Устройство для определения мест негерметичности изделий

Изобретение относится к средствам испытаний изделий на локальную герметичность с использованием пробных газов и течеискателей и может найти применение в таких областях техники, как газовая, атомная, авиационная, машиностроение. Изобретение направлено на снижение трудозатраты при проведении испытаний и повышение эффективности наземной подготовки испытываемых космических аппаратов. Этот результат обеспечивается за счет того, что устройство включает течеискатель, щуп, соединенный с входом течеискателя и выполненный в виде гибкого вакуумного трубопровода, на внешнем конце которого установлен вакуумный натекатель для всасывания воздуха, содержащего проходящий через течь контрольный газ. Устройство содержит также трубопровод для продувки воздухом от контрольного газа зоны изделия вблизи расположения вакуумного натекателя, а также эндоскоп с корпусом в виде полого гибкого металлического зонда с эффектом памяти приданной зонду формы. Щуп течеискателя расположен внутри корпуса эндоскопа таким образом, что вакуумный натекатель находится на дистальном конце эндоскопа. Трубопровод для продувки от контрольного газа выполнен гибким и расположен внутри корпуса эндоскопа таким образом, что внешний конец трубопровода находится на дистальном конце эндоскопа. 1 ил.

 

Данное изобретение относится к средствам испытаний изделий на локальную герметичность с использованием пробных газов и течеискателей.

Известны устройства-аналоги для испытаний изделий на локальную герметичность с использованием пробных газов и течеискателей, включающие в себя течеискатель (например, гелиевый масс-спектрометрический течеискатель), и соединенный с входным фланцем течеискателя щуп, выполненный в виде гибкого вакуумного трубопровода, на внешнем конце которого установлен вакуумный натекатель для всасывания воздуха, содержащего проходящий через течь контрольный газ - смесь воздуха или азота с пробным газом.

К недостаткам аналогичных устройств можно отнести то, что они не позволяют производить поиск течи на участках поверхности изделия, в атмосфере в непосредственном соседстве с которыми содержится пробный газ в повышенной концентрации. Данная повышенная концентрация пробного газа может возникнуть в результате значительной утечки из испытываемого изделия через течи большой величины, или в результате нарушений технологического процесса в процессе испытаний, приведших к непреднамеренному выпуску в атмосферу производственного помещения большого количества пробного газа из его источников (например, из пневматической сети производственного помещения или находящихся в производственном помещении баллонов со сжатым пробным газом).

Известно также устройство для испытаний изделий на локальную герметичность, включающее в себя течеискатель, щуп, соединенный с входным фланцем течеискателя и выполненный в виде гибкого вакуумного трубопровода, на внешнем конце которого установлен вакуумный натекатель для всасывания воздуха, содержащего проходящий через течь контрольный газ, а также трубопровод для продувки от контрольного газа зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя воздухом, не содержащим контрольного газа (см. В.А.Стельмах, В.К.Игумнов и И.Н.Мазин. Бесконтактный щуп течеискателя. А.с. СССР № 1013790, G01M 3/04).

Данное устройство для испытаний изделий на локальную герметичность принято авторами за прототип.

К недостаткам устройства, принятого авторами за прототип, можно отнести то, что оно не позволяет производить поиск течи на участках поверхности изделия, недоступных для прямого доступа и визуального наблюдения.

Задачей изобретения является обеспечение возможности поиска течи на участках поверхности изделия, недоступных для прямого доступа и визуального наблюдения.

Задача решается тем, что в устройство, включающее в себя течеискатель, щуп, соединенный с входом течеискателя и выполненный в виде гибкого вакуумного трубопровода, на внешнем конце которого установлен вакуумный натекатель для всасывания воздуха, содержащего проходящий через течь контрольный газ, а также трубопровод для продувки от контрольного газа зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя воздухом, не содержащим контрольного газа, введен эндоскоп с корпусом в виде полого гибкого металлического зонда с эффектом памяти приданной зонду формы. Корпус эндоскопа имеет дистальный конец, обладающий возможностью управляемого отклонения (изгиба) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Щуп течеискателя расположен внутри корпуса эндоскопа таким образом, что вакуумный натекатель находится на дистальном конце эндоскопа. Также эндоскоп содержит волоконно-оптический световод для передачи света для освещения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя и светильник для освещения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя. При этом проксимальный конец волоконно-оптического световода для передачи света для освещения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя соединен со светильником. Помимо этого, эндоскоп содержит волоконно-оптический световод для передачи изображения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя, а также устройство отображения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя, например, видеокамеру с монитором. При этом проксимальный конец волоконно-оптического световода для передачи изображения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя соединен с устройством отображения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя. Кроме того, трубопровод для продувки от контрольного газа зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя выполнен гибким и расположен внутри корпуса эндоскопа таким образом, что внешний конец трубопровода находится на дистальном конце эндоскопа, а его проксимальный конец соединен с источником воздуха, не содержащего контрольного газа.

