Устройство для определения герметичности изделий Советский патент 1988 года по МПК G01M3/26 

(Л

с

о

4

00

сл

со

5J

58

59

ми отверстиями 3 и 4 и калиброванными входным и выходным жиклерами 5 и 65 чувствительного элемента, выполненного в виде поршня 7 с каналом 8 н первой заслонки 9s, размещенной в корпусе 2 со стороны жиклера 5о В камере Юр с входным торцом 11 корпуса 2р установлена вторая заслонка 15 Обводной трубопровод 21 одним концом соединен с входным трубопроводом 22 J, а другим через систему запорных органов 23-25 - с испытуемым изделием 26. На цилиндрической поверхности поршня 7 выполнены кольцевые проточки 28-30о Верхняя часть 50 мерной емкости 49 сообщена с атмосферой, а нижняя часть через четвертый запор- ньм орган 52 подключена к емкости 53 переменного объема. Устанавливают испытуемое изделие 26, подают рабочую среду от источника 1 давления во входной трубопровод 22 и далее через отсечной клапан 43, жиклер 5, щелевой зазор5 канал 8 и трубопровод 38 в полость 37 корпуса 2. Через жиклер 6j отсечной клапан 44 и запорный орган 27 рабочая жидкость поступает в изделие 26, Замер величины утечки из изделия 26 производится блоком 42 частоты колебаний, 4 з„п, ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к определению утечек рабочей жидкости и позволяет повысить точность, надежность контроля и расширить эксплуатационные характеристики устройства. Устройство содержит источник 1 давления, датчик расхода, выполненный в виде цилиндрического корпуса 2 с торцовы

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для определения герметичности изделий по утечке рабочей жидкости.

Целью изобретения является повышение точности путем исключения действия испытательного давления на датчик давления, повьшение надежности путем предохранения узлов устройства от резких колебаний давления .в источнике 9 улучшение эксштуатадион- ньк характеристик путем выравнивания давления в зазорах и расширение экс- плу.атационнык возможностей путем обеспечения определения объемного или массового значения утечек.

На чертеже схематично показано устройство для определения герметич нести изделий,

Устройство содержит источник 1 давления;) датчик расхода, выполненный в виде цилиндрического корпуса 2 с торцовыми отверстиями 3 и 4 и калиброванными входным и выходным жиклерами 5 и 6j первый из которых соединен с источником 1 давления, а второй установлен в выходном торцовом отверстии 4 корпуса 2 о Чувствительный элемент выполнен в виде поршня 7 с каналом В, установленного в корпусе 2 со стороны выходного жиклера 6 и первой заслонки 9 размещенной в корпусе 2 со стороны входного жиклера 5.

Устройство также содержит камеру Юр одна стенка которой образована

одним из торцов 11 корпуса 2, Входной жиклер 5 установлен в отверстии 12 торца 13 камеры, противоположном входному отверстию 3 корпуса 2, В

отверстии 3 торца 11 установлено сопло 14, Вторая заслонка 15 установлена в полости камеры 10 на первой 16 и второй 17 пружинах сжатия. Третья 18 и четвертая 19 пружины сжатия установлены соответственно между поршнем 7 и выходным торцом 20 корпуса 2 и между заслонкой 9 и входным торцом 11 корпуса 2 так, что поршень 7 со стороны входа канала поджат к

заслонке 9,

Между рабочим торцом заслонки 15 и рабочим торцом 11 корпуса 2 образован регулируемый щелевой зазор (элементы регулирования пружин 16

и 17 не показаны),Обводной трубопровод 21 одним концом соединен с входным трубопроводом 22, а другим через систему запорных органов 23-25 - с испытуемым изделием 26, Выходное

торцовое отверстие 4 корпуса 2 соединено с первым запорным органом 27, На цилиндрической поверхности поршня 7 выполнены кольцевые проточки 28--30, Причем проточки 28 и 30 через

каналы 31-33 нагружены давлением входа, а проточка 29 сообщена с каналом 8 поршня 7 и каналом 34 корпуса 2, перед которым включены первый 35 и второй 36 регулируемые сливные жиклеры. Полость кольцевой проточки 29 соединена с выходом канала 34

