КОНТРОЛЬНАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель 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, выполняется настройка, определение чувствительности и метрологическое обеспечение газоаналитической аппаратуры.
Известна капиллярная контрольная течь (ОСТ 92-2125-87. Контрольные течи. Технические условия), выполненная в виде металлического баллона, который заполняется контрольным газом. Для получения стабильного потока контрольного газа используется тянутый стеклянный капилляр, устанавливаемый герметично в корпус контрольной течи. Однако, недостатком является то, что в процессе истечения контрольного газа, давление газа в баллоне уменьшается и, соответственно, изменяется величина потока, а учитывая, что поток от контрольной течи является эталонным значением для расчета величины негерметичности изделия при проведении испытаний его на герметичность, то неточность величины потока может отразиться на неправильной оценке герметичности изделия.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является контрольная течь с манометром (Морозов B.C., Фадеев Б.В., Кожевников Е.М. и др. «Контрольная течь с манометром», Контроль. Диагностика, 2005, №5. С.41-42.) содержащая металлический корпус, заполненный контрольным газом, установленный в корпусе стеклянный капилляр, и герметично присоединенный к корпусу манометр, который показывает давление контрольного газа в баллоне. При этом калибровка потока контрольного газа течи проведена, таким образом, что установлена зависимость потока газа от давления в корпусе, построен график этой зависимости. Недостатком является то, что с помощью стрелочного прибора, измерение давления газа в корпусе течи выполняется субъективно и в процессе эксплуатации трудно оценить изменение потока контрольного газа, вызванные изменениями. температуры окружающей среды или атмосферного давления, условий эксплуатации контрольной течи и т.п. Кроме того, график изображается на бумаге, что не совсем удобно в технологическом применении.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является решение, принятое на современных масс-спектрометрических течеискателях, где величина негерметичности, оценивается в заданных единицах потока. Только в данном случае величина негерметичности определяется сравнением с потоком гелия (контрольного газа) от контрольной течи, а значение потока гелия от контрольной течи вручную вводится в память электронного устройства течеискателя. (Руководство по эксплуатации ТФИЯ.406239.016-01 РЭ на масс-спектрометрический течеискатель ТИ1-30 компании ОАО «Завод «Измеритель», г.Санкт-Петербург).
Задачей настоящей полезной модели является повышение точности определения потока контрольного газа от контрольной течи, обеспечение удобства ее эксплуатации.
Для достижения этой задачи контрольная течь, содержащая герметичный непроницаемый корпус, заполненный контрольным газом, герметично встроенный в корпусе проницаемый элемент и прибор, регистрирующий давление газа в корпусе и преобразующий давление газа в пропорциональный электрический сигнал, дополнительно согласно полезной модели содержит электронное устройство, которое имеет возможность отражать на дисплее в текущий момент времени цифровое значение потока контрольного газа через проницаемый элемент, выраженное в единицах измерения потока и определяемое по соотношению, полученному в процессе ее калибровки и введенному в электронное устройство ранее:
1
2
1
2
2
2
Q=A·(P -P )+B·(P-P),
3
где Q - поток контрольного газа, м·Па/с
1
P - давление контрольного газа, Па
2
P - давление среды, в которую происходит истечение газа, Па
3
3
А и В - коэффициенты, определяемые экспериментально в процессе калибровки, размерность которых (м/Па·с) и (м/с) соответственно.
Возможно техническое решение, где контрольная течь дополнительно содержит электрический соединитель, к которому подключается электронное устройство, подается электропитание на прибор, регистрирующий давление, считывается значение давления в текущий момент времени и на дисплее электронного устройства отражается цифровое значение потока контрольного газа через проницаемый элемент, выраженное в единицах измерения потока и определяемое по известному соотношению.
Также, возможно техническое решение, где контрольная течь дополнительно содержит электронное запоминающее устройство, в память которого введены коэффициенты А и В, определенные по результатам калибровки, а к электрическому соединителю в процессе эксплуатации подключается электронное устройство, которое считывает с прибора значение, давления в текущий момент времени и значения введенных коэффициентов с электронного запоминающего устройства, определяет величину потока контрольного газа через проницаемый элемент по известному соотношению и отражает на дисплее полученное. значение, выраженное в единицах измерения потока.
Предлагаемая конструкция течи иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображена контрольная течь, выполненная совместно с электронным устройством, на фиг.2 - контрольная течь, где электронное устройство подключается через электрический соединитель контрольной течи, на фиг.3 изображена контрольная течь с электронным запоминающим устройством, на фиг.4 - контрольная течь с присоединенными к ней средствами в процессе проведения калибровки.
Основным элементом течи является непроницаемый корпус 2, который служит емкостью для заполнения контрольным газом. В корпусе контрольной течи герметично устанавливается проницаемый элемент 1, заправочный клапан 3 и прибор (датчик) 4, регистрирующий давление. К датчику давления подключено электронное устройство 5, которое принимает пропорциональный давлению контрольного газа аналоговый или цифровой сигнал с датчика 4, и определяет по введенной ранее функциональной зависимости Q=f(α, Р) величину потока контрольного газа. Электронное устройство снабжено дисплеем 6, на котором величина потока контрольного газа отображается в данный момент времени в единицах измерения потока.
