Датчик для контроля герметичности изделий с упругой оболочкой

 

Изобретение относится к устройствам для контроля герметичности изделий с упругой оболочкой путем измерения их деформации в вакууме. Целью изобретения является повьшение точности и информативности контрол я

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1411595 А1 (51) 4 G 01 M 3!36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4134720/25-28 (22) 18.06.86 (46) 23.07.88. Бюл. N - 27 (72) Ю.Д.Куюков, Б.Ф.Лещенко и В.А.Шур (53) 620.165.29(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1257454, кл. G 01 M 3/26, 1986. (54) ДАТЧИК ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ С УПРУГОЙ ОБОЛОЧКОЙ (57) Изобретение относится к устройствам для контроля герметичности изделий с упругой оболочкой путем из- мерения их деформации в вакууме. Целью изобретения является повьппение точности и информативности контроля

1411595 ер ме тич нос ти. Внутри к ар пус а 1 ус т аовлен стержневой толкатель 2 с пру иной 3. Рабочий конец толкателя 2

Предназначен для контакта с упругой балочкой изделия 4. Двуплечий рычаг установлен на корпусе 1 посредством ружинного крестообразного шарнира

О, На большем плече рычага 9 устаовлен электрически изолированный от орпуса 1 контакт 11, меньшее плечо нчага 9 выполнено в виде сектора 12 з магж томягкого материала, В средей части толкателя 2,установлен плокий постоянный магнит 13, контактиующий с цилиндрической поверхностью (1

Изобретение относится к измерению неэлектрических величии, в частности малых перемещений, электромеханическим способом и может быть использовано в устройствах для контроля герметичности изделий с упругой оболочкой, например изделий электронной промышленности, при их изготовлении.

Цель изобретения — повышение точности и информативности контроля герметичности путем счабжения датчика электрически изолированньм от корпуса ,неподвижным контактом, вторым сиг,нальным элементом, переключателем и блоком обработки сигналов, потому что показания датчика не зависят от скорости вакуумирования изделия и контроль производится при постоянной, заранее известной и измеренной датчи, ком с большой точностью величиной изменения деформации оболочки изделия, «« а также повышение надежности за счет снабжения датчика электрически соединенным с корпусом контактом, выполненным в ниде подпружиненного винта и плоским постоянным магнитом, и выполнения подвижного контактного элемента в виде двуплечего рычага.

На фиг.I показан датчик для контроля герметичности изделий с упругой оболочкой, сечение А-А; на фиг.2— зависимости давления Р и деформации

У от времени.

Датчик содержит корпус I, внутри которого установлен стержневой толкасектора 1 2. Электриче ская схема дат-. чика содержит таймер 15, источник питания 16, переключатель 17 источника питания 16, первый и второй сигнальные элементы 18, 19, блок 20 обработки сигналов, включающий первое и второе реле 21„ 22, первое и второе реле 23, 24 времени и дистанционный переключатель 25. Настраивают датчик на заданную величину хода рычага 9 с контактом 11, соответствующую ходу стержневого толкателя 2. Настраивают таймер 15 на заданную величину отсчета времени и начинают испытание.

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

2 тель 2, подпружиненный пружиной 3.

Рабочий конец толкателя 2 предназначен для контакта с упругой оболочкой испытуемого изделия 4. Изделие 4 установлено на столе 5, который может вместе с изделием 4 перемещаться отнссительно рабочего конца толкателя

2 с помощью винта 6, ввинчиваемого в корпусе 1 и контактирующего со сто10 лом 5.

На корпусе 1 установлен зажим 7, предназначенный для установки индика-. тора часового типа (не показан), с помощью которого производится настройка датчика.

Датчик содержит также электрически изолированный от корпуса 1 неподBHKHbN KOHTGKT 8, подвижный EOHTGKT» ный элемент, выполненный в виде дву20 плечего рычага 9, установленного на корпусе 1 посредством пружинного крестообразного шарнира 10 и кинематически связанного со стержневым толкателем 2.

На большем плече рычага 9 установлен электрически изолированный от корпуса 1 контакт 11, меньшее плечо рычага 9 выполнено в виде сектора 12 из магнитомягкого материала, напри30 мер низкоуглеродистой стали. В средней части толкателя 2 установлен плоский постоянный магнит 13, контактирующий с цилиндрической поверхностью сектора 12 рычага 9. Регулируемый контакт 14, электрически связанный

1411595 с корпусом 1, выполнен в виде подпружиненного винта.

