Данный способ имеет следующий недостаток: при использовании данного способа не учитывается то, что величина потока собственного газоотделения изделия и откачной магистрали в момент измерения установившегося давления в изделии и откачной магистрали с подключенной к ним калиброванной течью может измениться (а более конкретно, уменьшиться) по сравнению с величиной потока собственного газоотделения изделия и откачной магистрали в момент первоначального измерения установившегося давления в изделии и откачной магистрали (поскольку поток собственного газоотделения изделия и откачной магистрали постоянно уменьшается во времени при длительных процессах вакуумирования изделия и откачной магистрали).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения герметичности изделий, работающих под внешним давлением, заключающийся в том, что вакуумируют средствами вакуумирования внутреннюю полость изделия через испытательную систему до установившегося давления в изделии и в испытательной системе, измеряют величину установившегося давления в изделии и в испытательной системе, отсоединяют изделие от испытательной системы, продолжая вакуумировать испытательную систему средствами вакуумирования, подают в испытательную систему поток газа от калиброванной течи, регулируют величину подаваемого в испытательную систему потока газа от калиброванной течи, добиваясь создания в испытательной системе давления, равного ранее измеренному установившемуся давлению в изделии и испытательной системе, измеряют поток газа от калиброванной течи, создающий в испытательной системе давление, равное установившемуся давлению в изделии и испытательной системе, принимают, что значение негерметичности изделия равно потоку газа от калиброванной течи, создающему в испытательной системе давление, равное установившемуся давлению в изделии и системе («Технология сборки и испытаний космических аппаратов». Под общей редакцией проф. И.Т.Белякова и проф. И.А.Зернова, Москва, Машиностроение, 1990 г., стр.168-169).

Данный способ определения герметичности изделий, работающих под внешним давлением, принят авторами за прототип.

Недостатки прототипа заключаются в том, что:

- при его использовании не учитывается то, что величина потока собственного газоотделения испытательной системы в момент измерения установившегося давления в испытательной системе с подключенной к испытательной системе контрольной течью может измениться (а более конкретно, уменьшиться) по сравнению с величиной потока собственного газоотделения испытательной системы в момент измерения установившегося давления в испытательной системе с подключенным к испытательной системе изделием (поскольку поток собственного газоотделения испытательной системы постоянно уменьшается во времени при длительных процессах вакуумирования испытательной системы и изделия);

- не учитывается собственная негерметичность испытательной системы, которая складывается с негерметичностью изделия, ухудшая точность измерения негерметичности последнего.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения герметичности изделий, работающих под внешним давлением.

Техническим результатом изобретения является повышение качества испытаний за счет повышения точности определения герметичности изделий, повышение надежности и долговечности изделий при эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе определения герметичности изделий, работающих под внешним давлением, вакуумируют средствами вакуумирования внутреннюю полость изделия через испытательную систему до установившегося давления в изделии и в испытательной системе, отсоединяют изделие от испытательной системы, продолжая вакуумировать испытательную систему средствами вакуумирования, измеряют установившееся равновесное давление P_сист.1 в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы, подают в испытательную систему поток газа Q_к.т. от калиброванной течи, измеряют установившееся равновесное давление P_{сист.+к.т.} в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и потока газа Q_к.т. от калиброванной течи, прекращают подачу в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи, соединяют изделие с испытательной системой и измеряют установившееся равновесное давление Р_{изд.+сист.} в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему потока от негерметичности изделия и собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы, отсоединяют изделие от испытательной системы и измеряют установившееся равновесное давление Р_сист.2 в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы, а величину негерметичности изделия Q_изд. определяют по формуле:

где Q_изд. - величина негерметичности изделия,

Q_к.т. - поток газа от калиброванной течи,

Р_{изд.+сист.} - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему потока от негерметичности изделия и собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и измеряемое после соединения изделия с испытательной системой,

Р_сист.2 - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и измеряемое после отсоединения изделия от испытательной системы,

Р_{сист.+к.т.} - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и потока газа Q_к.т. от калиброванной течи и измеряемое после подачи в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи,

Р_сист.1 - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и измеряемое перед подачей в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи.

Предлагаемый способ определения герметичности изделий, работающих под внешним давлением, осуществляется следующим образом:

- вакуумируют средствами вакуумирования (например, высоковакуумным турбомолекулярным насосом) испытательную систему и сообщающуюся с испытательной системой внутреннюю полость изделия до установившегося равновесного давления (например, давления, которое в процессе вакуумирования не меняет свое значение более чем на 5% в течение 10-15 мин). В процессе такого вакуумирования собственный поток газоотделения испытательной системы и изделия уменьшается и приближается к стабильному значению;

- отсоединяют изделие от испытательной системы, продолжая вакуумировать испытательную систему средствами вакуумирования;

- измеряют по вакуумному датчику (например, высоковакуумному ионизационному вакуумметру) установившееся равновесное давление Р_сист.1 в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы;

- подают в испытательную систему поток газа Q_к.т. от калиброванной течи. Калиброванную течь калибруют непосредственно перед проведением испытаний изделия. В процессе калибровки измеряют газовый поток натекания через калиброванную течь и получают значение его величины, равное Q_к.т.;