и жиклером 35, вход последнего соединен с полостью 37 корпуса 2 между поршнем 7 и жиклером 6 через дополнительный трубопровод 38 с вторым запорным органом 39. Жиклер 35 соединен своим выходом с входом жиклера 36 и измерителем частоты колебаний давления, выполненным в виде последовательно соединенных трубопроводом 40 датчика 41 давления и блока 42 измерения частоты. Между источником 1 давления и входным жиклером 5 на трубопроводе 22 установлен первый отсечной клапан 43, а за отверстием 4 давления выхода в направлении потока между корпусом 2 и испытуемым изделием 26 установлен второй отсечной клапан 44, Полость 37 корпуса 2 сообщается также с атмосферой через запорньш орган 45, Третий запорный орган 46 и третий отсечной клапан 47 сообщен с одной стороны через канал 48 с полостью 37 корпуса 2 между поршнем 7 и жиклером 6, а с другой - с мерной емкостью 49, Верхняя часть 50 мерной емкости 49 сообщена с атмосферой, а нижняя часть 51 через четвертый запорный орган 52 подключена к емкости 53 переменного объ- . ема, которая через запорный орган 54, установленный на трубопроводе 55, подсоединена к трубопроводу 22 между отсечным клапаном 43 и жиклером 5, Кроме того, устройство содержит задат- чик 56 времени, терморегулятор 57, электрически связанные с первым 27 или вторым 39 запорными органами. Все отсечные клапаны 43, 44 и 47 выполнены так, как заслонка 15 и сопло 14 в камере 10 корпуса 2, но имеют разную настройку щелевого зазора, что определяет порог срабатывания каждого из них, В устройстве имеются приборы 58 давления, например манометры, включенные в полости давления Bxo;t;a, давления испытаний и промежуточных давлений, которые отключаются от них посредством запорных органов 59,

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают импульсное изделие 26, Рабочую среду под давлением Pg подают от источника 1 давления во входной трубопровод 22 через отсечной клапан 43, настроенный на максимальный порог срабатывания, Затем рабочая среда под давлением через камеру 10 и щелевой зазор заслонки

5

0

5

0

5

0

5

0

5

15проходит через сопло 14 и нагружает полость корпуса 2 датчика расхода и его чувствительный элемент. Под действием перепада давления заслонка 9 и поршень 7 начинают смещаться вниз, сжимая пружину 18, Смещение вниз происходит до тех пор, пока пружина

19 из положения сжатия, при котором она прижимала торец заслонки 9 к торцу поршня 7 и перекрывала канал 8, начинает работать на растяжение и отрывает заслонку 9 от канала 8 поршня 7,

При этом под действием пружины 19 заслонка 9 возвращается в положение, близкое к исходному. Через канал 8, кольцевую проточку 29 и канал

34происходит перетекание рабочей среды как в давление через жиклеры 35 и 36, так и через открытый запорный орган 39 трубопровода 38 в полость пружины 18 корпуса 2, Перепад давления на поршне 7 снижается, и поршень 7 под действием сжатой пружины 18 возвращается в исходное положение, мягко встречаясь с торцом заслонки 9, Последняя вновь перекрывает канал 8 поршня 7, цикл повторяется. При этом- рабочая среда через выходной жиклер 6, канал 4 и установленный по потоку отсечной клапан 44, а также открытый запорный орган 27 нагружает полость испытуемого изделия 26, При этом жидкость поступает в полость корпуса 2 и испытуемого изделия 26 через щелевой зазор и отверстие сопла 14, которьй образован между торцом седла сопла 14, стенки 11 и заслонки 15, взвешенной относительно него между пружинами

16и 17, затяжка которых определяет зазор и расход через него, В случае испытаний изделий 26 с большим внутренним объемом для ускорения их заполнения рабочей средой используют , обводной трубопровод 21, открьшают запорные органы 23 и 24

и закрывают запорный орган 25, При этом запорный орган 25 предназначен для контроля герметичности запорных органов 23 и 24, когда они закрыты, а запорный орган 25 открыт. За от- носительньй нуль показаний расхода блока 42 измерения частоты принимается величина расхода через жиклеры

35и 36 в полость низкого давления (Р СА) при постоянном давлении

в трубопроводе 22 и закрытом запор 51

ном органе 27. Величина расхода через жиклеры 35 и 36 устанавливается такой (в начальных условиях), при которой выбирается зона нечувствительности заслонки 9 и поршня 7 из- за утечек по прецизионным зазорам. При этом трубопровод 38 открыт, т.е. открыт его запорньш орган 39. Канал i33 давления Рр нагружает кольцевые .проточки 28 и 30 поршня 7 через ка- налы 31 и 32 корпуса 2, что выравни вает перепад давления на прецизионных зазорах поршня 7 и корпуса 2 обеспечивает постоянство условий жидкостных трений в них, улучшая работу устройства. Соответствующая этому расходу минимальная частота колебаний чувствительного элемента фиксируется блоком 42 измерения частоты через включенньш в промежуточное давление между жиклерами 35 и 36 датчик 41 давления, что повьш1ает чувствительность датчика 41 и позволяет ему работать в зоне больших амплитуд давлений при незначительных абсолютных давлениях, что повышает его работоспособность и Точность передачи сигнала на блок 42 частоты.

