ПОИСК ТЕЧИ ГАЗА С ПОМОЩЬЮ РАСПЫЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ТЕСТОВОГО ГАЗА Российский патент 2020 года по МПК G01M3/20 

Изобретение относится к устройству и способу поиска течи газа с помощью распылительного устройства тестового газа.

Известно, что тестовый газ, например гелий, посредством пистолета-распылителя можно распылять на проверяемый объект, в котором с помощью вакуумной установки создают разрежение. Вакуумная установка при этом включает в себя вакуумный насос для создания разрежения в проверяемом объекте и газовый детектор для поиска доли тестового газа в откачанном потоке газа. Если в проверяемом объекте имеется течь, и выпущенная пистолетом-распылителем струя тестового газа приближается к месту течи, доля тестового газа в откачанном потоке газа возрастает. Возрастание доли тестового газа в откачанном потоке газа при этом понимают как указание того, что пистолет-распылитель приближается к месту течи в проверяемом объекте. Путем отслеживания доли тестового газа в откачанном потоке газа в то время, когда пистолет-распылитель перемещают над проверяемым объектом, можно, следовательно, определить местоположение течи. Пистолет-распылитель может представлять собой, например, пневматический пистолет, который через шланг соединен с баллоном высокого давления для тестового газа или резиновой воздуходувкой, наполненной тестовым газом. В случае с газовым баллоном давление на пневматическом пистолете и, следовательно, расход (газа) регулируют с помощью редукционного клапана в газовом баллоне.

В случае с этим способом локализирующей вакуумной проверки на герметичность проблема, главным образом, заключается в том, что подлинные сигналы течи не всегда можно надежно отличить от паразитных сигналов. Паразитные сигналы могут вызываться шумом фонового сигнала, смещением фонового сигнала на крупных проверяемых объектах с многочисленными местами течи, в которые непроизвольно попадает тестовый газ или длительными задержками во времени, обусловленными временем запаздывания и постоянной времени в вакуумной системе, в результате чего корреляция сигналов течи затруднена.

Другой недостаток имеет место, когда точка подсоединения к вакууму и проверяемые точки пространственно расположены далеко друг от друга. Правильное дозирование распыленного облака тестового газа в этом случае затруднено. Поиск течи часто должен осуществляться с участием двух лиц. Тяжелые баллоны с тестовым газом необходимо транспортировать, например переносить по нескольким этажам.

В основу изобретения положена задача разработать усовершенствованный способ и усовершенствованное устройство для локализации места течи газа на проверяемом объекте с использованием распылительного устройства тестового газа.

Устройство согласно изобретению задано отличительными признаками по п. 1 формулы изобретения. Способ согласно изобретению задан отличительными признаками по п. 5 формулы изобретения.

Распылительное устройство выполнено для регистрации по меньшей мере одного момента времени в процессе распыления, например начального момента распыления. Между распылительным устройством и устройством анализа данных, анализирующим измерительный сигнал от детектора тестового газа, предусмотрена линия передачи данных. Через линию передачи данных в устройство анализа данных могут передаваться зарегистрированные распылительным устройством показания времени и по меньшей мере один момент времени процесса распыления. Устройство анализа данных выполнено для определения корреляции между переданными от распылительного устройства моментами времени и соответствующим измерительным сигналом. Благодаря этому можно распознать, вызывается ли возрастание парциального давления тестового газа в измерительном сигнале выполнением распыления с помощью пистолета-распылителя тестового газа. Предпочтительно, от распылительного устройства на устройство анализа данных также передают момент времени завершения распыления тестового газа, и коррелируют его в устройстве анализа данных с измерительным сигналом. В случае с распылительным устройством речь может идти о пистолете-распылителе, который через шланг соединен с содержащим тестовый газ источником сжатого газа.

В предпочтительном конструктивном выполнении согласно изобретению распылительное устройство осуществляет серию многочисленных коротких импульсов тестового газа, то есть тестовый газ выдают из распылительного устройства в импульсной последовательности. При этом на устройство анализа данных передают, по меньшей мере, момент времени начала серии импульсов и, предпочтительно, также момент времени соответствующего завершения серии импульсов тестового газа.

Прежде всего, посредством электроники можно также регистрировать длительность выдачи тестового газа и передавать (показания) на устройство анализа данных. Испускание тестового газа в определенной импульсной последовательности может обеспечить дифференциацию паразитных сигналов фоновых концентраций тестового газа, поскольку таковые постоянные или меняются, по меньшей мере, только медленно, в то время как тестовый газ, проникающий из распылительного устройства в проверяемый объект через место течи, может проникать туда только во время распыления.

В предпочтительном решении измерительный сигнал или характеристику измерительного сигнала можно также передавать от устройства анализа данных на распылительное устройство или на расположенное вблизи распылительного устройства устройство вывода результатов, например монитор.

Таким образом, принципиально изобретение базируется на идее, заключающейся в регистрации моментов времени выполнения распылительным устройством операции распыления, и передаче показаний на устройство анализа данных для осуществления в нем корреляции между измерительным сигналом и моментами времени распыления.

