Способ определения зоны течи негерметичного изделия Советский патент 1991 года по МПК G01M3/04 

Изобретение относится к испытаниям

на герметичность и может быть использовано в машиностроении, химической промышленности и пр.

Целью изобретения является повышение точности путем снижения погрешности из-за размывания границы раздела двух пробных веществ и расширение технологических возможностей путем испытания изделий любой конфигурации.

Способ определения зоны течи реализуется на установке, изображенной на фиг. 1; на фиг, 2 показано графическое изображение движения границы двух пробных веществ по наружному контуру изделия, где T.M(to, h0) -высота зоны течи, м, т.С(т0 + At, h) - высота расположения границы двух пробных веществ в момент стабилизации сигнала масс-спектрометра на течь, м, у-у - зона места течи, 1, 2, 3. 4 и т.д. -точки отбора проб; на фиг. 3 приведен пример изменения

сигнала течеискателя на контрольную течь, характеризующий процесс установления стационарности течения пробного вещества по системе течеискателя; на фиг. 4-8 показаны графики изменения сигнала масс- спектрометра на негерметичность в результате движения границы двух пробных веществ в зоне места течи

т. А - место течи

0 - первое (вытесняемое) пробное вещество;

- граница двух пробных веществ; ES3 - второе вытесняемое пробное вещество;

т.В - время момента стабилизации сигнала масс-спектрометра на негерметичность изделия;

h - высота расположения слоя n-п в момент стабилизации сигнала масс-спектрометра на негерметичность изделия;

h0 - высота зоны течи,

О VI О

- ел о

т.С - время момента прохождения слоя п-п зоны течи;

At - время-установления стационарности течения пробного вещества, по системе течеискателя, с,

В камеру 1 помещено испытываемое изделие 2, заполнение камеры 1 пробным веществом (газом) осуществляется с пневмопульта 3. Утечка пробного вещества через негерметичность регистрируется масс-спектрометрическим течеискателем 4. Для настройки масс-спектрометрического течеискателя 4 на первое и второе пробные вещества, в качестве которых используются два газа, к системе течеискания подстыковываются контрольная течь 5 на первый пробный газ и контрольная течь 6 на второй пробный газ.

Для определения скорости движения границы двух пробных газов в камере 1 установлена система отбора проб 7 с точками отбора, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга, анализ проб производится на хроматографе 8, для регулирования давления в камере 1 и дренажа пробного газа установлен клапан 9. Для ва- куумирования изделие подстыковывается к вакуумной системе 10.

Физическая сущность изобретения поясняется следующим образом.

При вытеснении из объема одного пробного газа, например гелия, другим газом, например аргоном, граница между ними начинает постепенно размываться за счет диффузии газов и процесса трения и завихрения газа о стенки испытываемого изделия и камеры испытания, К месту негерметичности граница подходит в размытом состоянии.

Условно границу двух пробных газов разделим на слои с определенной концентрацией, пусть слой 2-2. имеет концентрацию вытесняющего пробного газа аргона, близкой к нулю С 0%, а слой п-п имеет концентрацию аргона 100% (см. фиг. 4).

Рассмотрим движение границы двух пробных газов в зоне негерметичности и регистрацию утечки пробного газа аргона череа негерметичность. При достижении слоя 2-2 места негерметичности, масс-спектрометр 4 не выдает сигнал из-за того, что пробный газ еще не достиг датчика масс- спектрометра (см, фиг. 4).

При дальнейшем продвижении границы процентное содержание пробного газа аргона в зоне негерметичности повышается, появляется сигнал на масс-спектрометре 4 и он увеличивается во времени (см. фиг. 5, 6). С целью проведения качественных испытаний необходимо регистрировать движение слоя п-п со 100%-ным содержанием пробного газа аргона. Анализ процентного содержания пробного газа в смеси ведется

по всей высоте изделия 2, через равные промежутки времени из точек, удаленных на одинаковое расстояние друг от друга на хроматографе 8.

При достижении слоя п-п места негерметичности сигнал от течи изделия 2 возрастает (см. фиг, 7) и через некоторое время стабилизируется, но слой п-п за это время изменит свое положение на высоту A h и достигнет высоты h.

Время At называется временем установления стационарности течения газа и зависит от объема камеры 1 и быстроты действия вакуумной системы 10,

Время A t находится экспериментально в процессе испытаний по времени открытия контрольной течи 6 до времени момента стабилизации сигнала масс-спектрометра 4 на поток газа от контрольной течи 6 (см. фиг. 3).

Скорость движения слоя п-п находится

по расстоянию между точками отбора проб и времени, в течение которого слой проходит через эти точки, данные для расчета скорости берутся с хромотограммы.

Высота A h определяется как произведение скорости движения слоя п-п в момент времени At.

Ah V(t) -At.(1)

Высоту зоны течи уточняют по формуле

h h0-V(t)At(2)

Способ осуществляется следующим образом.

