СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГЕРКОНОВ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ Российский патент 2024 года по МПК G01M3/06 

Изобретение относится к области испытаний газонаполненных изделий на герметичность путем погружения их в жидкость и контроля пузырьков газа, истекающего из дефектных мест данных изделий. Изобретение может быть использовано, в частности, для определения микротрещин в герметизированных магнитоуправляемых контактах (герконах).

Целью изобретения является упрощение процедуры проведения испытаний и повышение точности определения бракованных герконов, содержащих микротрещины.

Одна из проблем изготовления герконов заключается в необходимости сохранения в них азота при исходном давлении равном 200-300 мм рт.ст. При наличии микротрещин в стеклобаллоне или спаях герконов в их объем поступают составляющие атмосферного воздуха. Данный эффект приводит к изменению состава и давления газового наполнения герконов и, как следствие, прогрессирующему ухудшению их эксплуатационных параметров. В условиях серийного производства необходимо иметь информацию о наличии, видах и местах преимущественного нахождения микротрещин в герконах.

Известен способ испытания герконов на герметичность, согласно которому герконы помещают в замкнутую камеру, создают в ней разряжение и контролируют давление газа. О качестве герконов судят по характеру изменения давления газа в камере: если давление растет, то в части герконов имеются микротрещины [SU 1245905 A1, G01M 3/16, опубл. 23.07.86 г.].

Данный способ обладает низкой чувствительностью, предполагает длительное наблюдение за давлением газа в камере из-за малой скорости его поступления из герконов, не позволяет оперативно идентифицировать бракованные герконы и места нахождения в них микротрещин.

Известен способ испытания герконов на герметичность, согласно которому герконы опрессовывают в гелии, помещают в замкнутую камеру, создают в ней разряжение, соединяют камеру с гелиевым течеискателем и контролируют его сигнал, соответствующий вытекающему из герконов газу. [ГОСТ 19150-84. Контакты магнитоуправляемые герметизированные. Общие технические требования. Дата введения 01.01.1986 г.].

При проведении испытаний партию герконов выдерживают в гелии под давлением 4-5 атмосфер в течение 1,5-2,0 часов. Разрежение в камере при проверке на течеискателе составляет не менее 5⋅10^-3 мм рт.ст.

Рассматриваемый способ характеризуется высокой трудоемкостью, сложностью используемой аппаратуры и дороговизной. Для идентификации бракованных герконов необходимо многократное повторение испытаний с разделением исходной партии на постоянно уменьшающиеся части. Заканчиваются испытания контролем единичных герконов.

Данный способ не позволяет также получить информацию о местах расположения микротрещин в герконах, что важно для понимания причин их образования и разработки технологических решений, позволяющих повысить технологический выход герконов.

Известен способ испытания герконов на герметичность, согласно которому замкнутую камеру с прозрачными стенками частично заполняют жидкостью с низким давлением насыщенного пара, в жидкость погружают герконы, над жидкостью создают разряжение и контролируют выделение пузырьков газа с поверхности герконов [SU 1355880, G05 М3/06, опубл. 30.11.87 г.].

Способ основан на создании перепада давления азота внутри и вне исследуемых герконов за счет откачки вакуумным насосом остаточного газа из объема камеры, находящегося над жидкостью. При наличии в герконах локальных мест нарушения герметичности азот выходит из них и образует пузырьки, периодически всплывающие на поверхность жидкости.

К недостаткам известного способа относится низкая чувствительность, вызванная возможностью пропуска дефектных мест герконов из-за их закупорки под действием капиллярных сил и гидростатического давления столба жидкости.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому объекту по совокупности технических признаков и достигаемому результату является способ испытания герконов на герметичность, согласно которому замкнутую камеру с прозрачными стенками частично заполняют жидкостью с низким давлением насыщенного пара, в жидкость дважды погружают герконы, каждый раз над жидкостью создают разряжение и последовательно контролируют выделение пузырьков газа с поверхности герконов, находящихся при двух различных температурах [SU 161553, G01 Класс 42k, 30₀₁, опубл. 1964 г.]. Описанный способ принят за прототип предлагаемого изобретения.

