КОНТРОЛЬНАЯ ТЕЧЬ

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 течеискательной аппаратуры.
Известна капиллярная контрольная течь (ОСТ 92-2125-87. «Контрольные течи. Технические условия»), выполненная в виде металлического баллона, который заполняется пробным газом. Для получения стабильного потока пробного газа используется тянутый стеклянный капилляр, устанавливаемый герметично в корпус контрольной течи. Однако, недостатком является то, что в процессе истечения пробного 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.
Также известна контрольная течь, которая содержит электронное устройство и отражает на дисплее в текущий момент времени цифровое значение потока пробного газа через проницаемый элемент, выраженное в единицах измерения потока и определяемое по известному соотношению, полученному в процессе ее калибровки. (Патент РФ на ПМ №108142, G01M 3/00, 10.09.11). Недостатком данного устройства является необходимость периодической калибровки с целью уточнения калибровочного графика и корректировки поправочных коэффициентов.
-4
-5
3
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является контрольная течь, которая содержит электронный таймер, сообщенный с электронным устройством, в память которого заложены значение измеренного внутреннего объема полости течи и соотношения, позволяющие автоматически определять поток пробного газа. (Патент РФ №2655000, G01F 13/00, 23.05.2018). Недостатком данной контрольной течи является ограничение диапазона калибруемых потоков пробного газа (10…10 м×Па/с), потому что для обеспечения необходимой точности измерения потока длительность проведения процесса автокалибровки значительно увеличивается.
Задачей настоящей полезной модели является повышение точности определения потока пробного газа от контрольной течи.
Для достижения этого технического результата контрольная течь, содержащая герметичный непроницаемый корпус, заполненный пробным газом, герметично встроенный в корпусе проницаемый элемент и прибор, регистрирующий давление газа в корпусе и преобразующий давление газа в пропорциональный электрический сигнал, электронное устройство, отображающее на дисплее в текущий момент времени цифровое значение потока пробного газа через проницаемый элемент, и электронный таймер, сообщенные с электронным устройством, в память которого заложены значение измеренного внутреннего объема полости течи и соотношения, позволяющие автоматически определять поток пробного газа, согласно предлагаемой полезной модели контрольная течь дополнительно содержит элемент питания, который питает электронный таймер (микросхему часов реального времени) при отключении контрольной течи от электрической сети.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются:
- снабжение электронного устройства течи элементом питания (аккумулятором), обеспечивающим беспрерывное электропитание электронного таймера (микросхемы часов реального времени), который ведет постоянный отсчет времени в течение длительного периода работы течи (до нескольких лет).
Применение элемента питания для микросхемы часов реального времени позволит постоянно контролировать время истечения пробного газа из объема контрольной течи, что позволит более точно определять поток пробного газа, потому что время измеряется постоянно и изменения давления определяется за более длительный отрезок времени.
Сравнение заявляемого технического решения - контрольной течи - с уровнем техники по научно-технической литературе и патентным источникам показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна.
Заявляемое решение может быть промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности - «промышленная применимость».
Предлагаемая конструкция течи иллюстрируется чертежом, где изображена структурная схема контрольной течи.
В состав течи входит герметичный металлический корпус 1, снабженный заправочным клапаном 2, через который в корпус течи заполняется пробный газ. В корпус герметично устанавливается проницаемый элемент 3, например, стеклянный тянутый капилляр. К корпусу герметично присоединен датчик давления 4, с помощью которого измеряется давление пробного газа в корпусе течи. Измеренное значение давления пробного газа в виде сигнала поступает на электронное устройство 9, в состав которого входит микроконтроллер 5, микросхема часов реального времени 6 (электронный таймер), элемент питания 7 и жидкокристаллический дисплей 8.
Датчик давления 4 предназначен для измерения давления пробного газа в корпусе течи, преобразования давления в электрический сигнал, пропорциональный давлению, и передачи сигнала на микроконтроллер 5.
