Способ контроля величины утечки из изделия Советский патент 1990 года по МПК G01M3/26 

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет контролировать герметичность полых изделий камерным и бескамерным методами.

Цель изобретения - повышение точности путем учета изменения коэффициента поверхностного натяжения жидкости от величины изменяющегося атмосферного давления.

На чертеже изображена схема устройства для реализации способа контроля величины утечки из изделия при контроле его герметичности.

Устройство содержит источник 1 сжатого таза с подводящим трубопроводом 2 к изделию 3 и клапанами 4 и 5, контрольный резервуар 6, частично заполненный электропроводной жидкостью 7. Имеется капилляр 8, выходной конец 9 которого расположен в контрольном .(

резервуаре 6 с возможностью взаимодействия с электропроводной жидкостью 7. Датчик 10 абсолютного давления сообщен с газовой полостью изделия 3. Преобразователь 11 регистрирует появление пузырьков газа на выходном конце 9. капилляра 8 и преобразует их в электрические импульсы. Блок 12 формирования сигнала, пропорциональ-. ного расходу утечки, включает в себя последовательно соединенные формирователь 13 импульсов переменной .длительности и умножитель 14. БЛОК 15 обработки сигнала соединен с блоком 12 формирования сигнала. Полость изделия 3 соединена с входом датчика 10 абсолютного давления, а выход послед - него соединен с.одним из входов фор- мирователя 13 импульсов переменной длительности и с входом умножителя

05

:оУ

14, выход которого соединен с блоком 15 обработки сигнала. Выход преобрат зователя 11 соединен с другим входом формирователя 13 импульсов переменной длительности. Возможность взаимодействия выходного конца 9 капилляра 8 обеспечивается при помощи привода 16 поворота резервуара 6 вокруг оси 17. Наджидкостная полость резервуара 6 через .выпускной канал 18 сообщена с полостью изделия 3. Капилляр 8 выполняет функцию одного электрода, функцию второго электрода вьшолняет корпус резервуара 6. Капилляр 8 закреп- лен на крышке 19, изолированной электрически от резервуара 6.

Способ реализуется следующим образом.

В первоначальном положении элект- ропроводная жидкость 7 в.резервуаре 6 находится ниже конца 9 капилляра 8. При открытии клапанов 4 и 5 происходи заполнение изделия 3 сжатым газом от источника 1 до испытательного давле- ния. Заполнение жидкости 3 происходит как через подводящий трубопровод 2, так и через капилляр 8, наджидкостную полость резервуара 6 и выпускной канал 18. После заполнения изделия 3 клапан 5 перекрывают и,при помощи привода 16 поворачивают камеры 6 на определенный угол. После этого под действием сил тяжести жидкость 7 занимает положение, показанное штрих- пунктирной линией. При этом за счет капиллярного эффекта жидкость 7 за-; ходит в капилляр 8.и электрическое сопротивление между капилляром 8 и корпусом резервуара 6 резко уменьшается. С этого момента устройство находится в режиме слежения за появлением пузырька газа на выходном конце 9 капилляра 8.

Если изделие 3 имеет сквозной де- фект, то через капилляр 8 устанавливается потокj Компенсирующий потерю газа из изделия 3 в атмосферу. Поэтому на выходном конце 9 капилляра 8 начинает формироваться пузырек газа, скорость.формирования которого определяется величиной потока газа через сквозной дефект изделия 3. При достижении пузырьком определенной величины граница ограничиваклцей его пленки жидкости 7, соприкасающаяся с концом 9 капилляра 8, переходит на токоне- j проводящее покрытие конца 9 капилляра 8 и наступает изоляция проводящей чат

|Q 5

0 5

5 Q

0

5

0

сти конца 9 (торцовой части конца 9 и внутренней проводящей поверхности капилляра 8) и разрыв электрической цепи через электропроводную жидкость 7 между капилляром 8 и корпусом резервуара 6. После этого ввиду дальнейшего роста пузырька происходит его отрьш от капилляра 8 и на конце 9 начинает образовываться новый пузырек. Процесс повторяется.

