СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ
METHOD OF TIGHTNESS CONTROL

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к испытаниям изделий на герметичность, и может найти применение в тех областях техники, где предъявляются высокие требования к надежности изделий.
Известен способ испытания на герметичность, при котором изделие заключают в замкнутую оболочку, заполняют изделие контрольным веществом, накапливают его в объеме оболочки, измеряют его концентрацию с помощью течеискателя, а о герметичности судят по интенсивности изменения концентрации контрольного вещества в замкнутой оболочке (авт. св. СССР №214851, опубл. 29.03.68 г.).
Недостатком данного способа является сравнительно низкая достоверность измерения, вызванная тем, что при измерении интенсивности изменения концентрации контрольного вещества в замкнутом объеме не учитывается, что часть молекул контрольного вещества адсорбируется на стенках замкнутого объема и изделия, что вносит погрешность в результат измерения величины негерметичности.
Адсорбция - поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем твердого тела или жидкости (Советский энциклопедический словарь, 1989). Адсорбция представляет собой явление, происходящее на поверхности; масса адсорбированного газа пропорциональна поверхности, а не объему твердого тела (Р.Шампе. Физика и техника электровакуумных приборов, 1963).
Известен способ контроля проницаемости разделительной оболочки, где разделительную оболочку устанавливают между двумя камерами, заправляют одну камеру рабочей жидкостью, другую камеру заправляют контрольным газом и производят оценку проницаемости разделительной оболочки. В качестве контрольного газа используют диоксид углерода, который заправляют до испытательного давления, затем сбрасывают его до атмосферного давления и одновременно измеряют объем сбрасываемого диоксида углерода, например, с помощью газового счетчика типа ГСБ-400. Сравнивают сброшенное количество диоксида углерода с расчетным, которое определяется по известным величинам испытательного давления и объема газовой камеры. О проницаемости разделительной оболочки судят по количеству сброшенного диоксида углерода (патент РФ №2216003, G01M 3/00, опубл. 10.11.2003 г.).
-7
3
Недостатком данного способа является то что, при проведении высокочувствительного контроля герметичности, когда требования к уровню негерметичности изделия менее 10 м·Па/с, применение воды может привести к закупорке микронеплотностей.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ испытаний изделий на герметичность, где предварительно оценивают влияние адсорбции молекул пробного вещества на внутренних поверхностях герметичной камеры и емкости с эталонной концентрацией на основе неоднократных измерений концентрации пробного вещества в камере и емкости (патент РФ №2187085, G01M 3/02, опубл. 10.08.2002 г.).
Однако для проведения неоднократных измерений требуется дополнительное время, т.е. увеличивается трудоемкость испытаний. Кроме того, при установке в камеру нового изделия с другой площадью поверхности потребуется новая калибровка камеры и изделия для уточнения поправочного коэффициента.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности и достоверности результатов контроля герметичности за счет исключения влияния на результат испытаний адсорбции молекул контрольного вещества на поверхностях изделия и испытательной камеры.
Для достижения этого технического результата в способе контроля герметичности, при котором изделие заключают в испытательную камеру, заполняют его полость контрольным веществом до требуемого давления, выдерживают в течение определенного времени, определяют реакцию течеискателя на контрольное вещество, накопленное в испытательной камере, согласно изобретению перед испытаниями определяют реакцию течеискателя на фоновое содержание контрольного вещества в испытательной камере с контролируемым изделием, после чего предварительно взвешенный проницаемый корпус с контрольным веществом помещают в испытательную камеру с контролируемым изделием и выдерживают в течение времени накопления, определяют реакцию течеискателя на накопленное контрольное вещество, извлекают проницаемый корпус из испытательной камеры и вновь взвешивают, очищают испытательную камеру до начального фонового содержания контрольного вещества, заполняют полость изделия контрольным веществом до требуемого давления, выдерживают в течение того же времени накопления, определяют реакцию течеискателя на контрольное вещество, накопленное в испытательной камере, а величину негерметичности изделия рассчитывают по соотношению
<mrow><msub><mi>G</mi><mi>И</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>m</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>τ</mi><mi>В</mi></msub></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>α</mi><mi>И</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>α</mi><mi>К</mi></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
где
И
G - негерметичность изделия, г/с;
0
m - масса проницаемого корпуса с контрольным веществом до испытаний, г;
1
m - масса проницаемого корпуса с контрольным веществом после испытаний, г;
И
α - реакция течеискателя на концентрацию контрольного вещества, накопленного в испытательной камере через негерметичности изделия, мкА;
К
α - реакция течеискателя на концентрацию контрольного вещества, накопленного в испытательной камере через проницаемый корпус, мкА;
В
τ - время выдержки в испытательной камере изделия (проницаемого корпуса), заполненного контрольным веществом, с.
