Устройство для контроля герметичности

 

Использование: для контроля герметичности или утечки газа с помощью элементов, чувствительных к давлению. Сущность: устройство для контроля герметичности содержит следующие известные элементы: корпус, две емкости, полость первой из которых герметична и соединена с выходной магистралью, источник давления, вентили, привод и первый контактный датчик, размещенный в первой емкости. Новым является то, что емкости выполнены цилиндрическими, установлены второй контактный датчик, поворотный вал с кулачками и взаимодействующие с ними дополнительные контактные датчики. Вентили выполнены со штоками, взаимодействующими с кулачками, установлены на цилиндрических емкостях с возможностью перемещения крышек, на которых закреплены ограничительные кольца и контактные датчики. Внутри емкостей герметично установлены сильфоны, подвижные торцы которых взаимодействуют с ограничительными кольцами и контактными датчиками. Первый сильфон соединен с выходной магистралью через один из вентилей, второй сильфон - непосредственно с выходной магистралью. Выходная магистраль подключена через другой вентиль к связанному с приводом источнику давления, выполненному, например, в виде помпы. 6 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительным устройствам, а именно, к устройствам для контроля герметичности или измерения утечки газа с помощью элементов, чувствительных к давлению.

Известно устройство для испытания полых изделий на герметичность, содержащее эталонную емкость, соединительные магистрали с запорными органами, обратный клапан и дренажный клапан с управляющей полостью, а также дифференциальный манометр в виде пневмопреобразователя.

Устройство имеет недостаточную точность и требует больших затрат времени при проведении контроля.

Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является устройство для контроля утечки газа, содержащее две емкости, одна из которых подсоединена к испытуемому объекту, соединяющий обе емкости дифференциальный манометр, привод, реле, контакты которого установлены в цепи питания двигателя привода, контактный датчик, расположенный в одной из емкостей, при этом другая емкость выполнена в виде связанного с приводом подвижного гидравлического цилиндра, поршень которого неподвижен.

Недостатки прототипа: недостаточная точность, обусловленная значительной инерционностью и потерями трения подвижных элементов устройства (в первую очередь, массивного, подвижного в осевом направлении гидравлического цилиндра, перемещающегося относительно неподвижного поршня по уплотнительным прокладкам), а также наличием люфтов в кинематических звеньях (шестернях и винтовой паре); значительные затраты времени на проведение контроля и неудобство работы оператора, обусловленные необходимостью управления несколькими вентилями и визуальным контролем положения подвижного гидравлического цилиндра.

Цель изобретения улучшение эксплуатационных характеристик устройства.

Предложенное устройство для контроля герметичности содержит следующие известные элементы: корпус, выходную магистраль, установленные в корпусе две емкости, полость первой из которых герметична и соединена с выходной магистралью, а полость второй сообщена с атмосферой, источник давления с приводом, вентили и первый контактный датчик управления и индикации, размещенный в первой емкости. Поставленная цель достигается новой совокупностью признаков, а именно тем, что емкости выполнены цилиндрическими с крышками, установленными с возможностью перемещения по емкостям. Во второй емкости сообщение с атмосферой осуществляется посредством отверстия и размещен второй контактный датчик управления и индикации. Устройство снабжено поворотным валом с кулачками, дополнительными датчиками управления и индикации, установленными в корпусе с возможностью взаимодействия с кулачками, ограничительными кольцами, установленными на крышках, двумя сильфонами с подвижными торцами, герметично установленными в первой и второй емкостях с возможностью взаимодействия подвижными торцами с ограничительными кольцами, штоками, установленными в вентилях с возможностью взаимодействия с кулачками. Первый и второй основные контактные датчики управления и индикации установлены на крышках с возможностью взаимодействия с подвижными торцами. Выходная магистраль сообщена посредством вентиля с источником давления, выполненным в виде помпы. Первый сильфон сообщен с выходной магистралью посредством вентиля, а второй сильфон с выходной магистралью непосредственно.

На фиг. 1 показано устройство, вид со стороны лицевой панели; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 первая цилиндрическая емкость, продольный разрез; на фиг.5 то же, вторая емкость; на фиг.6 структурная схема устройства с пневматическими, кинематическими и электрическими связями его элементов.

