Способ контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет повысить точность контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах. Помещают емкость в испытательную камеру, вакуумируют последнюю, охлаждают емкость, наполняя ее жидким хладагентом до перекрытия места течи, вытесняют жидкий хладагент из емкости заполнением ее контрольным газом до открытия места течи, измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от места течи емкости, подают в испытательную камеру поток газа из объема емкости, заполненного контрольным газом, путем регулирования потока изменяют концентрацию контрольного газа в испытательной камере на величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от места течи емкости, прекращают подачу в испытательную камеру потока газа из объема емкости, заполненного контрольным газом, и определяют величину потока контрольного газа, по которой судят о герметичности. Способ осуществляется устройством, содержащим испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, течеискатель и вентиль, установленные на испытательной камере, систему наполнения жидким хладагентом и заполнения контрольным газом, соединенную с контролируемой емкостью, магистраль, предназначенную для соединения через вентиль емкости и испытательной камеры, регулятор потока газа и мерный объем с датчиком давления, установленные последовательно в магистраль, и секундомер. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может найти применение при контроле герметичности емкостей, например топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах.

Известны способы контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, заключающиеся в следующем. Над поверхностью емкости создается разрежение с помощью откачных средств, емкость заполняется контрольным газом, контрольный газ под действием разности давлений проникает через место течи емкости в откачанную полость, которая сообщается с течеискателем, по показанию течеискателя судят о герметичности [1] Недостатком известных способов является то, что они не обеспечивают достаточной точности контроля, поскольку в отличие от эксплуатационных условий, когда вследствие низкотемпературного нагружения конструкции емкости течь раскрывается, при нормальной температуре поверхность емкости бывает настолько сжата, что течь может быть слишком малой и ее не удается обнаружить.

Известен способ контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, заключающийся в том, что помещают емкость в испытательную камеру, вакуумируют последнюю, охлаждают емкость, наполняя ее жидким хладагентом до перекрытия места течи, подают в испытательную камеру тарированный поток контрольного газа, измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от тарированного потока, прекращают подачу тарированного потока, вытесняют жидкий хладагент из емкости заполнением ее контрольным газом до открытия места течи, измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от места течи емкости и по соотношению измеренных величин изменения судят о герметичности, и который осуществляется известным устройством для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащим испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, течеискатель, установленный на испытательной камере, систему наполнения жидким хладагентом и заполнения контрольным газом, соединенную с контролируемой емкостью, контрольную течь, соединяемую в процессе контроля с испытательной камерой[2] Данные способ и устройство являются наиболее близкими к предложенным по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком данного способа с применением данного устройства является их невысокая точность контроля, что объясняется следующим.

Поскольку контрольный газ, вытесняющий жидкий хладагент из емкости, имеет, как правило, температуру выше температуры жидкого хладагента, то по мере заполнения емкости контрольным газом увеличивается суммарный тепловой поток из объема, заполняемого контрольным газом, в объем, наполненный жидким хладагентом, что приводит к постоянному смещению термодинамического равновесия на границе разделения газ жидкость и, следовательно, к увеличению потока паров жидкого хладагента в контрольный газ, т.е. по мере заполнения емкости контрольным газом концентрация его в заполняемом объеме уменьшается, причем определенному соотношению объемов, заполняемого контрольным газом и наполненного жидким хладагентом (определенному уровню границы раздела газ жидкость), соответствует и определенная концентрация контрольного газа в объеме, заполняемом контрольным газом.

Таким образом, через место течи емкости в испытательную камеру проникает поток газа (смеси контрольного газа с парами жидкого хладагента) с концентрацией контрольного газа в нем (зависящей от соотношения объемов, заполняемого контрольным газом и наполненного жидким хладагентом), отличной от концентрации контрольного газа в тарированном потоке газа (чистого контрольного газа) (в потоке газа через контрольную течь), в результате чего в суждение о герметичности, основанное на сравнении величин изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от потоков газа через место течи емкости и через контрольную течь при если не одинаковых, то известных концентрациях контрольного газа в них, вносится определенная неточность (как правило, имеет место занижение фактической величины негерметичности емкости, что может привести к ее необнаружению).

Целью изобретения является повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, заключающемся в том, что помещают емкость в испытательную камеру, вакуумируют последнюю, охлаждают емкость, наполняя ее жидким хладагентом до перекрытия места течи, вытесняют жидкий хладагент из емкости заполнением ее контрольным газом до открытия места течи и измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от места течи емкости, после измерения величины изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от места течи емкости подают в испытательную камеру поток газа из объема емкости, заполненного контрольным газом, путем регулирования потока изменяют концентрацию контрольного газа в испытательной камере на величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от места течи емкости, прекращают подачу в испытательную камеру потока газа из объема емкости, заполненного контрольным газом, и определяют величину потока контрольного газа, по которой судят о герметичности.