- измеряют установившееся равновесное давление Р_{сист.+к.т.} в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и потока газа Q_к.т. от калиброванной течи;

- отсоединяют калиброванную течь от испытательной системы и тем самым прекращают подачу в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи;

- соединяют изделие с испытательной системой и измеряют установившееся равновесное давление Р_{изд.+сист.}, соответствующее поступлению в испытательную систему потока от негерметичности изделия и собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы;

- отсоединяют изделие от испытательной системы и измеряют установившееся равновесное давление Р_сист.2, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы;

- определяют величину негерметичности изделия Q_изд. по формуле:

где Q_изд. - величина негерметичности изделия,

Q_к.т. - поток газа от калиброванной течи,

Р_{изд.+сист.} - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему потока от негерметичности изделия и собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и измеряемое после соединения изделия с испытательной системой,

Р_сист.2 - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и измеряемое после отсоединения изделия от испытательной системы,

Р_{сист.+к.т.} - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и потока газа Q_к.т. от калиброванной течи и измеряемое после подачи в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи,

Р_сист.1 - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и измеряемое перед подачей в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи.

В предлагаемом способе повышается точность определения герметичности за счет устранения ошибок, связанных

- с изменением (а именно с уменьшением) со временем потока собственного газоотделения испытательной системы, имеющим место при длительных процессах вакуумирования испытательной системы;

- с собственной негерметичностью испытательной системы, которая в способе-прототипе складывается с негерметичностью изделия и вносит вклад в определяемую величину негерметичности изделия, а в предлагаемом способе не вносит вклад в определяемую величину негерметичности изделия.

Использование предлагаемого способа позволяет за счет увеличения точности определения герметичности изделий повысить качество испытаний и, как следствие, повысить надежность и долговечность изделий в эксплуатации.

Способ достаточно прост в реализации и не требует дополнительных средств на доработку существующего испытательного оборудования.

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для испытаний изделий космической техники на герметичность, кроме того, может найти применение в таких областях техники, как газовое и атомное машиностроение, авиационная промышленность. Изобретение направлено на повышение точности определения герметичности изделий, надежности и долговечности изделий при эксплуатации, что обеспечивается за счет того, что вакуумируют внутреннюю полость изделия до установившегося равновесного давления в изделии и в испытательной системе, отсоединяют изделие от испытательной системы, продолжая вакуумировать испытательную, подают в испытательную систему поток газа Q_к.т. от калиброванной течи. При этом, согласно изобретению, после отсоединения отвакуумированного изделия от испытательной системы измеряют установившееся равновесное давление Р_сист.1 в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы, а после подачи потока газа от калиброванной течи Q_к.т. в испытательную систему при отсоединенном от испытательной системы изделии измеряют установившееся равновесное давление Р_{сист.+к.т.} в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и потока газа от калиброванной течи Q_к.т., после чего прекращают подачу в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи, соединяют изделие с испытательной системой и измеряют установившееся равновесное давление Р_{изд+сист.}, соответствующее поступлению в испытательную систему потока от негерметичности изделия и собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы, отсоединяют изделие от испытательной системы и измеряют установившееся равновесное давление Р_сист.2, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы, а величину негерметичности изделия Q_изд. определяют по математической зависимости, приведенной в формуле изобретения.

Способ определения герметичности изделий, работающих под внешним давлением, заключающийся в том, что вакуумируют средствами вакуумирования внутреннюю полость изделия через испытательную систему до установившегося равновесного давления в изделии и в испытательной системе, отсоединяют изделие от испытательной системы, продолжая вакуумировать испытательную систему средствами вакуумирования, подают в испытательную систему поток газа Q_к.т. от калиброванной течи, отличающийся тем, что после отсоединения отвакуумированного изделия от испытательной системы измеряют установившееся равновесное давление Р_сист.1 в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы, после подачи потока газа от калиброванной течи Q_к.т. в испытательную систему при отсоединенном от испытательной системы изделии измеряют установившееся равновесное давление Р_{сист.+к.т.} в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и потока газа от калиброванной течи Q_к.т., после чего прекращают подачу в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи, соединяют изделие с испытательной системой и измеряют установившееся равновесное давление Р_{изд.+сист.}, соответствующее поступлению в испытательную систему потока от негерметичности изделия и собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы, отсоединяют изделие от испытательной системы и измеряют установившееся равновесное давление Р_сист.2, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы, а величину негерметичности изделия Q_изд. определяют по формуле
Q_изд.=Q_к.т.·(P_{изд.+сист.}-P_сист.2)/(P_{сист.+к.т.}-P_сист.1),
где Q_изд. - величина негерметичности изделия,
Q_к.т. - поток газа от калиброванной течи,
P_{изд.+сист.} - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему потока от негерметичности изделия и собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и измеряемое после соединения изделия с испытательной системой,
Р_сист.2 - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и измеряемое после отсоединения изделия от испытательной системы,
P_{сист.+к.т.} - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и потока газа Q_к.т. от калиброванной течи и измеряемое после подачи в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи,
Р_сист.1 - установившееся равновесное давление в испытательной системе, соответствующее поступлению в испытательную систему собственного потока газоотделения и натекания испытательной системы и измеряемое перед подачей в испытательную систему потока газа Q_к.т. от калиброванной течи.