Далее на основе чертежа приведено более подробное разъяснение примера конструктивного выполнения согласно изобретению.

Пистолет-распылитель 12 через шланг 14 подачи сжатого воздуха и запорный клапан 16 соединен с находящимся под давлением источником 18 гелия. Альтернативно, запорный клапан 16 может быть расположен в пистолете-распылителе 12. Гелий представляет собой тестовый газ, который распыляют на проверяемый объект 20 для поиска течи в проверяемом объекте и определения ее местоположения.

Проверяемый объект 20 через газопроводное соединение 22 и через запорный клапан 24 соединен с вакуумным насосом 26 для создания разрежения в проверяемом объекте 20. Ниже по потоку от вакуумного насоса 26 расположен газовый детектор в виде масс-спектрометра 28. Масс-спектрометр 28 определяет парциальное давление гелия в потоке газа, откачанного из проверяемого объекта 20. Элементы 22, 24, 26, 28 образуют вакуумную установку 30. Масс-спектрометр 28 соединен с устройством 32 анализа данных, которое непрерывно анализирует и отображает измерительный сигнал.

На чертеже пунктирной линией представлена линия 34 передачи данных между пистолетом-распылителем 12 и устройством 32 анализа данных. При этом речь может идти о беспроводном соединении, например радиосвязи, беспроводной локальной сети WLAN, инфракрасной связи, устройстве Bluetooth или же о кабельном канале передачи данных.

Согласно изобретению, по меньшей мере, с пистолета-распылителя 12 на устройство 32 анализа данных передают моменты времени, а именно, по меньшей мере, момент времени начала распыления, а также, предпочтительно, длительность распыления и момент времени завершения распыления. При управляемом через клапан 16 импульсном распылении на устройство 32 анализа данных передают начало распыления, длительность и завершение распыления каждого импульса распыления или серии импульсов распыления.

В обратном направлении от устройства 32 анализа данных на соединенное с пистолетом-распылителем 12 или расположенное вблизи пистолета-распылителя 12 (на чертеже не представленное) устройство вывода результатов передают измерительные сигналы. Благодаря этому обеспечена возможность того, что пользователь легко просматривает результаты измерений и соответственно может вносить изменения в операцию распыления. Как только пользователь обнаружит возрастание концентрации гелия, он может целенаправленно подвести пистолет-распылитель 12 в нужном направлении для определения того места распыления, в котором генерируется максимальный сигнал течи. Через линию 34 передачи данных измерительный сигнал может передаваться, например, на смартфон или планшетный компьютер.

В случае с вакуумной установкой 30 речь может идти о вакуумном течеискателе с использованием гелия, который (течеискатель) подсоединен к проверяемому объекту 20. В отношении точки подсоединения речь может идти о секции предварительного разрежения в многоступенчатой насосной системе на проверяемом объекте. При этом, альтернативно, подсоединение может осуществляться также непосредственно к вакуумной камере или выходу насоса предварительного разрежения в насосной системе.

Выполняют определение времени реакции системы - постоянной времени вакуума. Для этого к проверяемой вакуумной камере при помощи фланцев должен быть присоединен опрыскиваемый штифт-имитатор течи. На этот штифт длительное время распыляют гелий и при этом течеискателем регистрируют характеристики сигнала. Распыление на штифт-имитатор течи выполняют до тех пор, пока на течеискателе не будет выдаваться индикация стабильного сигнала. По характеристикам нарастания сигнала можно определить постоянную времени вакуума системы. Постоянную времени альтернативно можно определить по кривой затухания сигнала, которую измеряют после завершения распыления гелия. Типовые значения постоянной времени для установок приходятся на диапазон в 1-10 секунд, а в отдельных случаях они явно еще больше.

При проверке герметичности процесс распыления состоит из нескольких последовательных импульсов распыления. Зная измеренную постоянную времени вакуума системы, можно определить длительность импульсов распыления гелия и временной интервал между импульсами. Длительность импульсов и временной интервал между импульсами должны составлять примерно половину постоянной времени вакуума или менее того. При значениях постоянной времени системы свыше 10 секунд значения длительности импульсов выбирают равными 1/10 или менее того. Количество импульсов распыления на один процесс распыления должно составлять примерно от трех до пяти. Длительность интервала между отдельными импульсами может быть различной. Чем более характерно задана последовательность импульсов, тем лучше возможность распознавания последовательности сигналов на течеискателе в случае с обнаруженной течью.

С помощью этой заданной последовательности импульсов (например, с помощью способа согласно публикации US 8,297,109 В2) для определения местоположения разгерметизированных участков на проверяемые участки вакуумной камеры распыляют гелий.

Характерно заданную для распыления гелия последовательность импульсов во время распыления на разгерметизированный участок интерполируют на временную характеристику измеренного сигнала интенсивности течи. Искажения сигнала(-ов) в результате смещения сигнала, шума или других причинных связей, которые не заложены в этот шаблон последовательности импульсов или проявляются с большим упреждением или большим запозданием по отношению к моменту времени распыления, при анализе сигналов можно, таким образом, дифференцировать от подлинных сигналов интенсивности течи.