Принципиальная схема заявляемого устройства представлена на чертеже.

Устройство включает в себя течеискатель 1, щуп 2, соединенный со входом вакуумной системы течеискателя и выполненный в виде гибкого вакуумного трубопровода, на внешнем конце которого установлен вакуумный натекатель 3 для всасывания воздуха, содержащего проходящий через течь контрольный газ. Также устройство включает в себя трубопровод 4 для продувки от контрольного газа зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя воздухом, не содержащим контрольного газа. Щуп 2 и трубопровод 4 расположены внутри корпуса 5 эндоскопа, имеющего дистальный конец 6. Трубопровод 4 выполнен гибким и расположен внутри корпуса 5 эндоскопа таким образом, что внешний конец трубопровода 4 находится на выходе дистального конца 6 эндоскопа.

Корпус 5 выполнен в виде полого гибкого металлического зонда с эффектом памяти приданной зонду формы.

Дистальный конец 6 эндоскопа обладает возможностью управляемого отклонения (изгиба) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Вакуумный натекатель 3 находится на выходе дистального конца 6 эндоскопа.

Внутри корпуса 5 эндоскопа расположен также волоконно-оптический световод 7 для передачи света для освещения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя 3.

Дистальный конец волоконно-оптического световода 7 для передачи света для освещения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя 3 находится на выходе дистального конца 6 эндоскопа. Проксимальный конец волоконно-оптического световода 7 для передачи света для освещения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя 3 соединен со светильником 8, служащим для освещения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя 3.

Помимо этого, внутри корпуса 5 эндоскопа расположен волоконно-оптический световод 9 для передачи изображения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя 3.

Дистальный конец волоконно-оптического световода 9 для передачи изображения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя 3 находится на выходе дистального конца 6 эндоскопа. Проксимальный конец волоконно-оптического световода 9 для передачи изображения зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя 3 соединен с устройством отображения 10 зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя 3, включающим в себя, например, видеокамеру 11 с видеомонитором 12.

Устройство работает следующим образом.

В проверяемой пневмогидросистеме создают избыточное испытательное давление контрольного газа - смеси воздуха или азота с пробным газом, например гелием. Затем участки пневмогидросистемы, к которым имеется непосредственный доступ, испытывают на локальную герметичность при помощи известных способов и устройств. После этого необходимо испытать на локальную герметичность те участки пневмогидросистемы, к которым нет непосредственного доступа, например участки, находящиеся внутри конструкции изделия. Примером такой ситуации могут служить испытания на локальную герметичность системы дозаправки космического транспортного корабля, находящейся в так называемом отсеке компонентов дозаправки: лишь к небольшой доле участков этой системы имеется непосредственный доступ, тогда как значительная часть системы дозаправки находится в глубине отсека компонентов дозаправки, и непосредственный доступ к этой части системы отсутствует.

Чтобы испытать на локальную герметичность те участки пневмогидросистемы, к которым нет непосредственного доступа, испытатель начинает работу с устройством, включая течеискатель 1 и устройство отображения 10 зоны изделия вблизи места расположения вакуумного натекателя, например видеокамеру 11 с видеомонитором 12.

Испытатель изгибает корпус 5 эндоскопа, делая это таким образом, чтобы, вводя изогнутый корпус 5 в свободное пространство внутри конструкции изделия, максимально приблизить дистальный конец 6 эндоскопа к зоне расположения предполагаемой течи. При этом дистальный конец 6 эндоскопа устанавливают при помощи органов управления дистальным концом в положение без изгиба последнего.

После того как необходимые изгибы корпуса 5 эндоскопа будут сделаны, испытатель вставляет эндоскоп в свободное пространство внутри конструкции изделия. Освещенность зоны расположения предполагаемой течи практически всегда недостаточна. Чтобы осветить зону расположения предполагаемой течи, испытатель включает светильник 8, в результате чего свет передается по световоду 7, и зона расположения предполагаемой течи освещается. Испытатель наблюдает на экране видеомонитора 12 изображение зоны расположения предполагаемой течи и убеждается в том, что дистальный конец 6 эндоскопа занимает нужное положение внутри конструкции изделия.