При реализации известного способа в камере над жидкостью также создают разряжение, но контроль герметичности каждого исследуемого геркона проводят дважды: на первом этапе используют жидкость, находящуюся при комнатной температуре; на втором этапе - жидкость, нагретую до температуры 170-180°С. При повышении температуры жидкости растет давление газа внутри геркона, а также снижается коэффициент ее поверхностного натяжения и эффект закупорки микротрещин под действием капиллярных сил. Сравнивая полученные результаты, определяют характер микротрещин в стеклобаллоне и спаях геркона. Если микротрещины «сквозные», то интенсивность образования пузырьков возрастает при повышении температуры жидкости. Если же микротрещины «глухие» - интенсивность образования пузырьков увеличивается незначительно и затем быстро снижается.

Имеется, однако, несколько причин, препятствующих достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип:

- высокая трудоемкость и длительность процедуры измерений, связанная с необходимостью выполнения двух последовательных этапов испытаний герконов в отдельных жидкостях, находящихся при разных температурах;

- ограниченность диапазона изменения температуры жидкости и, как следствие, давления газа внутри герконов.

Таким образом, непосредственное использование известного способа, принятого за прототип, в массовом производстве герконов не представляется возможным.

Технический результат изобретения заключается в упрощении процедуры проведения испытаний и обеспечении возможности определения мест нарушения герметичности герконов.

Данный технический результат достигается тем, что в способе испытания герконов на герметичность, согласно которому замкнутую камеру с прозрачными стенками частично заполняют жидкостью с низким давлением насыщенного пара, в жидкость дважды погружают герконы, каждый раз над жидкостью создают разряжение и последовательно контролируют выделение пузырьков газа с поверхности герконов, находящихся при двух различных температурах, при этом используют жидкость, имеющую комнатную температуру, по результатам первого этапа испытаний отбирают негерметичные герконы, затем поочередно выводы каждого такого геркона подключают к источнику переменного напряжения и вновь погружают в жидкость, в межконтактном зазоре геркона возбуждают тлеющий разряд в условиях, не вызывающих разрушение поверхности его контактов, и в течение 3-25 секунд осуществляют нагрев разрядом геркона до температуры 300-400°С.

В предлагаемом способе на первом этапе испытаний в жидкость погружают партию из нескольких герконов и, наблюдая за генерацией пузырьков газа с их поверхности, оперативно определяют негерметичные изделия. На втором этапе последовательно испытывают единичные бракованные герконы, нагреваемые газовым разрядом. Анализ полученной информации позволяет разделить виды микротрещин, имеющихся в герконах, и определить места их нахождения.

Выбор вида и особенностей поддержания в герконах газового разряда осуществляется из следующих соображений:

- тлеющий разряд переменного тока симметрично воздействует на поверхности обоих контактов геркона;

- мощностью тлеющего разряда просто управлять, что позволяет осуществлять нагрев герконов различного типа за ограниченное время до требуемых температур без разрушения поверхности контактов;

- в экспериментах используется жидкость, находящаяся при комнатной температуре, что позволяет существенно уменьшает трудоемкость и время испытаний по сравнению с прототипом.

При реализации способа достигаются максимально возможные температуры герконов, равные ~90% от температуры размягчения материала их стеклобаллона. Данное обстоятельство обеспечивает достижение предельного давления газа внутри герконов и, следовательно, дополнительно повышает объективность их испытаний на герметичность.

Положительный эффект от использования предлагаемого способа обусловлен тем, что упрощается процедура проведения испытаний и повышается точность определения бракованных герконов.

Таким образом, сопоставительный анализ предложенного технического решения и уровня техники позволил установить, что заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» и «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежом (фиг. 1), на котором представлен один из вариантов схемы установки, применяемой для испытаний герконов заявленным способом. Она состоит из камеры 1 с прозрачными стенками, частично заполненной индикаторной жидкостью 2 до уровня, указанного пунктирной линией. В качестве такой жидкости используется вакуумное масло ВМ-1. Патрубок 3 соединяет камеру с форвакуумным насосом (на чертеже не указан). С помощью герметичных вводов (гермовводов) 4 и 5 осуществляют подключение генератора 6 к отдельным герконам 7. Партия исследуемых герконов размещается в кассете 8, расположенной на дне камеры.