Так как сектор 12 изготовлен из магнитомягкого материала он притяФ

5 гивается к постоянному магниту 13 толкателя 2. При движении толкателя .2 вверх магнит 13 поворачивает сектор 12 и рычаг 9 по часовой стрелке до соприкосновения контакта 11 с кон- fð тактом 14, после чего движение рычага

9 прекращается.

Электрическая схема датчика содержит таймер 15 с реле отключения и входом 3aIIycKa таймера 15, источник 15

16 питания, переключатель 17 источника 16 питания, первый 18 и второй 19 сигнальные элементы, блок 20 обработки сигналов, включающий первое 21 и второе 22 реле, первое 23 и второе 2420 реле времени и дистанционный переключатель 25. Первый выход источника 16 питания соединен с переключающим контактом переключателя 17 источника

16 питания, а второй — непосредствен- 25 но с первыми выводами обмотки первого реле 23 времени и первой обмотки дистанционноro переключателя 25, первым выводом обмотки второго реле 24 времени и через параллельно соединен- 30 ные замыкающие контакты 26 и 27 первого реле 23 времени и первого реле

2l — с первым выводом обмотки первого реле 21.

Вторые выводы обмотки первого реле 23 времени, первой обмотки дистанционного переключателя 25 и обмотки первого реле 21 подключены к корпусу

1 датчика. Второй выход источника 16 питания через последовательно соеди- 4п ненные подвижный контакт 28, первый контакт 29 переключающей группы дистанционного переключателя 25 и первый размыкающий контакт 30 первого реле

21 соединен с подвижным контактом 31 45 переключающей группы второго реле 22 и -первым выводом обмотки второго реле 22.

Второй вывод обмотки второго реле

22 через размыкающие контакты 32 реле отключения таймера 15 подключен к неподвижному контакту 8.

Первый. контакт 33 переключающей группы второго реле 22 соединен непосредственно c IIepBbIM выводом второго сигнального элемента 19, а второй контакт 31 переключающей группы второго реле 22 подключен через замыкающие контакты 34 реле отключенйя таймера 15 к первому выводу первого сигнального элемента 18.

Первый вывод второго сигнального элемента 19 и второй вывод первого сигнального элемента 18, а также изолированный контакт 11 подвижного контактного элемента 9 и второй вывод второго реле 24 времени подключены к первому контакту переключателя 17 источника 16 питания.

Изолированный контакт 11 соединен через замыкающие контакты 33 второго реле 22 с вторым выводом его обмот-, ки. Второй вывод второго сигнального элемента 19 через замыкающие контакты 35 второго реле 24 времени подключен к второму контакту 28 переключающей группы дистанционного переключателя 25, а к входу запуска таймера

15 подключены последовательно соединенные замыкающие 29 и размыкающие 36 контакты дистанционного переключатет ля 25 и первого реле 21 соответственно.

Характеристики Р = f (t) и Y = <(t) зависимостей изменения во времени давления P в вакуумной камере с датчиком и изделием 4 и деформации Y упругой оболочки изделия 4.приведены . на фиг.2.

При вакуумировании камеры в зависимости от скорости вакуумирования давление P в камере уменьшается за время t< или t с 1 кгс/см до Р„ (Р— давление постоянной деформации, дальнейшее понижение которого не вызывает увеличения достигнутой деформации у упругой оболочки изделия, имеющего высокую герметичность

Q), а конечное давление в камере устанавливается приблизительно равным Р ц (P > — предельное давление, которое дает насос).

Герметичность изделия 4 с упругой оболочкой можно точно измерить путем определения скорости изменения амплитудного значения деформации оболочки при воздействии на изделие 4 вакуума, величина которого меньше давления P

Скорость V изменения деформации уп2 ругой оболочки изделия 4 равна ау

Ь где дУ вЂ” изменение амплитудного значения Y деформации упругой оболочки, мин, 1411595 времяр в течение которого амплитудное значение изменилось на величину д Y с, При этом методе скорость откачки безделия не влияет на результаты изме1 ения герметичности.