После этого, пользуясь органами управления дистальным концом и руководствуясь изображением на экране видеомонитора 12, испытатель ориентирует дистальный конец 6 таким образом, чтобы расположенный на нем натекатель 3 максимально приблизился бы к конкретному месту предполагаемой течи. При этом через натекатель 3 и щуп 2 в вакуумную систему течеискателя 1 начинает поступать воздух, окружающий место предполагаемой течи.

Если в поступающем в натекатель 3 воздухе содержится пробный газ, то сигнал течеискателя 1 возрастет по сравнению с поступлением в натекатель 3 воздуха, свободного от пробного газа. Это будет служить указанием на близость натекателя 3 к месту течи в пневмогидросистеме. Изгибая дистальный конец 6 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и руководствуясь при этом как изображением на экране видеомонитора 12, так и величиной сигнала течеискателя 1, испытатель постарается найти такое положение дистального конца 6 и соответственно натекателя 3, при котором сигнал течеискателя 1 будет максимальным. Когда такое положение дистального конца 6 будет найдено, на экране видеомонитора 12 появится изображение найденного местоположения течи в пневмогидросистеме. При необходимости, результат поиска течи можно будет документировать, - в простейшем случае, сфотографировав изображение на экране видеомонитора 12.

В зоне расположения предполагаемой течи может возникнуть повышенная концентрация пробного газа, например, в результате значительной утечки контрольного газа из предполагаемой течи, или в результате нарушений технологического процесса испытаний, приведших к выпуску в атмосферу производственного помещения большого количества пробного газа. В этом случае испытатель продувает зону расположения предполагаемой течи через трубопровод 4 воздухом, не содержащим контрольного газа. После того как такая продувка приведет к понижению концентрации пробного газа, испытатель прекратит подачу воздуха в зону расположения предполагаемой течи и вновь приступит к поиску течи в изделии.

Реализация предлагаемого устройства позволит достигнуть значительного увеличения производительности испытаний на локальную герметичность, поскольку появляется возможность поиска течи на участках поверхности изделия, недоступных для прямого визуального наблюдения, и отпадает необходимость обеспечения прямого визуального наблюдения всей поверхности изделия при испытаниях на локальную герметичность. Такое прямое визуальное наблюдение, например, в случае испытаний пневмогидросистемы космического аппарата (КА), обеспечивают путем демонтажа пневмогидросистемы с КА. После этого проводят автономные испытания демонтированной пневмогидросистемы на локальную герметичность, выявляют в ней течь и производят ее ремонт, вновь устанавливают пневмогидросистему на КА и проводят испытания пневмогидросистемы в составе КА на суммарную герметичность, подтверждающие кондиционность пневмогидросистемы после ее монтажа на КА. В случае же возможности поиска течи на участках поверхности изделия, недоступных для прямого визуального наблюдения, появляется возможность обойтись без демонтажа всей пневмогидросистемы с КА, то есть, сократить количество осуществляемых сложных технологических процессов и, возможно, принять решение о допуске пневмогидросистемы к эксплуатации с выявленной течью без ее ремонта, в том случае, если течь находится в элементе пневмогидросистемы, конструкция которого не позволит течи увеличиваться под воздействием эксплуатационных нагрузок на КА.

Внедрение предлагаемого устройства в области испытаний на герметичность изделий ракетно-космической техники позволит снизить трудозатраты на проведение испытаний за счет сокращения количества осуществляемых сложных технологических процессов демонтажа пневмогидросистем с космических аппаратов и последующего обратного монтажа пневмогидросистем на космические аппараты и тем самым повысить экономическую эффективность наземной подготовки испытываемых космических аппаратов.

Устройство для определения места негерметичности изделий, включающее в себя течеискатель, соединенный с входом течеискателя щуп, выполненный в виде гибкого вакуумного трубопровода, на внешнем конце которого установлен вакуумный натекатель для всасывания воздуха, содержащего проходящий через течь контрольный газ, а также трубопровод для продувки от контрольного газа зоны изделия вблизи расположения вакуумного натекателя воздухом, не содержащим контрольного газа, отличающееся тем, что в устройство введен эндоскоп с корпусом в виде полого гибкого металлического зонда с эффектом памяти приданной зонду формы, при этом щуп течеискателя расположен внутри корпуса эндоскопа таким образом, что вакуумный натекатель находится на дистальном конце эндоскопа, кроме того, трубопровод для продувки от контрольного газа зоны изделия вблизи расположения вакуумного натекателя воздухом, не содержащим контрольного газа, выполнен гибким и расположен внутри корпуса эндоскопа таким образом, что внешний конец трубопровода находится на дистальном конце эндоскопа.