Способ контроля герметичности изделий Советский патент 1993 года по МПК G01M3/00 

С

1)4500563/28.

2)24.10.88

6)30.08.93. Бюл. №32

1) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения Энергия им. С.П.Королева

(12) Л.В.ЛипнякЛЭ.В.Щербаков и Н.Г.Панов (56) Ланис В.А., Левина Л.Е. Техника вакулных испытаний. М.-Л.: Госэнергоиздат, 11363, с. 242-244.

(5

4) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИИ

О

7) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля крупногабаритных изделий с по- ,)шенными требованиями по герметичности. Сущность: способ контроля гфрметичности изделий заключается в том,

что помещают изделие в вакуумную камеру с течеискателем, вакуумируют камеру до минимального установившегося давления, иэ- меряют начальную концентрацию контрольного газа в камере, возобновляют вакуумирование до минимального установившегося давления, подают в камеру тарированный лоток контрольного газа, прекращают вакуумирования и измеряют концентрацию контрольного от тарированного потока, прекращают его подачу и вновь вакуумируют до минимального установившегося давления, заправляют изделие кон- трольным газом, прекращают вакуумирование и измеряют концентрацию контрольного газа от изделия, а о герметичности судят по изменению концентрации контрольного газа в вакуумной камере, 1 ил,

Изобретение относится к испытатель- н|эй технике и может быть использовано для контроля крупногабаритных изделий с повышенными требованиями по герметично- с|и.

I Наиболее близким по технической сущ- нрсти к предлагаемому способу является способ, заключающийся в том, что изделие помещают в вакуумную камеру с подключенным к ней течеискателем, вакуумируют вакуумную камеру до минимального установившегося давления, прекращают вакуумирование вакуумной камеры, регистрируют изменение давления Л Pi в вакуумной камера за время Ati и измеряют начальную конЁ

центрацию контрольного газа в вакуумной камере а в момент времени ti, возобновляют вакуумирование вакуумной камеры до минимального установившегося давления, заправляют изделие контрольным газом, прекращают вакуумирование вакуумной камеры и в момент времени ц измеряют концентрацию контрольного газа от изделия аг , а о герметичности изделия Оизд судят по изменению концентрации контрольного газа в вакуумной камере из соотношения

00

Cs

VI

i

Q

изд ;

5-1()

,-б APiV Ли

f ai-a . (Г)

(1)

где V - свободный обьем вакуумной камеры. Наряду с преимуществом данного способа, позволяющего за счет накопления контрольного газа в вакуумной камере значительно повысить чувствительность контроля, основным недостатком его является низкая точность. Данное обстоятельство объясняется следующими причинами. Коэф- фициент5 10 в соотношении (1) определен исходя из того, что 1 /200000 часть воздуха в нижних слоях атмосферы составляет контрольный газ - гелий, и реакция течеискате- ля п должна быть реакцией именно на данную концентрацию. Реальная концентрация контрольного газа в вакуумной камере отличается от принятой за счет либо присутствия его в продуктах газовыделения с наружных поверхностей контролируемого изделия, либо попадания его через негерметичности вакуумной камеры из окружающего помещения с повышенным содержанием гелия. Таким образом, реакция течеискате- ля а в большинстве случаев не соответствует принятой за исходную реакцию на концентрацию . По достижении в вакуумной камере минимального установившегося давления .процесс накопления контрольного газа, .происходящий после прекращения вакуумирования вакуумной камеры, характеризующийся изменением давления ДР за время At, стабилизируется, т.е. при стабилизированном начальном давлении в вакуумной камере конечное давление, измеряемое по истечении времени накопления At, отличается незначительно и отличия абсолютных величин АР и At незначительно сказываются на величине негерметичности Оизд. Однако, учитывая нелинейную характеристику зависимости чувствительности течеискателя S от давления в камере масс-спектрометра Р (см. чертеж), даже незначительные отклонения по конечному давлению в вакуумной камере и соответственно в камере масс-спектрометра приводят к значительным изменениям чувствительности течеискателя S и соответственно отклонениям показаний течеискателя а , что в свою очередь отражается на точности оценки величины негерметичности.

Целью изобретения является повышение точности контроля герметичности изделий.

Цель достигается тем. что по способу, по которому изделие помещают в вакуумную камеру с подключенным к ней течеиска- телем. вакуумируют. вакуумную камеру до минимальною установившегося давления,

прекращают вакуумирование вакуумной камеры и измеряют начальную концентрацию контрольного газа в вакуумной камере, возобновляют вакуумирование вакуумной камеры до минимального установившегося давления, заправляют изделие контрольным газом, прекращают вакуумирование вакуумной камеры и измеряют концентрацию контрольного газа от изделия,а о герметичности изделия судят по изменению концентрации контрольного газа в вакуумной камере, перед заправкой изделия подают в вакуумную камеру тарированный контрольного газа, прекращают вэкуумирование вакуумной камеры и измеряют концентрацию контрольного газа в вакуумной камере от тарированного потока, прекращают подачу тарированного потока и вновь вакуумируют вакуумную камеру до

минимального установившегося давления,

причем измерение концентрации контроль ного газа после прекращения вакуумирова ния в процессе повышения давления в

вакуумной камере и камере масс-спектрометра течеискателя проводят в момент достижения в камере масс-спектрометра течеискателя давления оптимальной чувствительности, а оценку герметичности изделия производят с учетом изменения

концентрации контрольного газа в вакуумной камере от тарированного потока.