Если скорость V> изменения дефорации Y изделия 4 с упругой оболочой, имеющего герметичность Я, равна 10

Y (участок 1 характеристики Y

В

f(t), то при скорости V изменения ( ьТ еформации У, равной -- (участок 2

tg характеристики Y = f (t), изделие 4

i еет герметичность лучшую, чем Q. ри скорости V изменения деформации

Эя ь7 20 равной — (участок 3 характерисtp ики Y = f (t), изделие 4 имеет гермеичность Qхуже,,чем QОпределение герметичности изделия производится путем сравнения факти- 25 еской скорости Ч или U изменения

Зя, литудного значения деформации с гапонной скоростью V> изделия 4, еющего герметичность Q, Сравнение коростей Ч и V са скоростью Ч 30

9 оизводит блок 20 обработки сигналов атчикаe

Датчик работает следующим образом.

Предположим, измеряется герметичость изделия 4 с упругой оболочкой известно, что при изменении амплиудного значения Y деформация этого

Изделия 4 на величину 4 Y = 2 мкм в ечение t = 60 с, изделие 4 имеет герметичность (.

Настраивают датчик таким образом, 1тобы ход Б подвижного контактного элемента с контактом 11 соответство, г ал ходу 5 Y стержневого толкателя 2, равного 2 мкм. Ход 6 1 толкателя 2 при настройке контролируют по показаниям индикатора часового типа (не Показан), измерительный стержень ко орого опирается о торец стержневого олкателя 2.

Настраивают таймер 15 на отсчет яремени и 60 с. устанавливают на

Ь стол- 5 с зазором а между рабочим конЦом толкателя 2 и оболочкой изделие 4. (пускают на датчик с изделием 4 колс5 ак вакуумной камеры (не показаны). (дновременно начинают вакуумировать камеру и переводят переключатель 17 йсточника 16 питания в положение I, Реле 24 времени включается и отсчитывает время (фиг.2), причем

t ) (t — время, по истечении которого замыкается контакт 11 и регулируемый контакт 14, t — время, отсчитываемое реле 24 времени от начала испытаний на герметичность, когда одновременно начинается вакуумирование камеры с изделием 4 и переключатель 17 источника 16 питания переводят в положение I). .

Если изделие 4 имеет большую течь, его оболочка не увеличивается в размерах и стержневой толкатель 2 через глечо рычага 9 не воздействует на контакты 8, 11 и 14 датчика. Элементы блока 20 обработки сигналов не.изменяют своего первоначального состояния. После отсчета времени t реле

24 времени замыкает свои контакты 35 и включает второй сигнальный элемент

19 "Брак". Если изделие 4 имеет большую течь, его оболочка немного увеличивает свои размеры и размыкает контакты 11 и 8, но не за ыкает контакты 11 и 14. После отсчета времени реле 24 времени заььгкает свои контакты 35 *;--: включает сигнальный элемент

19 3Брак!1

Если изделие 4 не имеет большой течи„ его оболочка под воздействием избыто -.ного давления находящегося внутри нее газа увеличивает свои размеры и, пройдя расстояние d касается рабочего конца стержневого толкателя 2 и, .преодолевал усилие пружины 3, подымает его вверх. Сектор l2 поворачивает по часовой стрелке рычаг 9, размыкая контакт 11 и контакт 8.

После того, как толкатель 2 поднимается на величину,ЬУ, замыкаются контакты 11 и 14.. Дистанциокный переключатель 25 включается и его контакты 29 замыкаются, а контакты 28 переключаются, поэтому после отсчета времени и замыкание контактов 35 реле

24 времени не вызывает включения сигнального элемента 19 "Брак".

Одновременно с замыканием контакта 11 с контактом 14 реле 23 времени на время ts (t> — время, отсчитываемое реле 23 времени с момента замыкания контакта 11 с контактом 14 датчика) замыкает свои контакты 26.

Включается реле 21 и самоблокируется контактами 27. Реле 21 размыкает свои контакты 36 и 30. Реле 23 времени, 1411595 отсчитав время ts, размыкает свои контакты 2б. После замыкания контакта 11 и контакта 14 рычаг 9 и сектор

12 становятся неподвижными, но оболочка изделия 4 продолжает увеличиваться до наибольшего (амплитудного) размера У, Толкатель 2 вместе с магнитом 13 продолжает движение вверх, и это движение прекращается, когда 10 размер Y будет наибольшим.