Отличием предлагаемого способа от аналогичных является то, что в нем эталонная концентрация пробного веществ, предназначенная для определения по ней величины негерметичности изделия, создается непосредственно в испытательной камере с изделием путем измерения массы пробного вещества, поступившего в камеру через проницаемый корпус, и то что, реакция регистрирующего прибора на это количество пробного вещества определяется с учетом того, что часть молекул пробного вещества адсорбировалась на поверхностях изделия и камеры.
Заявляемое решение может быть промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость». Сравнение заявляемого технического решения - способа контроля герметичности - с уровнем техники по научно-технической литературе и патентным источникам показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна. Следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предлагаемый способ контроля герметичности поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема измерения фонового содержания контрольного вещества в камере, на фиг.2 - схема измерения концентрации контрольного вещества, полученной накоплением в камере через проницаемый корпус, а на фиг.3 - схема измерения концентрации контрольного вещества, полученной накоплением в камере через негерметичности изделия.
Устройство для осуществления способа включает испытательную камеру 1, контролируемое изделие 2, регистрирующий прибор 3, манометр 4, систему подачи контрольного вещества 5, проницаемый корпус с контрольным веществом 6.
Испытательная камера 1 (замкнутый объем, полость) предназначена для размещения в ней контролируемого на герметичность изделия 2 и накопления контрольного вещества в объеме камеры.
Регистрирующий прибор 3 (течеискатель, газоанализатор и т.п.) предназначен для количественной оценки контрольного вещества в испытательной камере.
Система подачи контрольного вещества 5 необходима для заполнения испытуемого изделия контрольным веществом и контроля его в полости изделия с помощь манометра 4 в процессе испытания на герметичность.
Проницаемый корпус 6 с контрольным веществом (корпус с проницаемым элементом) служит для оценки эталонной концентрации контрольного вещества в камере 1 с изделием 2 путем измерения его массы до испытания и после испытания.
Клапаны К1 и К2 предназначены для перекрытия магистралей испытательной камеры и системы подачи контрольного вещества соответственно.
Способ осуществляется следующим образом.
Ф
0
В
К
1
Ф1
Ф
исп.
В1
В
И
Испытуемое изделие 2 помещают в испытательную камеру 1, которую герметично закрывают крышкой. Определяют реакцию течеискателя 3 на фоновое содержание контрольного вещества в испытательной камере 1 - α (фиг.1). Затем определенное количество контрольного вещества заключают в замкнутый проницаемый корпус 6 (или в герметичный корпус с проницаемым элементом), определяют взвешиванием массу корпуса с контрольным веществом - m. Помещают проницаемый корпус 6 с контрольным веществом в испытательную камеру. Герметизируют камеру 1 и производят начальный отсчет времени. Выдерживают определенное время (от нескольких часов до нескольких суток) корпус с контрольным веществом в камере - τ. Определяют реакцию течеискателя на содержание накопленного в испытательной камере контрольного вещества - α (фиг.2). Открывают камеру 1, извлекают корпус 6 с контрольным веществом и взвешивают его, определяя массу - m. Далее вновь герметизируют испытательную камеру 1. Производят ее очистку от паров контрольного вещества (продувкой, вакуумированием с напуском воздуха или другим способом), контролируя при этом течеискателем фоновое содержание контрольного вещества в камере 1. При достижении фонового содержания паров контрольного вещества в камере 1 до уровня α, равного α, очистку прекращают. Испытуемое изделие 2 заполняют контрольным веществом до давления испытания - Р Производят отсчет времени начала испытаний. Выдерживают испытуемое изделие 2, заполненное контрольным веществом, в камере 1 определенное время τ, равное τ. После чего определяют реакцию течеискателя 3 на содержание накопленного в испытательной камере 1 контрольного вещества через негерметичности изделия - α (фиг.3). Величину на герметичности изделия определяют по формуле
<mrow><msub><mi>G</mi><mi>И</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>m</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>τ</mi><mi>В</mi></msub></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>α</mi><mi>И</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>α</mi><mi>К</mi></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
И
где G - негерметичность изделия, г/с;
0
m - масса проницаемого корпуса с контрольным веществом до испытаний, г;
1
m - масса проницаемого корпуса с контрольным веществом после испытаний, г;
И
α - реакция течеискателя на концентрацию контрольного вещества, накопленного в испытательной камере через негерметичности изделия, мкА;
К
α - реакция течеискателя на концентрацию контрольного вещества, накопленного в испытательной камере через проницаемый корпус, мкА;
В
τ - время выдержки в испытательной камере изделия (проницаемого корпуса), заполненных контрольным веществом, с.
Способ позволяет повысить надежность и точность определения негерметичности, т.к. в этом случае при создании эталонной концентрации, по которой затем определяется величина негерметичности изделия, учитывается адсорбция молекул контрольного вещества на поверхностях испытательной камеры и изделия.