В герметичную камеру 1 помещают контролируемое изделие 2, откачивают изделие

2 вакуумной системой 10 до давления, обеспечивающего требуемую чувствительность испытания. Открывают контрольную течь 5 на первый пробный газ (гелий) и проверяют чувствительность системы течеискания по

гелию,

Подают гелий в камеру 1 с пневмопульта 3 давлением опрессовки и определяют суммарную негерметичность изделия 2. Если изделие 2 герметично, то испытания заканчиваются. Если изделие негерметично, то приступают к поиску течи.

Открывают контрольную течь 6, проверяют чувствительность системы течеискания по второму пробному газу аргону,

5 закрывают контрольную течь 6. Определяют время At установления стационарности течения второго пробного газа по системе течеискателя, для этого фиксируют момент открытия контрольной течи 6 на графике

(см. фиг. 3), это т.К и момент стабилизации сигнала масс-спектрометра 4 на контрольную течь т.Р, время At определяют как разность времени момента стабилизации сигнала от течи t и времени открытия конт- рольной течи to, At t - to (см. фиг. 3).

Пробный газ гелий вытесняют вторым пробным газом аргоном, причем аргон подают в систему снизу, так как он имеет большую молекулярную массу, чем газ гелий.

Фиксируют время начала подачи пробного газа, включают систему отбора проб 7, ведут запись показаний масс-спектрометра 4 и хроматографа 8 во времени (см. . 2). Отбор проб ведут из пробоотборников поз. 1, 2, 3, ... и т.д. (см. фиг. 2), расположенных по всей высоте изделия на одинаковых расстояниях друг от друга, фиксируют те точки, в которых появляется проба со 100%-ным содержанием вытесняющего пробного газа.

В момент стабилизации возросшего сигнала масс-спектрометра 4 на негерметичность изделия 2 фиксируется высота расположения границы со 100%-ным содержанием пробного газа.

Высо у расположения зоны течи уточняют с учетом скорости движения границы двух веществ и времени установления стационарности течения пробного газа по системе течеискания по формуле (2).

Высоту расположения места течи можно найти графическим путем на хроматог- рамме, на которой построен график движения слоя границы со 100%-ным со- держанием пробного газа (см. фиг. 2).

От T.C(t, h), которая характеризует время стабилизации сигнала масс-спектрометра на негерметичность изделия и высоту расположения слоя границы со 100%-ным содержанием пробного газа в этот момент времени, откладывают по оси абсцисс отрезок At, находят на графике т.М (to, ho), которая характеризует время прохождени я слоя границы со 100%-ной концентрацией пробного газа места негерметичности и высоту места негерметичности.

Открывают камеру, течь находят теме искателем методом щупа или методом обдува, исследуя зону у-у1 (см. фиг. 2), расположенную на высоте Ь0.

Предложенное решение позволяет локализовать течи малого порядка, фиксируе мые только способами контроля суммарной герметичности.

Помимо указанного, способ позволяет также определить несколько течей на обьек- те.

Использование способа позволит сократить цикл испытаний за счет совмещений операций контроля негерметичности с операциями контроля локальной негерме тичности, уменьшения времени подготовительных работ.

Формула изобретения

Способ определения зоны течи негерметичного изделия путем размещения изде лия в герметичной камере, заполнения последней первым пробным веществом ва- куумирования изделия, вытеснения первого пробного вещества вторым в камере, регистрации увеличения содержания второго пробного вещества в изделии по возрасте- нию сигнала масс-спектрометрического те- чеискателя и измерения высоты h расположения границы их раздела, по которой определяют высоту h0 расположения зоны течи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей, предварительно измеряют время A t установления стационарности течения второго пробного вещества по системе масс-спектрометриче ского течеискателя и скорость V(t) перемещения границы раздела двух пробных веществ в любой момент времени, измерение высоты h осуществляют в момент стабилизации возросшего сигнала течеискателя, а высоту h0 определяют по зависимости

h0 h- V(t)At.

7 ,

Изобретение относится к испытаниям на герметичность с помощью пробного вещества. Целью изобретения является повышение точности и расширение технологических возможностей. Вакуумированное негерметичное изделие размещают в герметичной камере, заполняют камеру первым пробным газом, вытесняют его вторым пробным газом, регистрируют наличие второго пробного газа в изделии по возросшему сигналу масс-спектрометрического течеискателя и определяют высоту H₀ расположения места течи по высоте H расположения границы раздела газов H₀ = H - V(T)ΔТ, где V(T) - скорость движения границы раздела пробных газов и ΔТ - время установления стационарности течения второго пробного газа по системе течеискателя, определяемые предварительно. 8 ил.

-чхни

фм.1

фиг. Z

7с

о

LT

V

о r- о

rfiPtetrf -f в

to

фиг 8

0(А (изд.

г:

Тс

фиг.7