Способ контроля герметичности изделий

 

Изобретение относится к испытательной технике. Изобретение включает размещение испытываемого изделия в накопительной камере и измерение течи по скорости перемещения жидкого поршня в прозрачной мерной магистрали, соединенной одной полостью с накопительной камерой, а другой - с эталонной камерой. Перед проведением контроля испытуемое изделие заправляют рабочим газом или вакуумируют, а в накопительной и эталонной камерах устанавливают атмосферное давление. Прозрачную мерную магистраль выполняют с капиллярным каналом, а в качестве поршня используют жидкость с низкой вязкостью, низким давлением насыщенных паров и плотностью до 2 г/см³. Накопительная камера может иметь минимальный объем, достаточный для размещения испытуемого изделия. Эталонная камера может быть конструктивно идентична накопительной камере. В эталонную камеру может быть установлено такое же изделие, как испытуемое. Изделие в эталонной камере предварительно заправляют рабочим газом или не заправляют. Эталонная камера может иметь больший объем, чем накопительная камера. Изобретение позволяет повысить точность и сократить длительность измерений. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к способам контроля герметичности изделий, и может быть использовано в машиностроении, транспорте, авиации и т.д.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ испытания изделий на герметичность, а.с. 1343257, предусматривающий размещение испытываемого изделия в накопительной камере, соединенной с полостью измерительной трубки, которая снабжена поршнем, при этом другая полость измерительной трубки соединена с эталонной камерой переменного объема. Создают испытательное давление в накопительной и эталонной камерах и перед началом измерения выравнивают давления в них. Заполняют изделие испытательным газом и производят операцию измерения скорости перемещения поршня в измерительной трубке, соответствующей степени герметичности изделия. При этом давление в эталонной камере поддерживают постоянным посредством увеличения ее объема на величину уменьшения объема полости измерительной трубки, связанной с эталонной камерой. Способ обеспечивает проведение испытаний на герметичность при давлениях, отличных от атмосферного.

Общими признаками с предлагаемым техническим решением являются размещение испытываемого изделия или его части в накопительной камере и измерение течи по скорости перемещения поршня в измерительной трубке, соединенной одной полостью с накопительной камерой, а другой - с эталонной камерой.

Недостатками данного способа являются 1. Невысокая точность и низкая чувствительность способа из-за - существенной инструментальной погрешности, вызванной негерметичностью используемых вентилей в условиях испытательного давления, отличающегося от атмосферного, - большого сечения канала измерительной трубки, позволяющего использовать предложенный достаточно грубый механический компенсатор, - погрешности механической компенсации изменения объема эталонной камеры при измерении, - разного конструктивного исполнения накопительной и эталонной камер, приводящего к неодинаковому изменению температуры воздуха в накопительной и в эталонной камерах при изменении внешних температурных условий во время испытаний, длящихся часами и даже сутками, вызывающего соответствующее перемещение поршня, не связанное с негерметичностью изделия, - погрешностей, вызванных влиянием: различного давления насыщенных паров жидкости в накопительной и эталонной камерах, различия сил поверхностного натяжения на торцевых поверхностях поршня при его перемещении, вязкости жидкости поршня, большой массы поршня и др. причин из-за отсутствия каких-либо требований к жидкости для поршня, - отсутствия ограничений объема накопительной камеры.

2. Большая продолжительность испытаний, обусловленная низкой чувствительностью способа.

3. Необходимость дополнительного оборудования: вакуумного насоса и емкости с испытательным газом.

4. Способ не предусматривает проверку герметичности изделий в рабочем состоянии (заправленных газом или вакуумированных).

Предлагаемым изобретением решаются задачи повышения точности измерений и сокращения длительности испытаний изделий на герметичность.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе, включающем размещение испытываемого изделия или его части в накопительной камере и измерение течи по скорости перемещения жидкого поршня в прозрачной мерной магистрали, соединенной одной полостью с накопительной камерой, а другой - с эталонной камерой, перед измерением изделие приводят в рабочее состояние (заправляют сжатым или сжиженным рабочим газом или вакуумируют), а в накопительной и эталонной камерах устанавливают атмосферное давление, при измерении используют мерную магистраль с капиллярным каналом и поршнем из жидкости с низкой вязкостью, низким давлением насыщенных паров и плотностью до 2 г/см³.

Кроме того, для увеличения чувствительности данного способа измерения выполняют при условии, что накопительная камера имеет минимальный объем, достаточный для размещения испытываемого изделия или его контролируемого элемента, а для устранения влияния изменения температуры окружающей среды измерения выполняют при условии, что эталонная камера конструктивно идентична накопительной и в нее устанавливают герметичное или незаправленное подобное изделие (эталон) или его элемент. При контроле герметичности изделия в условиях постоянной температуры воздуха в накопительной и эталонной камерах эталонную камеру используют значительно большего, чем накопительная камера объема, что позволяет сократить время контроля почти в два раза при той же точности способа.