Устройство содержит корпус 1, установленные в нем емкости 2 и 3, выполненные цилиндрическими, источник давления в виде помпы 4 с приводом (например электродвигателем) 5, а также вентили 6 и 7. В первой емкости 2 размещен первый контактный датчик 8 управления и индикации (например микровыключатель), а во второй емкости 3 второй контактный датчик 9 управления и индикации. Выходная магистраль 10 герметично, например с помощью соединительного шланга, который заканчивается штуцером с уплотнительной прокладкой, подсоединяется к испытываемому изделию. В корпусе 1 установлен поворотный вал 11 с кулачками 12-16, который, для удобства изготовления, может быть выполнен составным из нескольких частей, соединенных между собой муфтами. Кулачки 12-14 имеют возможность взаимодействия с дополнительными датчиками 17-19 управления и индикации, установленными в корпусе 1 с помощью кронштейна 20. В вентилях 6 и 7 установлены штоки 21 и 22 с возможностью взаимодействия с кулачками 15 и 16 соответственно. На валу 11 также установлен диск 23 с гнездами для фиксации угловых положений вала при помощи подпружиненного шарика 24. На конце вала 11, с наружной стороны лицевой панели 25, закреплена рукоятка 26. На лицевой панели 25 смонтированы блок 27 управления и индикации и контрольный манометр 28.

Емкости 2 и 3 выполнены с крышками 29 и 30 соответственно. Крышки установлены с возможностью перемещения по емкостям за счет резьбового соединения. Подвижное соединение крышки 29 с первой емкостью 2 загерметизировано с помощью кольцевой уплотнительной прокладки 31. На крышках 29 и 30 установлены ограничительные кольца 32 и 33 и предназначенные для закрепления контактных датчиков 8 и 9 кронштейны 34 и 35. В первой 2 и второй 3 емкостях на их днищах 36 и 37 герметично установлены сильфоны 38 и 39 с подвижными торцами 40 и 41. Последние имеют возможность взаимодействия с ограничительными кольцами 32 и 33 и контактными датчиками 8 и 9. В днищах 36 и 37 установлены штуцера 42 и 43 для подсоединения сильфонов 38 и 39 к шлангам 44 и 45 воздушных магистралей. В первой емкости 2 установлен штуцер для подключения к шлангу 46. Провода, соединяющие контактный датчик 8 с блоком 27 управлвения проведены сквозь крышку 29 герметично, например с помощью переходных герметизированных контактов. Во второй емкости 3 сообщение с окружающей атмосферой осуществляется посредством отверстия 47.

Для соединения выходной магистрали 10 с параллельно соединяемыми воздушными магистралями установлена распределительная коробка 48. Первый сильфон 38 сообщен с выходной магистралью 10 посредством вентиля 7 с использованием шлангов 44 и 49 и распределительной коробки 48. Второй сильфон 39 сообщен с выходной магистралью 10 непосредственно, с использованием шланга 45 и распределительной коробки 48. Выходная магистраль 10 сообщена посредством вентиля 6, через распределительную коробку 48 и шланг 50, с источником давления помпой 4.

Контактные датчики 8, 9, 17-19 и привод (электродвигатель 5) электрически соединены с блоком 27 управления и индикации, который подключен к стандартной сети 51 электропитания и содержит электромагнитное силовое реле 52, электронное реле 53 времени и сигнализацию 54, выполненную, например, в виде буквенно-цифрового табло.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении испытываемое изделие подключается к выходной магистрали 10 с помощью соединительного шланга, соединение при этом герметизируется. На блоке 27 управления и индикации включается электропитание. Рукоятка 26, зафиксированная гнездом на диске 23 и шариком 24, находится в крайнем левом положении (положение I рукоятки 26 на фиг.1), контактные датчики 8, 9, 17-19 разомкнуты, вентили 6, 7 открыты.

Затем оператор переводит рукоятку 26 в положение II (пуск), кулачок 12 замыкает контактный датчик 17, который через реле 52 включает электродвигатель 5. Одновременно кулачок 13 замыкает контактный датчик 18, который включает на табло 54 сигнализации информацию о пуске устройства. Вентили 6 и 7 в этом положении открыты. Работающая помпа 4 через вентиль 6, шланг 50, распределительную коробку 48 и выходную магистраль 10 подает сжатый воздух в изделие. Сжатый воздух поступает также в манометр 28, через шланг 45 во второй сильфон 39, через шланг 46 в первую емкость 2, а также через шланг 49, вентиль 7 и шланг 44 в первый сильфон 38.

По мере работы помпы 4 давление нарастает в сильфонах 38 и 39, в первой емкости 2 и в выходной магистрали 10, а давление во второй емкости 3 за счет ее сообщения с окружающей средой посредством отверстия 47 остается постоянным и равным атмосферному. Так как давление во втором сильфоне 39 превышает давление во второй емкости 3, сильфон 39 растягивается в продольном направлении и его подвижный торец 41 смещается в сторону контактного датчика 9. Из-за равенства давлений в первом сильфоне 38 и в первой емкости 2 не изменяет своего положения подвижный торец 40.