С течением времени негерметичная оболочка изделия 4 уменьшает свои размеры и вслед за оболочкой изделия

4 стержневой толкатель 2 с магнитом

13 опускается вниз. Сектор 12 поворачивает против часовой стрелки рычаг 9, размыкая контакты 11 и 14. Реле 21 обесточивается при первом размыкании этих контактов. Контакты 27 20 реле 21 размыкаются и схема защищена от дальнейших ложных запусков, вызванных "дребезгом" контактов 11 и

14. Контакты 36 и 30 реле 21 замыкаются. Таймер 15 начинает отсчет вре- 25 мени t> о

Если раньше, чем замыкаются контакты 11 и 8., таймер 15 отсчитывает время t» его контакты 34 замыкаются, а контакты 32 размыкаются, что свиде- go тельствует о том, что герметичность изделия 4 лучше, чем Q (участок 2 характеристики Y = f(t) на фиг.2). Включается сигнальный элемент 18

"Норма".

Если раньше, чем таймер 15 отсчитывает время, замыкаются контакт

11 с контактом 8 — включается реле

22 и самоблокируется контактами 33.

Контакты 31 реле 22 переключаются.

Это состояние элементов схемы свидетельствует о том, что герметичность изделия 4 хуже, чем Q. Включается сигнальный элемент 19 "Брак".

После окончания цикла измерения переключатель 17 источника 1б питания переводят в положение II. При этом вторая обмотка дистанционного переключателя 25 включается и он возвращается в исходное состояние.

Формула изобретения

1. Датчик для контроля герметичности изделий с упругой оболочкой, 55 содержащий корпус, установленныи в нем подпружиненный стержневой толкатель, рабочий конец которого предназначен для контакта с поверхностью изделия, подвижный контактный элемент с электрически изолированным от корпуса контактом, таймер с реле откли . чения и входом запуска таймера, источник питания и сигнальный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности, он снабжен электрически изолированным от корпуса неподвижным контактом, вторым сигнальным элементом, блоком обработки сигналов, включающим первое и второе реле и первое и второе реле времени, переключателем источника питания и дистанционным переключателем, первый выход источника питания соединен с переключающим контактом переключателя источника питания, а второй — непосредственно с первыми выводами обмотки первого реле времени и первой обмотки дистанционного переключателя и первым выводом обмотки второго реле времени и через параллельно соединенные замыкающие контакты первого реле времени и первого реле — с первым выводом обмотки первого реле, вторые выводы обмотки первого реле времени, первой обмотки дистанционного переключателя и обмотки первого реле подключены к корпусу датчика, второй выход источника питания через последовательно соединенные подвижный контакт и первый контакт переключающей группы дистанционного переключателя и первый размыкающий контакт первого реле соединен с подвижным контактом переключающей группы второго реле и первым выводом обмотки второго реле, второй вывод обмотки второго реле через размыкающие контакты реле отключения таймера подключен к неподвижному контакту, первый контакт переключающей группы второго реле соединен непосредственно с первым выводом второго сигнального элемента, а второй кон- такт переключающей группы второго реле подключен через замыкающие контакты реле отключения таймера к первому выводу первого сигнального элемента, первый вывод второго сигнального элемента и второй вывод первого сигнального элемента, а также изолированный контакт подвижного контактного элемента и второй вывод второго реле времени подключены к первому контакту переключателя источника питания, первый вывод второй обмотки дистанционного переключателя соединен с пер1411595 вь вт р р н в в э м р п м д к An op ц, щр

Составитель О.Ланко

Техред А.Кравчук Корректор М.Нароши

Редактор Н.Тупица

Заказ 3645/37 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 м выводом его первой обмотки, а орой вывод — с вторым контактом пеключателя источника питания, изоливанный контакт подвижного контакт5

ro элемента соединен через замыкаие контакты второго реле с вторым одом его обмотки, второй вывод орого сигнального элемента через мыкающие контакты второго реле вре- 1р ни подключен к второму контакту пеключающей группы дистанционного реключателя, а к входу запуска тайра подключены последовательно соененные замыкающие и размыкающие нтакты дистанционного переключатеи первого реле соответственно.

2. Датчик по .п.1, о т л и ч а ю— и и с я тем, что контактный подвижный элемент выполнен в виде двуплечего рычага, установленного на корпусе посредством пружинного крестообразного шарнира и кинематически связанного со стержневым толкателем, на большем плече рычага установлен электрически изолированный от корпуса контакт, а датчик снабжен электрически соединенным с корпусом контактом, выполненным в виде подпружиненного винта, меньшее плечо двуплечего рычага выполнено в виде сектора из магнитомягкого материала, датчик снабжен плоским постоянным магнитом, установленным в средней части стержневого толкателя, контактирующим с цилиндрической поверхностью сектора рычага.