Генератор обеспечивает формирование знакопеременного напряжения с амплитудой 700-1000 В, достаточной для возбуждения тлеющего разряда в герконах различного типа.

В качестве конкретного примера реализация предлагаемого способа осуществлялось на герконах МКА-14103. На первом этапе испытаний партию из 7-10 герконов загружают в кассету 8 и помещают в жидкость, находящуюся при комнатной температуре. Затем объем камеры, находящийся над жидкостью, откачивают форвакуумным насосом через патрубок 3 до давления остаточного газа, равного (3-5)⋅10^-2 мм рт.ст. и контролируют пузырьки газа, истекающие в жидкость из локальных мест поверхности герконов. Наличие пузырьков свидетельствует о существовании в стеклобаллоне и (или) спаях герконов микротрещин. Такие бракованные герконы отбирают и используют на втором этапе испытаний.

Второй этап состоит из однотипных операций, количество которых равно числу бракованных герконов. При выполнении каждой такой операции исследуемый геркон 7 подключают к выводам гермовводов 4, 5 и опускают в используемую индикаторную жидкость 2. Объем камеры, находящийся над жидкостью, откачивают форвакуумным насосом до давления остаточного газа, равного (3-5)⋅10^-2 мм рт.ст. и с помощью генератора 6 в герконе возбуждают тлеющий разряд. Оптимальный ток разряда, не приводящий к разрушению поверхности контактов герконов, устанавливают выбором балластного сопротивления, включенного последовательно с герконом (на фиг. 1 не показан).

Генератор обеспечивал формирование переменного синусоидального напряжения с частотой в 50 Гц. Амплитуда тока разряда составляла 5 мА. В этих условиях температура геркона за 5 секунд увеличивалась до 350°С, что приводило к повышению почти в 2,0 раза давления азота внутри него. Если при этом интенсивность образования пузырьков возрастала, то они были вызваны утечкой газа через сквозные микротрещины в герконе. Если данная интенсивность изменялась незначительно и затем спадала, то в герконе имелись «глухие» микротрещины.

Полученные результаты доказывают эффективность предлагаемого способа испытания герконов на герметичность.

Положительный эффект от его использования обусловлен упрощением процедуры и повышением точности контроля герметичности герконов.

Изобретение относится к области испытаний герконов на герметичность методом погружения их в жидкость и регистрации образующихся пузырьков газа. Способ испытания герконов на герметичность, заключающийся в том, что замкнутую камеру с прозрачными стенками частично заполняют жидкостью с низким давлением насыщенного пара, в жидкость дважды погружают герконы, каждый раз над жидкостью создают разряжение и последовательно контролируют выделение пузырьков газа с поверхности герконов, находящихся при двух различных температурах, при этом используют жидкость, имеющую комнатную температуру, по результатам первого этапа испытаний отбирают негерметичные герконы, затем поочередно выводы каждого такого геркона подключают к источнику переменного напряжения и вновь погружают в жидкость, в межконтактном зазоре геркона возбуждают тлеющий разряд в условиях, не вызывающих разрушение поверхности его контактов, и в течение 3-25 секунд осуществляют нагрев разрядом геркона до температуры 300-400°С. Технический результат - упрощение процедуры контроля герметичности герконов. 1 ил.

Способ испытания герконов на герметичность, согласно которому замкнутую камеру с прозрачными стенками частично заполняют жидкостью с низким давлением насыщенного пара, в жидкость дважды погружают герконы, каждый раз над жидкостью создают разряжение и последовательно контролируют выделение пузырьков газа с поверхности герконов, находящихся при двух различных температурах, отличающийся тем, что используют жидкость, имеющую комнатную температуру, по результатам первого этапа испытаний отбирают негерметичные герконы, затем поочередно выводы каждого такого геркона подключают к источнику переменного напряжения и вновь погружают в жидкость, в межконтактном зазоре геркона возбуждают тлеющий разряд в условиях, не вызывающих разрушение поверхности его контактов, и в течение 3-25 секунд осуществляют нагрев разрядом геркона до температуры 300-400°С.