КОНТРОЛЬНАЯ ТЕЧЬ СО ШКАЛОЙ
CONTROL LEAK WITH SCALE

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к контрольным течам, и может найти применение в тех областях техники, где проводится контроль герметичности изделий с получением количественных характеристик негерметичности при больших утечках паров рабочих или технологических жидкостей, выполняется настройка, определение чувствительности газоаналитической аппаратуры.
Известны контрольные течи (ОСТ 134-1052-2010. Течи контрольные, заправленные рабочими или технологическими средами, изделий ракетно-космической техники. Общие технические требования), корпус которых выполнен в виде баллона, который заполняется рабочей или технологической жидкостью (далее по тексту - пробным веществом). Для получения стабильного потока пробного вещества используются различные капилляры или проницаемые элементы, которые устанавливаются герметично в корпус контрольной течи.
Известна регулируемая контрольная течь (а.с. 807093 СССР, G01M 3/04), где контроль скорости истечения индикаторной среды (гелия) осуществляется с помощью мерной шкалы, а затем, зная время, в течение которого происходит истечение, путь, пройденный индикаторной средой (гелием) и фиксируемый по шкале, и сечение капилляра, определяют скорость истечения индикаторной среды (гелия) из проницаемого элемента. Однако, в данном случае в качестве индикаторной среды используется газ (гелий), а в измерительной системе используется спирт для вытеснения индикаторной среды из капилляра, поэтому применение жидкости (рабочей или технологической) в качестве индикаторной среды невозможно из-за растворимости или перемешивания ее в спирте.
Наиболее близким к предлагаемому решению является течь-ампула для рабочих или технологических жидкостей (приложение А.2, ОСТ 134-1052-2010. Течи контрольные, заправленные рабочими или технологическими средами, изделий ракетно-космической техники. Общие технические требования), баллон которой выполнен в виде прозрачной полиэтиленовой ампулы (он же является проницаемым элементом), заполняемой рабочей или технологической жидкостью, запаиваемой и помещаемой в металлический корпус с патрубком для удобного технологического применения в процессе испытания. Однако, количество жидкости в ампуле видно, когда ее можно извлечь из корпуса, а определить поток пробного вещества, т.е. калибровку контрольной течи можно выполнить по измерению уменьшения массы пробного вещества в ампуле за определенный промежуток времени, например, взвешиванием до начала испытаний и после.
Задачей настоящего изобретения является определение потока пробного вещества от контрольной течи непосредственно в процессе испытания, обеспечение точности и объективности результатов измерения.
Для достижения поставленной цели предлагается контрольная течь, содержащая корпус, заполненный пробным веществом, проницаемый элемент, обеспечивающий эталонный поток паров пробного вещества, согласно изобретению корпус включает прозрачный элемент со шкалой с нанесенными рисками, соответствующими значению объема пробного вещества, заполняющего корпус, а поток паров пробного вещества определяется по соотношению:
G - массовый поток паров пробного вещества, г/с;
0
1
ΔV=V - V - изменение объема пробного вещества за определенное время, мл;
0
V - объем пробного вещества в начальный период времени до испытаний, мл;
1
V - объем пробного вещества в конечный период времени после испытаний, мл;
ρ - плотность пробного вещества, г/мл;
τ - время, в течение которого проводятся измерения изменения объема пробного вещества в корпусе контрольной течи, с.
Сравнение заявляемого технического решения - контрольная течь со шкалой - 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».
Заявляемое решение может быть промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности - «промышленная применимость».
Отличительным признаком предлагаемого технического решения является то, что контрольная течь имеет прозрачный корпус (или часть корпуса) с нанесенной шкалой, соответствующей объему занимаемого пробного вещества, а по изменению объема пробного вещества непосредственно в процессе испытания можно определить его поток.
Предлагаемое решение конструкции контрольной течи иллюстрируется чертежом, где изображена конструкция контрольной течи. На чертеже представлена контрольная течь, состоящая из корпуса 1, включающего прозрачный элемент 2, с нанесенной отградуированной шкалой 3. Проницаемый элемент 4 установлен в штуцер 5 корпуса 1 и герметизируется с помощью уплотнения 6 и поджимающей через патрубок 7 гайкой 8. Контрольная течь устанавливается в контейнер 9.
Корпус 1 предназначен для заполнения течи пробным веществом 10 и определения объема пробного вещества по шкале 3 на прозрачном элементе 2.
Проницаемый элемент 4 предназначен для создания стабильного потока паров пробного вещества и может быть выполнен в виде мембраны из проницаемого для паров пробного вещества материала или в виде капилляра.
Патрубок 7 предназначен для присоединения контрольной течи к испытательной системе.