Преобразователь 11 формирует короткие электрические импульсы с периодом, равным периоду отрыва пузырь- ков газа, и подает их на вход блока 12, на другой вход которого подается электрический сигнал датчика 10 абсолютного давления.

В блоке 12 формирователь 13 выдает импульсы, длительность которых функционально зависит от величины сигнала датчика 10 и период следования которых равен периоду сигнала, выдаваемого преобразователем 11. Последовательность импульсов с формирователя 13 поступает на один из входов умножителя 14, на другой вход которого подается сигнал датчика 10. Таким образом, в блоке 12 формируется сигнал, пропорциональный величине расхода утечки, который направляется в блок 18 обработки (в частном случае просто показывающий прибор).

После окончания измерения расхода утечки резервуар 6 при помощи привода 16 возвращается в исходное положение, перекрывается клапан и произво - дится подключение нового изделия 3.

В результате исследований установ- лено, что расход утечки определяется следующей- зависимостью, полученной экспериментально, т.е.

« - Г

где Q - расход утечки;

К - коэффициент, зависящий от геометрических размеров капилляра 8, плотности электропроводной жидкости 7 и глубины погружения капилляра 8 в жидкость 7;

I/ - время формирования газового пузырька на конце капилляра 8 до момента его отрыва; ОБС абсолютное испытательное дав. ление газа;

Oi - коэффициент влияния изменения поверхностного натяжения

электропроводной жидкости 7, зависящий от химического состава жидкости, ее температуры и материала токонепроводящего покрытия капилляра 8. Произведение представляет собой количество газа в пузырьке, причем с изменением испытательного давления оно изменяется нелинейно, а это ведет к возникновению дополнительной погрешности при оценке герметичности.

Для упрощения реализации удобнее представить полученную зависимость в приближенном виде, полученном после разложения степенной функции в ряд Тейлера, т.е.

- Р Q

К

ОбС

1 +

J(P

р V

ЯбС 0РО где Kj, у - эмпирические коэффициенты; величина аргумента, выб- ранная для разложения в ряд из условий его сходимости.

1

Здесь множитель

-РО

характе1- К(Р«бс .

ризует влияние сил поверхностного натяжения на величину отрывающегося от ЗО капилляра 8 пузырька газа. Количество газа в одном пузьфьке не будет посто- янной величиной, оно будет в сильной степени зависеть от величины испытательного давления, но не прямо пропорционально, так как с увеличением испытательного давления уменьшается коэффициент поверхностного натяжения идкости. В данном способе о степени

ерметичности судят по величине рас- .„ 40

2Q 25 35

1610354

0

5

хода утечки, определяемой по электрической зависимости, являкщейся функцией частоты отрыва пузырьков газа и испытательного давления, что позволяет с большей точностью судить о степени герметичности испытуемого изделия.

Таким образом, на одном и том же испытательном стенде можно работать , с различными испытательными давлениями и при каяздом из.них перетарировку устройства производить нет необходимости.

Формула, изобретения

ЗО

Способ контроля величины утечки 2Q из изделия при контроле его герметичности путем заполнения изделия сжатым газом, соединения его с воздушной полостью сосуда, частично заполнен- - ного жидкостью, соединения источника 25 сжатого газа через капилляр с жидко.- стной полостью сосуда, измерения времени формирования газовых пузырьков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем учета изменения коэффициента поверхностного натяжения жидкости от величины изменяющегося испытательного давления, одновременно с частотой измеряют величину испытательного атмосферного.давления Рд воздуш- 35 ной полости сосуда, а величину Q

утечки определяют по соотношению

(1-4(1

К,Р

01 бС

Q . где К,об - эмпирические коэффициенты.

Изобретение относится к контролю герметичности полых изделий и позволяет повысить точность путем учета изменения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Изделие заполняют сжатым газом и соединяют его с воздушной полостью сосуда, частично заполненного жидкостью. Источник сжатого газа соединяют через капилляр с жидкостной полостью сосуда. Измеряют величину абсолютного давления и частоту формирования газовых пузырьков, по которым определяют величину утечки. 1 ил.