Известное устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, течеискатель, установленный на испытательной камере, систему наполнения жидким хладагентом и заполнения контрольным газом, соединенную с контролируемой емкостью, содержит также вентиль, установленный на испытательной камере, магистраль, предназначенную для соединения через вентиль емкости и испытательной камеры, регулятор потока газа и мерный объем с датчиком давления, установленные последовательно в магистраль, и секундомер.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит испытательную камеру 1 для размещения контролируемой емкости 2 с местом течи 3, течеискатель 4 и вентиль 5, установленные на камере 1, магистраль 6, предназначенную для соединения через вентиль 5 емкости 2 и камеры 1, регулятор 7 потока газа и мерный объем 8 с датчиком 9 давления, установленные последовательно в магистраль 6, секундомер 10, систему 11 наполнения жидким хладагентом и заполнения контрольным газом, соединенную с емкостью 2 и состоящую из трубопроводов 12 и 13 подачи и дренажа жидкого хладагента, трубопровода 14 подачи контрольного газа, манометра 15, уровнемера 16.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Помещают емкость 2 в испытательную камеру 1. Вакуумируют последнюю. Охлаждают емкость 2, наполняя ее через трубопроводы 12 и 13 жидким хладагентом до перекрытия места течи 3. Вытесняют жидкий хладагент из емкости 2 заполнением ее через трубопровод 14 контрольным газом (контроль давления по манометру 15) до открытия места течи 3. При помощи течеискателя 4 измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере 1 от места течи 3 емкости 2. Открывая вентиль 5, подают в испытательную камеру 1 через магистраль 6 поток газа из объема емкости 2, заполненного контрольным газом. Открытием закрытием регулятора 7 потока газа изменяют концентрацию контрольного газа в испытательной камере 1 на величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере 1 от места течи 3 емкости 2 (т. е. устанавливают поток газа через магистраль 6, равный потоку газа через место течи 3 емкости 2, поскольку концентрация контрольного газа в обоих потоках одинаковая их источником является одна и та же емкость 2). Закрывая вентиль 5, прекращают подачу в испытательную камеру 1 потока газа из объема емкости 2, заполненного контрольным газом. По повышению давления газа, замеренного с помощью датчика 9 давления, за заданный с помощью секундомера 10 промежуток времени в мерном объеме 8 (отвакуумированном одновременно с испытательной камерой 1 после открытия вентиля 5) определяют величину потока контрольного газа через магистраль 6 (как указывалось выше, величина потока контрольного газа через магистраль 6 равна потоку контрольного газа через место течи 3 емкости 2), по которой, сравнивая ее с допустимой величиной потока контрольного газа (допустимой величиной негерметичности), судят о герметичности.

При негерметичной емкости по показанию уровнемера 16 определяют уровень границы раздела газ жидкость и устраняют негерметичность, например, лужением всех швов, находящихся на этом уровне.

Использование изобретения повышает точность контроля герметичности, что гарантирует качественное изготовление и, следовательно, надежную эксплуатацию емкостей, например топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах.

Формула изобретения

1. Способ контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, заключающийся в том, что помещают емкость в испытательную камеру, вакуумируют последнюю, охлаждают емкость, наполняя ее жидким хладагентом до перекрытия места течи, вытесняют жидкий хладагент из емкости заполнением ее контрольным газом до открытия места течи и измеряют величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от места течи емкости, отличающийся тем, что после измерения величины изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от места течи емкости подают в испытательную камеру поток газа из объема емкости, заполненного контрольным газом, путем регулирования потока изменяют концентрацию контрольного газа в испытательной камере на величину изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от места течи емкости, прекращают подачу в испытательную камеру потока газа из объема емкости, заполненного контрольным газом, и определяют величину потока контрольного газа, по которой судят о герметичности.

2. Устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, течеискатель, установленный на испытательной камере, систему наполнения жидким хладагентом и заполнения контрольным газом, соединенную с контролируемой емкостью, отличающееся тем, что оно содержит вентиль, установленный на испытательной камере, магистраль, предназначенную для соединения через вентиль емкости и испытательной камеры, регулятор потока газа и мерный объем с датчиком давления, установленные последовательно в магистраль и секундомер.

РИСУНКИ

Рисунок 1