При заполнении корпуса течи контрольным газом проводится ее калибровка, т.е. в нескольких точках при ступенчатом повышении давления определяется поток Qi контрольного газа через проницаемый элемент течи при давлении Pi. Далее проводится математическая обработка полученных результатов, определяются функциональная зависимость потока контрольного газа через проницаемый элемент от давления Q=f(α, P) и постоянные; коэффициенты для расчетной формулы. Полученная функциональная зависимость Q=f(α, Р).вводится в электронное устройство. После чего контрольная течь заправляется контрольным газом до необходимой величины потока.
Непроницаемый корпус контрольной течи предназначен для хранения контрольного газа.
Проницаемый элемент (стеклянный или металлический капилляр, диффузионно-проницаемый элемент и т.п.) предназначен для создания стабильного потока контрольного газа.
Заправочный клапан предназначен для заполнения контрольной течи контрольным газом.
Датчик-давления предназначен для измерения давления контрольного газа и преобразования давления в электрический сигнал пропорциональный давлению.
3
Электронное устройство предназначено для приема электрического сигнала с датчика, обработки его значения по функциональной зависимости в соответствующую величину потока и индикации этого значения на дисплее в требуемых единицах измерения потока (м·Па/с, л·мкм рт.ст./с и т.п.).
Электронное запоминающее устройство предназначено для записи в память и хранения постоянных коэффициентов известного соотношения, полученных в процессе калибровки контрольной течи.
Работа контрольной течи осуществляется следующим образом.
1
1
1
2
2
2
n
n
n
Предварительно контрольная течь калибруется, (см. фиг.4.) для этого в корпус 2 контрольной течи подается давление P контрольного газа с пневмопульта 11 и на потокометрической установке 12 определяется поток контрольного газа Q при данном давлении, а с датчика давления 4 с помощью измерительного прибора 10 снимается соответствующий данному давлению сигнал α (мВ, мА и т.п.). Проводится дальнейшее повышение давления Р контрольного газа в корпусе течи, определение потока Q при данном давлении и измерение соответствующего сигнала α с датчика давления. Таким образом, продолжая повышать давление, измеряя поток газа и сигнал с датчика, получается определенный ряд значений потока контрольного газа Q при соответствующих значениях давления Р и электрического сигнала α с датчика давления. Далее проводится математическая обработка полученных результатов, определяется функциональная зависимость потока контрольного газа от давления Q=f(P) (или Q=f(α)) и характер истечения контрольного газа через проницаемый элемент. В зависимости от режима истечения функция может принимать вид:
1
2
2
2
- при ламинарном режиме Q=А·(P -P ),
1
2
1
2
2
2
- при молекулярно-вязкостном режиме Q=А·(Р -Р )+В·(P-Р),
1
2
- при молекулярном режиме течения Q=В·(Р-Р),
3
где Q - поток контрольного газа, м/Па·с;
1
P - давление контрольного газа, Па;
2
Р - давление среды, в которую происходит истечение газа, Па;
3
3
А и В - коэффициенты, определяемые экспериментально в процессе калибровки, размерность которых (м/Па·с) и (м/с) соответственно.
В электронное устройство вводится (записывается в память и сохраняется) полученная функция.
В процессе эксплуатации контрольной течи, при включении электронного устройства 5, на дисплее 6 в зависимости от давления контрольного газа отражается значение потока в заданных единицах измерения.
Во втором варианте (см. фиг.2) при подключении с помощью кабеля 8 электронного устройства 5 к электрическому соединителю 7 контрольной течи на датчик давления 4 подается электропитание, считывается значение давления в текущий момент времени и отражается на дисплее 6 цифровое значение потока контрольного газа через проницаемый элемент, выраженное в единицах измерения потока и определяемое по известному соотношению.
В третьем варианте (фиг.3) в электронное запоминающее устройство 9 вводятся (записываются в память и сохраняются) определенные в процессе калибровки коэффициенты. В электронное устройство 5 вводится (записывается в память и сохраняется) полученная функция. При подключении электронного устройства 5 к электрическому соединителю 7 контрольной течи на датчик давления 4 подается электропитание, считывается значение давления в текущий момент времени, с электронного запоминающего устройства 9 считывается значение коэффициентов, полученных при калибровке контрольной течи и заложенных в память электронного запоминающего устройства, определяется поток контрольного газа по известному соотношению и значение потока отражается на дисплее 6.
-7
3
Таким образом, применение дополнительного электронного устройства для контрольной течи с датчиком давления позволяется постоянно контролировать поток контрольного газа через проницаемый элемент и с повышенной точностью. Изобретение, особенно, актуально для контрольных течей с большим потоком контрольного газа, например, для потоков порядка 10 м·Па/с и выше, так как изменение потока за месяц эксплуатации такой течи может быть от нескольких до десятков процентов.