К трубопроводам 21 и 0 между регули руемыми жиклерами 35 и 36 подсоединен манометры 58 с запорными органами 59, которые включаются в измерение давлений испытаний, а затем отсекаются запорными .органами 59, чтобы не перегружать пружины манометров 58.

После фиксации частоты, соответ- ствуннцей нулевому расходу, открывается запорный орган 27, и при поддержании постоянным давления Р (Рус) фиксируется частота колебаний на блоке 33 частоты, соответствукмцая суммарному расходу (нулевому расходу через жиклеры 35 и 36 и расходу вследствие негерметичности изделия). Негерметичность изделия оценивают по разности показаний на блоке 42 измерения частоты. В случае внезапного разрушения испытуемого изделия 26 величина расхода через датчик расхода импульсно возрастает. При этом давление внутри щелевого зазора резко падает, на дополнительной заслонке 15 резко возрастает перепад давления, и она, сжимая пружину 17, перекрывает сопло 14. Расход в сопло 14 прекращается, а давление за

048596

ним падает до нуля. Если разгерметизация происходит при заполнении полости испытуемого изделия 26 через обводной трубопровод 21, то трубопровод 22 давления входа (Р0) перекрывается аналогичным путем, но при этом срабатьтает отсечной клапан 43. При импульсных повьшениях давления

10 PSX отсечной клапан 43 или заслонка 15 срабатывают на закрытие по указан- ной схеме и предохраняют устройство и изделие от случайных перегрузок и разрушений. При снижении давления

15 PJX заслонка 15 и отсечной клапан 43 восстанавливают свои щелевые зазоры и устройство продолжает свою работу.

Зазор заслонки 15. и устроенных

20 аналогично отсечных клапанов 43, 44 и 47 настраиваются в начальных условиях путем затяжки пружин (например, 16 и 17 для заслонки 15) с учетом выполняемых ими функциональных

25 задач. Например, отсечной клапан 43 и заслонка 15 в камере 10 выполняют .только защитные функции и настраиваются на максимально допустимый при испытаниях скачок давления Рц после

30 которого они отсекают давление Р от его попадания в устройство и объект 26. Отсечной клапан 44 настраивается так, что при прямом токе он открыт, а при обратном - мгновенно перекрьгоает отверстие 4, следовательно, и отсекают давление внутри полости испытуемого объекта 26.

Клапан 47, включенный в канал 48 (перед выходным жиклером 6 корпуса

дд 2), включен и настроен так, что при прямом токе он всегда закрыт, а при обратном - мгновенно открывается и сообщает полость мерной емкости 49 с полостью пружины 18 порщня 7, но происходит это только при открытом запорном органе 46 канала 48. Причем канал 48 вместе с запорным органом 46 и отсечным клапаном 47 включен в нижнюю часть 51 мерной емкости 49.

Мерная емкость 49 работает следующим образом.

По трубопроводу 55, сообщенному с давлением Pg, через запорный орган 54 емкость 53 заполняется рабочей жидкостью испытаний. Затем запорный орган 54 перекрывается, открьшается запорньй орган 52 и поршень емкости 53 подает рабочую жидкость до запол- не}1ия всей высоты мерной емкости 49.

45

50

55

71404859

При этом верхняя часть 50 мерной емкости 49 сообщена с окружающей средой (атмосферой), запорный орган 46 закрыт. Затем (на работающем устройстве) дается дистанционньй сигнал, на открытие запорного органа 46, который электрически связан с задат- чиком 56 времени (таймером). При этом заранее перекрывается запорньш орган 39 трубопровода 38, а также запорный орган 45. При негерметичности полости изделия 26 поршень 7 под действием давления f двигается вниз, давление испытания (, ) в полости пружины 18 высокое, клапан 44 открыт, а клапан 47 закрыт и не пропускает рабочую жидкость внутрь емкос.ти 49. Пружина 19 растягивается

8

случае осуществляется через жиклеры 35 и 36 в полость давления Р. .