Учитывая, что величина тарированного потока контрольного газа О™ подчиняется соотношению (1). имеем

.

П -с 1П-6 АРтп У ( «тп П , Отп-5-10 -.(-}

Атт

«1

где А Р™ - изменение давления в вакуумной 40 камере за время A tTn после подачи тарированного потока;

«тп концентрация контрольного газа в вакуумной камере от тарированного потока в момент времени trn.

Из соотношений (1) и (2) имеем

45

( «тп - «1 )

ДР1 Ati

х A tm

А Ртг,

(3)

Если потоки газовыделения и натекания в вакуумной камере после стабилизации- процесса вакуумирования вакуумной камеры на несколько порядков превышают величины тарированного потока контрольного газа или потока контрольного газа через негерметичности изделия, т.е.

АР™.

Aim

(4)

о с достаточной степенью точности можно Уценивать негерметичность изделия по следующему соотношению:

Оизд - QT

( «2 - «1 ) ( «тп - «1 )

о при этом снятие показаний течеикателя

при всех измерениях концентрации конт- эольного газа в вакуумной камере должно проводиться при одном и том же давлении з камере масс-спектрометра течеискателя, эбеспечивающем неизменную чувствительность прибора.

I Таким образом, точность способа повышается путем привязки измерений показаний течеискателя к конкретному давлению з камере масс-спектрометра течеискателя, {т.е. за счет стабилизации чувствительности |гечеискателя и, в конечном итоге, всей ис- чытательной системы.

Выбор оптимального давления в камере масс-спектрометра течеискателя проводится в процессе оценки чувствительности испытательной системы- в зависимости от требуемой минимальной. регистрируемой Негерметичности контролируемого изде- |пия..

; Кроме того, точность предлагаемого |способа контроля герметичности повыша- |ется за счет проведения тарировки тече- Искателя не по абсолютной величине концентрации контрольного газа в нижних |слоях атмосферы, а по изменению концентрации, образуемому подачей тарированно- jro потока контрольного газа в вакуумную камеру.

; Предлагаемый способ осуществляется Следующим образом. Изделие помещают в |вакуумную камеру с подключенным к ней Ь ечеискателем и вакуумируют вакуумную |камеру до минимального установившегося давления. Прекращают вакуумирование вакуумной камеры и измеряют начальную концентрацию контрольного газа в вакуумной |камереа1 в процессе повышения.давления IB вакуумной камере и камере масс-спектро- |метра течеискателя в момент достижения в камере масс-спектрометра течеискателя давления, чувствительность течеискателя при котором отвечает заданным требовани- |ям контроля, т.е. давления оптимальной чувствительности.Возобновляют шакуумирование вакуумной камеры до минимального установившегося давления.

Подают в вакуумную камеру тарированный поток контрольного газа Q™. Прекращают вакуумирование вакуумной камеры и измеряют концентрацию контрольного газа в ва5 куумной камере от тарированного потока а™ в процессе повышения давления в вакуумной камере и камере масс-спектрометра течеискателя в момент достижения в камере масс-спектрометра течеискателя давления

10 оптимальной чувствительности. Прекраща- ют подачу тарированного потока и вновь вакуумируют вакуумную камеру до минимального установившегося давления. Заправляют изделие контрольным газом.

15 Прекращают вакуумирование вакуумной камеры и измеряют концентрацию контрольного газа от изделия щ в процессе повышения давления в вакуумной камере и камере масс-спектрометра течеискателя в

20 момент достижения в камере масс-спектро- метра течеискателя давления оптимальной „ чувствительности. О герметичности изделия Оизд судят по изменению концентрации контрольного газа в вакуумной камере с уче25 том изменения концентрации контрольного газа в вакуумной камере от тарированного потока из соотношения (5).

Формула изобретения

30 Способ контроля герметичности изделий, по которому помещают изделие в вакуумную камеру с подключенным к ней масс-спектрометрическим течеискателем, вакуумируют вакуумную камеру до мини35 мального установившегося давления, пре- кращают вакуумирование и измеряют начальную концентрацию контрольного газа в вакуумной камере, возобновляют вакуумирование вакуумной камеры до

40 минимального установившегося давления, заправляют изделие контрольным газом, прекращают вакуумирование и измеряют концентрацию контрольного газа от изде- лия, а о герметичности судят по изменению

45 концентрации контрольного газа в вакуумной камере, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, перед заправкой изделия подают в вакуумную камеру тарированный поток контрольного газа,

50 прекращают вакуумирование вакуумной ка- , меры и измеряют концентрацию контрольного газа в вакуумной камере от тарированного потока, прекращают его подачу и вновь вакуумируют вакуумную ка55 меру до минимального установившегося давления, все измерения концентрации контрольного газа проводят в момент достижения в камере масс-спектрометра течеискателя давления оптимальной

чувствительности, а оценку герметичности производят с учетом изменения концентра50

100

150

200

ции контрольного газа в вакуумной камере от тарированного потока.

250 300

350

400 Р (мкА-)