По достижении заданного испытательного давления (например 0,8 кг/см²) подвижный торец 41, в результате соответствующей деформации сильфона 39, замыкает контактный датчик 9, который включает на табло 54 сигнализации информацию о достижении нужного давления, а также через реле 52 выключает электродвигатель 5, в результате прекращается нарастание давления в выходной магистрали 10 и всех связанных с ней элементах устройства.

На основании информации о достижении заданного испытательного давления оператор переводит рукоятку 26 в крайнее правое положение (положение III). При этом кулачки 15 и 16, взаимодействуя со штоками 20 и 21, закрывают вентили 6 и 7, а кулачок 14 включает контактный датчик 19, который запускает реле 53 времени и включает на табло 54 сигнализации информацию о переводе устройства в режим контроля герметичности. В этом режиме полость испытываемого изделия через выходную магистраль 10 и шланг 46 соединена с первой емкостью 2, а закрытые вентили 6 и 7 отсекают ее от первого сильфона 38 и помпы 4.

Если испытываемое изделие герметично и утечка воздуха из него отсутствует, давление в первой емкости 2 и первом сильфоне 38 остается одинаковым, и по истечении заданной продолжительности контроля (например 3 мин) реле 53 времени включает на табло 54 сигнализации информацию о годности изделия. Если контролируемое изделие негерметично, за счет утечки воздуха давление в нем, а также в первой емкости 2 понизится, в то время как в первом сильфоне 38 испытательное давление сохранится. За счет разности давлений в сильфоне 38 и емкости 2 сильфон 38 растягивается, его подвижный торец 40 замыкает контактный датчик 8, тот через реле времени 53 и сигнализацию 54 включает на табло информацию о негерметичности изделия. Величина давления в изделии может одновременно (при необходимости, в порядке дублирования) контролироваться оператором по манометру 28.

По окончании контроля рукоятка 26 переводится в исходное положение (положение I), а прошедшее контроль изделие отсоединяется. После подключения очередного испытываемого изделия все вышеописанные операции повторяются.

Подвижные торцы 40 и 41 взаимодействуют с кольцами 32 и 33 при аварийных перепадах давлений, превышающих рабочие значения, тем самым предохраняя контактные датчики 8 и 9 и сильфоны 38 и 39 от повреждений и обеспечивая возможность выбора сильфонов максимальной чувствительности, способствуя тем самым повышению точности и быстродействия устройства. Соединение емкостей 2 и 3 с крышками 29 и 30 с возможностью перемещения при помощи резьбового соединения обеспечивает высокую точность регулировки требуемого порога срабатывания контактных датчиков 8 и 9. Наличие уплотнительной прокладки 31 позволяет сохранить герметичность первой емкости 2 при регулировочных перемещениях крышки 29.

По сравнению с прототипом устройство позволяет улучшить эксплуатационные характеристики: обеспечить высокую точность контроля герметичности; повысить быстродействие контроля; улучшить качество контроля и повысить удобство работы оператора, что имеет особое значение при проведении сплошного контроля в массовом производстве или при эксплуатации.

Эффективность устройства подтверждена положительными результатами испытаний и эксплуатации нескольких образцов.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ, содержащее корпус, выходную магистраль, установленные в корпусе две емкости, полость первой из которых герметична и соединена с выходной магистралью, а полость второй сообщена с атмосферой, источник давления с приводом, вентили и первый контактный датчик управления и индикации, размещенный в первой емкости, отличающееся тем, что емкости выполнены цилиндрическими с крышками, установленными с возможностью перемещения по емкостям, во второй емкости сообщение с атмосферой осуществляется посредством отверстия и размещен второй контактный датчик управления и индикации, устройство снабжено поворотным валом с кулачками, дополнительными датчиками управления и индикации, установленными в корпусе с возможностью взаимодействия с кулачками, ограничительными кольцами, установленными на крышках, двумя сильфонами с подвижными торцами, герметично установленными в первой и второй емкостях с возможностью взаимодействия подвижными торцами с ограничительными кольцами, штоками, установленными в вентилях с возможностью взаимодействия с кулачками, первый и второй основные контактные датчики управления и индикации установлены на крышках с возможностью взаимодействия с подвижными торцами, выходная магистраль сообщена посредством вентиля с источником давления, выполненным в виде помпы, первый сильфон сообщен с выходной магистралью посредством вентиля, а второй сильфон - с выходной магистралью непосредственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6