10

Формула изобретения

1, Устройство для определения герметичности изделий, содержащее источник давления, датчик расхода, выполненный в виде цилиндрического корпуса с торцовыми отверстиями и каливрован- ньми входным и выходным жиклерами, первый из которых соединен с источником давления, а второй установлен в выходном торцовом отверстии корпу- 15 са, чувствительного элемента, выполненного в виде поршня с каналом, установленного в корпусе со стороны выходного жиклера, и первой заслонки, размещенной в корпусе со стороны и открывает заслонку 9 от торца порш- 2о входного жиклера, камеру, одна стен ня 7. Давление в полости пружины 18 поршня 7 мгновенно падает до нуля, пружина 18 возвращает поршень 7 в исходное положение, где вновь мягко встречается с заслонкой 9. При падении давления в полости пружины 18 мгновенно перекрьшается клапан 44, удерживая рабочую жидкость в полости испытуемого изделия 26. Одновременно мгновенно открывается клапан 47 и из мерной емкости 49 под действием атмосферного давления и разрежения в полости пружины 18 и поршня 7 вытесняется часть измеряемого объема рабочей жидкости, величина которого равна величине утечек из испытуемой полости изделия 26. Связь начала измерения потерь жидкости с за- датчиком 56 времени позволяет производить автоматический расчет величины утечек в единицу времени, а измерения температуры рабочей жидкости и ее автоматическое регулирование терморегулятором 57 позволяют измерять величины утечек как в объемном, так и массовом измерении, что увеличивает точность измерений и расширяет функциональные возможности устройства,

В устройстве предусмотрена возможность и обычных измерений расхода протекающей через трубопровод 22 жидкости, В этом случае запорный орган 46 канала 48 и запорньй орган 39 трубопровода 38 закрьшаются, запорньй орган 45 сообщается с атмосферой, что исключает образование компрессии в полости пружины 18 поршня 7, а следовательно, и помех в работе поршня 7. Расход измеряемой среды в этом

ка которой образована одним из торцов корпуса и имеет отверстие в ке ров.

30

35

стен, противоположной одному из жикле- вторую заслонку, установленную

25 в полости камеры на первой и второй пружинах сжатия,.третью и четвертую пружины сжатия, установленные соответственно между поршнем и выходным торцом корпуса и между первой заслонкой и входньм торцом корпуса так, что поршень со стороны входа канала поджат к .первой заслонке, обводной трубопровод, один конец которого соединен с входом датчика расхода, а другой предназначен для соединения с изделием, измеритель частоты колебаний давления и первьй регулируемый сливной жиклер, а выходное торцовое отверстие корпуса соединено с первым запорным органом, предназначенным для соединения с изделием, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, поршень выполнен с кольцевой проточкой на цилиндрической

дс (Поверхности, полость которой соеди- 1нена с выходом канала и с первым регулируемым сливным жиклером, вход . последнего соединен с полостью корпуса между поршнем и выходным жиклером через дополнительньй трубопровод с вторым запорным органом, устройство снабжено вторым регулируемым сливным жиклером, а первый регулируемый сливной жиклер соединен своим выходом с входом второго регулируемого сливного жиклера и с измерителем частоты колебаний давления,

40

50

55

8

случае осуществляется через жиклеры 35 и 36 в полость давления Р. .

ка которой образована одним из торцов корпуса и имеет отверстие в ке ров.

0

5

стен, противоположной одному из жикле- вторую заслонку, установленную

5 в полости камеры на первой и второй пружинах сжатия,.третью и четвертую пружины сжатия, установленные соответственно между поршнем и выходным торцом корпуса и между первой заслонкой и входньм торцом корпуса так, что поршень со стороны входа канала поджат к .первой заслонке, обводной трубопровод, один конец которого соединен с входом датчика расхода, а другой предназначен для соединения с изделием, измеритель частоты колебаний давления и первьй регулируемый сливной жиклер, а выходное торцовое отверстие корпуса соединено с первым запорным органом, предназначенным для соединения с изделием, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, поршень выполнен с кольцевой проточкой на цилиндрической

с (Поверхности, полость которой соеди- 1нена с выходом канала и с первым регулируемым сливным жиклером, вход . последнего соединен с полостью корпуса между поршнем и выходным жиклером через дополнительньй трубопровод с вторым запорным органом, устройство снабжено вторым регулируемым сливным жиклером, а первый регулируемый сливной жиклер соединен своим выходом с входом второго регулируемого сливного жиклера и с измерителем частоты колебаний давления,

0

0

5

повьпиения надежности, одна стенка камеры образована входным торцом корпуса, с которым зас лонка образует зазор, U входной жиклер установлен в отверстии камеры, противоположном входному торцовому отверстию корпуса.

трубопровода соо&дены между собой и с 15 костью, третьим запорным органом и

ИСТОЧНИКОМ давления.

рма.

U0485910

5, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения определения

объемного или массового значения утечек, оно снабжено вторым отсечным клапаном, установленным между выходным жиклером и первым запорным органом, задатчиком времени измерения, регулятором температуры и термометром, электрически связанным с первым и/или вторым запорным органами, емкостью переменного объема, мерной емтретьим отсечным клапаном, сообщающими полость корпуса между поршнем и выходным жиклером с мерной емкостью, верхняя часть которой сообщена с ат- мосферой, а нижняя часть через четвертый запорньй орган подключена к емкости переменного объема, сообщенной с входным жиклером.