Контейнер 9 показан условно и предназначен для безопасной эксплуатации течи в процессе испытания, для предохранения ее от повреждения и может быть выполнен, как из металла, так и из пластика и легко сниматься в процессе испытания.
Работа контрольной течи осуществляется следующим образом. Корпус 1 контрольной течи заполняется пробным веществом до верхней риски 11 шкалы 3, затем в штуцер 5 корпуса контрольной течи устанавливается проницаемый элемент 4 и герметизируется. Далее контрольная течь присоединяется к испытательной установке или испытательной камере в вертикальном положении. Состояние (давление, температура) в испытательной установке приводится в рабочее положение. На шкале корпуса течи делается отметка или ее значение отмечается, например, в протоколе испытаний или фотофиксацией, также в данный момент отмечается время начала измерения или включается таймер. В процессе проведения испытания пробное вещество испаряется, его пары проникают через проницаемый элемент. Истечение паров пробного вещества приводит к уменьшению уровня (например, на рисунке этот уровень отмечен на риске позицией 12) пробного вещества в корпусе контрольной течи, который фиксируется через определенный отрезок времени. Далее поток паров пробного вещества в процессе испытаний определяется по формуле:
где G - массовый поток паров пробного вещества, г/с;
0
1
ΔV - V - V - изменение объема пробного вещества за определенный отрезок времени, мл;
0
V - объем пробного вещества в начальный период времени до испытаний, мл;
1
V - объем пробного вещества в конечный период времени после испытаний, мл;
ρ - плотность пробного вещества, г/мл;
τ - время, в течение которого проводятся измерения изменения объема пробного вещества в корпусе контрольной течи, с.
Контрольную течь таким же образом (по измерению изменения объема пробного вещества в корпусе течи) можно калибровать при использовании для других целей.
кт
ис
кт
и
кт
ис
-5
-5
Основной ошибкой при расчете потока пробного вещества является измерение изменения объема пробного вещества ΔV. Оценим погрешность измерения на примере контрольной течи с потоком изооктана G=2,5⋅10г/с. Время испытания с момента установки контрольной течи и изделия в испытательную камеру, вакуумирования контрольной течи (начало отсчета для измерения объема пробного вещества в начальный период времени), вакуумирования изделия, камеры и контроля герметичности может составлять 8 часов и более, т.е. время, в течение которого проводятся измерения изменения объема пробного вещества в корпусе контрольной течи, составит τ=8 часов. За это время масса пробного вещества при потоке G в корпусе течи уменьшится на Δm=G⋅τ=2,5⋅10⋅8⋅3600=0,72 г.
и
Изменение объема изооктана ΔV при этом составит:
и
и
и
ΔV=Δm/ρ=0,72/0,69=1,04 мл,
и
3
где ρ=0,6918 - 0,6921 г/см (или ~ 0,69 г/мл) - плотность изооктана (ГОСТ 12433-83. Изооктаны эталонные. Технические условия).
Если применить в качестве корпуса контрольной течи мензурку объемом 5 мл, цена деления которой 0,1 мл (ГОСТ 1770-74. Посуда мерная стеклянная лабораторная. Цилиндры. Мензурки. Колбы. Пробирки. Общие технические условия), то при двукратном измерении уровня изооктана в мензурке погрешность измерения составит 0,2 мл, т.е. относительная погрешность измерения изменения объема изооктана от 1 мл составит 20%.
Таким образом, учитывая, что погрешность измерения изменения объема пробного вещества основная в расчете потока (погрешность измерения времени и плотности намного меньшего порядка) и нормативные документы (ОСТ 92-2125-87. Течи контрольные. Технические условия) допускают погрешность измерения потока от течи до ±40%, то данная контрольная течь может найти применение при проведении испытаний на герметичность.
0
0
1
1
На практике апробирована контрольная течь в виде мензурки, заполненной теплоносителем ЛЗ-ТК-2 (ТУ 38.101388-79. Теплоноситель ЛЗ-ТК-2. Технические условия), объемом 10 мл с ценой деления 0,1 мл и с герметично установленным металлическим капилляром. Объем залитого теплоносителя до испытаний составил V=4,15 мл, масса течи -m=23,2389 г. Проводилось вакуумирование течи в течение 5 минут (τ=300 с) в испытательной камере. После испытаний объем теплоносителя в мензурке - V=3,4 мл, масса m=22,714 г.
m
При расчете по изменению массы течи, массовый поток G, г/с, теплоносителя ЛЗ-ТК-2 в испытательной камере составил:
V
При расчете по изменению объема ЛЗ-ТК-2 в течи, массовый поток G, г/с, теплоносителя ЛЗ-ТК-2 в испытательной камере составил:
T
где τ - плотность теплоносителя ЛЗ-ТК-2, мг/л
Относительное отклонение результатов измерений потоков δG, %, составляет:
Таким образом, расхождение потоков составило не более 2%.