Для поддержания (выраженной) последовательности импульсов гелий между импульсами распыления гелия можно активно сдувать в сторону, например, с помощью срабатывающего в цикличном режиме вентилятора на пистолете-распылителе.

Благодаря изобретению представляется возможным исключение влияния помех из анализа измерительных сигналов. Оператор получает в распоряжение результат непосредственно на месте проверки и ему не нужно непосредственно контактировать с измерительным прибором (вакуумным течеискателем). Рекомендации относительно параметров режима распыления могут посылаться оператору на (находящийся у него) пистолет-распылитель через линию 34 передачи данных. Поиск течей может производиться только одним человеком. Переноска тяжелых баллонов с гелием может быть исключена. Расход гелия может быть уменьшен. Обеспечивается компактное конструктивное выполнение с улучшенной доступностью. Существует возможность воспрепятствования ошибочным настройкам пистолета-распылителя, таким, как например, слишком большой или слишком малый расход гелия. Для оптимизации процесса распыления можно распылять большое количество гелия для определения местоположения (течи), а затем уже распылять меньше гелия для получения количественной оценки (течи).

Изобретение относится к устройству и способу поиска течи газа с помощью распылительного устройства тестового газа. Устройство для поиска течи газа, имеющее распылительное устройство (12) тестового газа для распыления тестового газа на проверяемый объект (20), вакуумную установку (30) для создания разрежения в проверяемом объекте (20), причем вакуумная установка (30) включает в себя вакуумный насос (26) и расположенный ниже по потоку от проверяемого объекта (20) газовый детектор (28) для измерения доли тестового газа, и устройство (32) анализа данных, которое анализирует измерительный сигнал от газового детектора (28), отличающееся тем, что между распылительным устройством (12) и устройством (32) анализа данных предусмотрена линия (34) передачи данных, распылительное устройство (12) выполнено для регистрации по меньшей мере одного момента времени процесса распыления и передачи его через линию (34) передачи данных на устройство (32) анализа данных, и устройство (32) анализа данных выполнено для выдачи соответственно измеренной доли тестового газа в переданный момент времени распыления. Технический результат – возможность проведения поиска течей одним человеком, уменьшение расхода гелия. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для поиска течи газа, имеющее распылительное устройство (12) тестового газа для распыления тестового газа на проверяемый объект (20), вакуумную установку (30) для создания разрежения в проверяемом объекте (20), причем вакуумная установка (30) включает в себя вакуумный насос (26) и расположенный ниже по потоку от проверяемого объекта (20) газовый детектор (28) для измерения доли тестового газа, и устройство (32) анализа данных, которое анализирует измерительный сигнал от газового детектора (28),

отличающееся тем, что

- между распылительным устройством (12) и устройством (32) анализа данных предусмотрена линия (34) передачи данных,

- распылительное устройство (12) выполнено для регистрации по меньшей мере одного момента времени процесса распыления и передачи его через линию (34) передачи данных на устройство (32) анализа данных, и

- устройство (32) анализа данных выполнено для выдачи соответственно измеренной доли тестового газа в переданный момент времени распыления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что линия (34) передачи данных выполнена для передачи измеренных значений от устройства (32) анализа данных на распылительное устройство (12).

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что распылительное устройство (12) снабжено устройством вывода результатов для выдачи измеренного значения.

4. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что распылительное устройство (12) выполнено для импульсной выдачи тестового газа, и что на устройство (32) анализа данных передают соответственно моменты времени начала и завершения одного импульса тестового газа или серии последовательных импульсов тестового газа.

5. Способ поиска течи газа с помощью распылительного устройства (12) тестового газа и подсоединяемой к проверяемому объекту вакуумной установки (30) с вакуумным насосом (26) для создания разрежения в проверяемом объекте и расположенным ниже по потоку детектором тестового газа, причем в откачанном из проверяемого объекта (20) потоке газа определяют долю тестового газа,

отличающийся тем, что

по меньшей мере один момент времени процесса распыления регистрируют с помощью распылительного устройства (12), передают на осуществляющее анализ измерительного сигнала устройство (32) анализа данных, и коррелируют с измерительным сигналом для определения, по меньшей мере, доли тестового газа в соответствующий момент времени процесса распыления.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что от распылительного устройства (12) на устройство (32) анализа данных передают момент времени начала распыления и/или завершения распыления, и коррелируют их/его с измерительным сигналом детектора тестового газа.

7. Способ по одному из пп. 5 или 6, отличающийся тем, что во время измерения измерительный сигнал передают на распылительное устройство или на расположенное вблизи распылительного устройства (12) устройство вывода результатов.

8. Способ по одному из пп. 5-7, отличающийся тем, что тестовый газ выдают из распылительного устройства (12) короткими импульсами, и что соответственно момент времени начала и завершения одного импульса тестового газа или серии последовательных импульсов тестового газа передают на устройство (32) анализа данных для корреляции с измерительным сигналом.