Отличительными признаками предложенного способа являются: перед испытаниями изделие приводят в рабочее состояние (заправляют сжатым или сжиженным рабочим газом или вакуумируют), а в накопительной и эталонной камерах устанавливают атмосферное давление, измерение проводят с помощью мерной магистрали с капиллярным каналом и поршнем из жидкости с низкой вязкостью, низким давлением насыщенных паров и плотностью до 2 г/см³. Кроме того, дополнительно измерения выполняют при условии, что накопительная камера имеет минимальный объем, достаточный для размещения испытываемого изделия или его контролируемого элемента; эталонная камера конструктивно идентична накопительной и в нее устанавливают герметичное или незаправленное подобное изделие-эталон (его элемент) или, если температура воздуха в накопительной и эталонной камерах не изменяется, эталонная камера имеет значительно больший объем, чем накопительная камера.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат - значительно увеличивается точность измерений (чувствительность метода) и сокращается время испытания, способ измерений очень прост и не требует специального оборудования и персонала и, что очень важно, позволяет проводить контроль герметичности изделий в рабочем состоянии, т.е. после заправки, перед эксплуатацией и в процессе ее. А использование дополнительных отличительных признаков позволяет дополнительно повысить чувствительность способа и сократить время испытаний.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации, решений, содержащих аналогичные признаки, не обнаружено. Таким образом, можно сделать заключение о том, что предложенный способ не известен из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию охраноспособности "новое".

На основании сравнительного анализа предложенного решения с известным уровнем техники по источникам научно-технической и патентной информации можно утверждать, что между совокупностью признаков, в том числе и отличительных, и выполняемых ими функций, и достигаемой целью, наблюдается неочевидная причинно-следственная связь. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что приведенное в предлагаемом способе техническое решение не следует явным образом из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию охраноспособности "изобретательский уровень".

Предложенное техническое решение может найти применение в машиностроении, авиации и т.д., везде, где требуется применение высокоточных методов определения герметичности изделий, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "промышленная применимость".

Способ осуществляется следующим образом.

Испытываемое изделие приводят в рабочее состояние (заправляют сжатым или сжиженным рабочим газом или вакуумируют). Поршень из жидкости с низкой вязкостью, с низким давлением насыщенных паров и низкой плотностью, например из авиационного масла гидравлического АМГ-10 с плотностью 0,85 г/см³, помещенный в капиллярный канал прозрачной мерной магистрали, устанавливают в исходное положение. Испытываемое изделие устанавливают в накопительную камеру, которая после этого герметизируется и сообщается мерной магистралью с эталонной камерой, в которой может быть установлен эталон (такое же изделие в незаправленном виде или заправленное, но герметичное). Далее фиксируется время начала измерений и начальное положение жидкого поршня в мерной магистрали L1. В процессе измерения газ, выходящий из контролируемого изделия (или выходящий из камеры натекания в контролируемое вакуумированное изделие), повысит (понизит в случае вакуумированного изделия) давление в камере натекания, что приведет к перемещению поршня в мерной магистрали. По истечении некоторого времени ΔТ фиксируют конечное положение L2 жидкого поршня.

Объемный расход течи, характеризующий герметичность испытываемого изделия, определится из выражения Q = 2•S•(L2-L1)/ΔT, где S - площадь проходного сечения капиллярного канала мерной магистрали,
2 - постоянный коэффициент (для варианта равенства объемов накопительной и эталонной камер).

Чувствительность способа определится из выражения
B = P•ΔVmin/ΔT,
где Р=760000 мкм рт.ст. - барометрическое давление,
ΔVmin≈0,15•10^-6 л - изменение объема накопительной камеры при регистрируемом по мерной шкале минимальном смещении жидкостного столбика.

При продолжительности измерения, равной 5 часам, чувствительность метода составит В≈7•10^-6 л•мкм рт.ст./с. Для повышения чувствительности метода достаточно соответственно увеличить продолжительность измерения.

Формула изобретения

1. Способ контроля герметичности изделий, включающий размещение испытываемого изделия в накопительной камере и измерение течи по скорости перемещения жидкого поршня в прозрачной мерной магистрали, соединенной одной полостью с накопительной камерой, а другой - с эталонной камерой, отличающийся тем, что перед проведением контроля испытуемое изделие заправляют рабочим газом или вакуумируют, а в накопительной и эталонной камерах устанавливают атмосферное давление, прозрачную мерную магистраль выполняют с капиллярным каналом, а в качестве поршня используют жидкость с низкой вязкостью, низким давлением насыщенных паров и плотностью до 2 г/см³.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что накопительная камера имеет минимальный объем, достаточный для размещения испытуемого изделия.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что эталонная камера конструктивно идентична накопительной камере.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в эталонную камеру устанавливают такое же изделие, как испытуемое.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что изделие в эталонной камере предварительно заправляют рабочим газом или не заправляют.

6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что эталонная камера имеет больший объем, чем накопительная камера.