УСТАНОВКА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ БЛОЧКА С НАТРИЕМ

Полезная модель относится к области контроля герметичности замкнутых оболочек и может быть использована для контроля герметичности блочков, заполненных натрием.
Известен стенд для испытания на герметичность сварных изделий [патент РФ №2392596 «Способ испытания на герметичность сварных изделий и стенд для его осуществления», заявлено 23.03.2009].
Указанный стенд содержит открытый резервуар с жидкостью, устройство для подачи и выпуска газа под избыточным давлением во внутренние каналы и полости изделия, узел герметизации изделия и устройство для крепления и подачи изделия в резервуар, отличительные признаки которого связаны с конструкцией устройства для крепления и подачи изделия в резервуар.
Недостатком известного устройства является то, что оно не может быть использовано для целей контроля герметичности сварных соединений закрытых и заполненных натрием блочков.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является установка контроля герметичности [паспорт: «Установка контроля герметичности НВМ-7», ООО «Сварком» г.Уфа»].
Установка контроля герметичности содержит реакционную камеру, устройство для создания и контроля разряжения в реакционной камере, жидкость и канал регистрации появления пузырьков в жидкости, который образован прозрачным окном в реакционной камере, через которое оператор визуально наблюдает за появлением пузырьков в пенообразующей жидкости.
Герметичность объекта контролируется следующим образом: на контролируемый участок наносят пенообразующий раствор, устанавливают на этот участок камеру, включают насос и создают перепад давлений воздуха атмосфера-вакуум. Воздух, проникая через поры в камеру, образует пузырьки в пенообразном растворе. Оператор через смотровое окно наблюдает за появлением пузырьков визуально и регистрирует их появление в случае негерметичности участка. После окончания контроля в камеру напускают воздух и отсоединяют все от контролируемого участка.
Недостатком известного устройства является наличие субъективного фактора при контроле герметичности блочков с натрием, приводящего к появлению систематической погрешности результатов контроля.
Заявленное техническое решение направлено на устранение указанного недостатка, а именно, субъективного фактора при контроле герметичности блочков с натрием.
Поставленная задача решается за счет того, что в установке для контроля герметичности исследуемого блочка с натрием, включающей реакционную камеру, жидкость и канал регистрации появления пузырьков газа в жидкости, предлагается:
- в качестве жидкости использовать воду при температуре 75-80°C;
- реакционную камеру оснастить нагревателем и датчиком температуры, погруженным в воду;
- нагреватель и датчик температуры воды подключить к измерителю-регулятору температуры;
- в канале регистрации появления пузырьков газа в воде использовать концентратор акустической энергии, сочлененный с чувствительной частью акустического датчика, подключенного через линию связи ко входу измерительно-вычислительного комплекса.
В частном случае исполнения устройства предлагается концентратор акустической энергии выполнить из дюралюминия в виде усеченного конуса, большее основание конуса закрепить к днищу реакционной камеры соосно исследуемому блочку и с упором в его нижнюю плоскость, меньшее основание конуса сопрячь с чувствительной частью акустического датчика.
Замена пенообразующей жидкости водой с температурой 75÷80°C обеспечивает интенсивное образование водорода при ее реакции с натрием и сохранение температуры натрия в исследуемом блочке в течение времени измерений. В то же время выбранная температура воды, ниже 80°C, обеспечивает отсутствие в ней пузырьков. Замена канала визуального наблюдения за появлением пузырьков акустическим каналом исключает субъективную составляющую систематической погрешности в результатах контроля и этим повышает их точность. Выбранный материал и конструкция концентратора, а также способ крепления его к реакционной камере, минимизируют потери акустической энергии при приеме и передачи ее чувствительной части акустического датчика.
Структурная схема установки представлена на фигуре и является одним из вариантов исполнения.
На фигуре приняты следующие обозначения: 1 - корпус реакционной камеры; 2 - исследуемый блочок; 3 - сварной шов исследуемого блочка; 4 - фигурная прокладка; 5 - вода; 6 - нагреватель; 7 - датчик температуры воды; 8 - измеритель-регулятор температуры; 9 - концентратор акустической энергии; 10 - акустический датчик; 11 - линия связи; 12 - измерительно-вычислительный комплекс; 13 - специальная скоба.
Установка состоит из реакционной камеры, воды и канала регистрации появления пузырьков в воде 5.
