Способ испытания изделий на герметичность

 

Способ испытания на герметичность криогенной жидкостью, например, жидким водородом, заключается в создании на входе в течь избыточного давления криогенной жидкости и измерении количества протекающего вещества. Для получения максимального расхода через течь и тем самым повышения надежности оценки герметичности при крайних значениях параметров, жидкость на входе в течь переохлаждают до температуры, равновесной давлению на выходе из течи. Технический результат - получение максимально возможного массового расхода через течь и повышение надежности оценки герметичности при крайних значениях параметров. 1 ил.

Изобретение относится к области криогенной и ракетно-космической техники и может быть использовано для испытания на герметичность преимущественно при криогенных температурах.

Известен способ контроля герметичности, заключающийся в том, что проверяемое изделие заполняют индикаторной жидкостью под избыточным давлением и фиксируют места ее течей (см. авт. св. №366370 М. кл. G 01 M 3/02). Известный способ контроля герметичности не учитывает особенности истечения через поры криогенных жидкостей - их вскипание при снижении давления.

Наиболее близким по технической сущности является способ испытания на герметичность, заключающийся в создании на входе в течь избыточного давления криогенной жидкости и измерении количества протекающего вещества (см. "Программу определения проницаемости жидкого водорода через целый металл и соединения", предприятие, 1977). Этот способ принят за прототип.

Описанный выше способ имеет недостаток, а именно, при его реализации измеряется уменьшенный массовый расход веществ через течь. Это происходит потому, что истечение криогенной жидкости, например, жидкого водорода, через пору с большим отношением длины к диаметру (l/d≥1000) происходит в двухфазном режиме за счет вскипания части жидкости из-за падения давления в результате гидравлических потерь. В этом режиме истечения некоторая доля сечения поры занята паром. Но так как плотность пара примерно на два порядка ниже плотности жидкости, то массовый расход вещества через пору существенно ниже, чем в случае истечения без парообразования (гидравлический режим течения). При испытаниях на герметичность получают заниженные величины утечек, что приводит к повышению погрешности при определении потребных аварийных запасов криогенных компонентов.

Целью настоящего изобретения является получение максимально возможного массового расхода через течь, что повышает надежность оценки герметичности при крайних значениях параметров.

Поставленная цель достигается тем, что в известный способ испытания на герметичность, заключающийся в создании на входе в течь избыточного давления криогенной жидкости и замере количества протекавшего вещества, вводят операцию переохлаждения жидкости в области перед течью до температуры, равновесной давлению за течью.

Принципиальное отличие предлагаемого способа заключается в том, что переохлаждение криогенной жидкости перед входом в течь предотвращает парообразование при снижении давления в потоке. Истечение некипящей жидкости происходит в гидравлическом (однофазном) режиме. В этом случае массовый расход является максимально возможным и характеризует собой геометрические характеристики канала поры (диаметр, длину, разветвленность и т.д.).

Схема конкретного устройства, работающего по указанному способу, показана на чертеже. Устройство состоит из испытываемого изделия 1, криостата для термостатирования изделия 2, трубопровода заправки криостата 3, трубопровода подачи криогенной жидкости к изделию 4, теплообменника 5, трубопровода подачи криогенной жидкости в теплообменник 6 и трубопровода 7, ведущего к аналитическому прибору.

Работу по указанному способу производят следующим образом. Заправляют криостат криогенной жидкостью и термостатируют изделие. В область до течи подают криогенную жидкость под давлением, равным давлению испытания. Подаваемую жидкость переохлаждают в теплообменнике 5 до температуры, равновесной давлению в области за течью. Количество протекающего вещества замеряют аналитическим прибором, к которому ведет трубопровод 7.

Например, давление жидкого водорода на входе в течь равно 6 ати, температуру на входе в течь снижают с равновесной этому давлению, равной 28К, до температуры 20К, соответствующей давлению на выходе из течи, равному 1 ати. Расчеты по Т-S диаграмме показывают, что утечка, полученная при переохлаждении, больше утечки без переохлаждения примерно на 30% вес.

Использование предлагаемого способа испытания на герметичность в условиях криогенных температур обеспечивает по сравнению с существующим способом получение максимальной величины утечки, что позволяет:

- повысить надежность оценки герметичности при крайних значениях параметров;

- рассчитать площадь проходного сечения каналов с учетом низкотемпературных деформаций;

- повысить точность при определении потребных аварийных запасов криогенных компонентов.

Формула изобретения

Способ испытания изделий на герметичность криогенной жидкостью, например, жидким водородом, заключающийся в том, что на входе в течь изделия создают избыточное давление криогенной жидкости и измеряют количество протекающей через течь жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности испытаний при крайних значениях параметров путем получения максимального расхода жидкости через течь, жидкость на входе в течь изделия переохлаждают до температуры, равновесной давлению на выходе из течи.

РИСУНКИ