Реакционная камера состоит из корпуса 1. При этом часть дна корпуса 1 образована поверхностью исследуемого блочка 2, имеющего сварной шов 3.
Исследуемый блочок 2 закреплен в дне корпуса реакционной камеры 1 с помощью фигурной прокладки 4, выполненной из мягкой резины.
Реакционная камера залита водой 5 до уровня выше расположения сварного шва 3. Для нагрева и поддержания заданной температуры воды 5 реакционная камера оснащена нагревателем 6 и датчиком температуры воды 7, подключенных к измерителю-регулятору температуры 8.
Канал регистрации появления пузырьков в воде 5 состоит из концентратора акустической энергии 9, выполненный в виде усеченного конуса, нижнее основание которого имеет акустический контакт с нижней плоскостью исследуемого блочка 2, верхнее основание конуса сопряжено с чувствительной частью акустического датчика 10, который через линию связи 11 подключен ко входу измерительно-вычислительного комплекса 12.
Концентратор акустической энергии 9 и акустический датчик 10 удерживаются в нужном положении фигурной прокладкой 4 и специальной скобой 13.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Непосредственно перед измерениями герметичности партии исследуемых блочков 2 проводят их подготовку к измерениям. Для этого их нагревают вне установки до температуры выше температуры плавления натрия (97,8°C), при этом натрий в исследуемых блочках 2 переходит в жидкое состояние, вязкость его резко падает, а давление на оболочку возрастает. Это обстоятельство создает благоприятные условия заполнения жидким натрием пор, если таковые имеются в оболочке исследуемого блочка 2. Далее разогретый исследуемый блочок 2 переносят в реакционную камеру и устанавливают его на основание конуса концентратора акустической энергии 9, при этом контролируемый сварной шов 3 исследуемого блочка 2 оказывается полностью окруженный водой 5. После этого в работу запускается измерительно-вычислительный комплекс 12. При наличии в оболочке исследуемого блочка 2 пор вода 5 и натрий вступают в реакцию с выделением водорода, наблюдаемого в виде пузырьков в воде 5. Образование пузырьков, отрыв их от исследуемого блочка 2, движение в воде и схлопывание на линии раздела вода-воздух является источником акустического шума, который передается оболочке исследуемого блочка 2. Находящийся в акустическом контакте с оболочкой исследуемого блочка 2 концентратор акустической энергии 9 интегрирует шумы со всей нижней поверхности исследуемого блочка 2 и передает на чувствительную часть акустического датчика 10, который преобразовывает их в электрические сигналы и по кабельной линии связи 11 передает их в измерительно вычислительный комплекс 12, который принимает сигналы акустического датчика, формирует их и определяет их среднеквадратическую величину за время измерений, сравнивает зарегистрированный сигнал с фоновым сигналом, полученным в измерениях герметичного исследуемого блочка 2, и по результатам сравнения выдает заключение. Сравнение проводится с использованием методов статистического анализа, позволяющего обнаружить негерметичность исследуемого блочка 2 с наперед заданной достоверностью.
Пример конкретного исполнения установки для контроля герметичности исследуемого блочка 2 с натрием
Корпус реакционной камеры 1 сварной и выполнен из нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т, объем реакционной камеры 3 л. На боковой поверхности реакционной камеры намотан нагреватель 6, выполненный из нагревательного провода в металлической оболочке с минеральной изоляцией диаметром 3 мм, запитан нагреватель от 36 В переменного тока, мощность нагревателя 250 Вт. Датчиком температуры воды 7 является термометр сопротивления ПС 50 с диапазоном измерения температуры от - 50 до 200°C. Датчик температуры 7 и нагреватель 6 подключены к измерителю регулятору температуры типа ИРТ5922А производства НПП «ЭЛЕМЕР». Измерительно-вычислительный комплекс 12 состоит из измерительного канала производства ООО «ГлобалТест» с полосой пропускания от 100 до 800 кГц и персонального компьютера. Концентратор акустической энергии 9 выполнен из дюралюминия марки Д16 в виде усеченного конуса с диаметром большего основания 50 мм, меньшего - 15 мм и высотой 80 мм. Нижнее основание концентратора акустической энергии 9 сопряжено с чувствительной частью акустического датчика 10 с помощью фигурной прокладки, выполненной из мягкой резины, и специальной скобы, имеющей возможность поджатая сопрягаемых поверхностей.
Технический результат - повышение точности контроля герметичности исследуемых блочков 2 с натрием.