Микроконтроллер 5 предназначен для приема и обработки сигналов, поступающих со всех устройств контрольной течи, запоминания и обработки этих сигналов, определения величины потока пробного газа по известному соотношению и индикации значения потока пробного газа на дисплее в требуемых единицах измерения.
Микросхема часов реального времени 6 предназначена для измерения необходимых отрезков времени и посылки сигнала по окончании измеренного отрезка времени на микроконтроллер.
Контрольная течь включается в электрическую сеть переменного тока напряжением 220 В, блок питания преобразует в постоянное напряжение 24 В и которое подается на датчик давления и электронное устройство. Электропитание необходимое для микросхемы часов реального времени составляет 3,0 В - в спящем режиме и 5,0 В - в рабочем режиме. Элемент питания 7 (аккумулятор) электронного устройства 9 предназначен для поддержания постоянного электропитания на микросхеме часов реального времени в течение длительного периода. Электропитание в спящем режиме может обеспечить, например, литиевый элемент питания 3 В.
T
0
0
Работа контрольной течи осуществляется следующим образом. После измерения объема внутренней полости течи, установки в корпус 1 требуемого проницаемого элемента 3, заполнения течи пробным газом и первичного определения потока пробного газа, введения в память микроконтроллера 5 значения объема внутренней полости течи V, контрольная течь может быть использована для проведения испытаний на герметичность изделий. Кроме того, в первоначальный момент запуска течи в эксплуатацию, оператор или калибровщик устанавливает в электронное устройство 9 элемент питания 7, запускается микросхема часов реального времени и начинается отсчет времени τ=0. Нажатием кнопки «автокалибровка» микроконтроллер 5 фиксирует с микросхемы часов реального времени 6 начальное время τ и запоминает начало отсчета времени и значение давления пробного газа Р с датчика давления 4 в данный момент. В процессе эксплуатации поток пробного газа через проницаемый элемент 3 уменьшается, так как в процессе истечения пробного газа уменьшается давление газа в корпусе течи. Для уточнения потока пробного газа проводится периодическая калибровка контрольной течи, т.е. определение потока пробного газа. Так как испытания на герметичность изделий могут проводиться с различной периодичностью, то контрольная течь на неопределенное время выключается из сети переменного тока, при этом постоянный отсчет времени проводится благодаря элементу питания 7, с которого постоянно подается электропитание на микросхему 6 часов реального времени.
1
1
1
При следующем испытании и включении контрольной течи в электрическую сеть или нажатии кнопки «автокалибровка», автоматически фиксируется время τ и значение давления пробного газа P с датчика давления 4 в момент τ.
A
3
Значение потока пробного газа Q, м⋅Па/с, при включении контрольной течи в сеть (или нажатии кнопки «автокалибровка») определяется автоматически и вычисляется по соотношению:
T
3
где V - объем внутренней полости контрольной течи, м;
0
Р - давление пробного газа в течи в начальный момент измерения, Па;
1
P - давление пробного газа в течи при нажатии кнопки «автокалибровка», Па;
0
1
0
1
τ, τ - время при измерении давления Р и P соответственно, с.
Данное значение индицируется на жидкокристаллическом дисплее 8.
i
i
Ai
3
При последующих включениях контрольной течи в сеть (или нажатии кнопки «автокалибровка») также автоматически фиксируется время τ, значение давления пробного газа P и определяется значение потока пробного газа Q, м⋅Па/с, по соотношению:
T
3
где V - объем внутренней полости контрольной течи, м;
0
Р - давление пробного газа в течи в начальный момент измерения, Па;
i
P - давление пробного газа в течи при i - включении или нажатии кнопки «автокалибровка», Па;
0
i
0
i
τ, τ - время при измерении давления Р и P соответственно, с.
Применение элемента питания для микросхемы часов реального времени позволит постоянно контролировать время истечения пробного газа из объема контрольной течи, что позволит более точно определять поток пробного газа, потому что время измеряется постоянно и изменения давления определяется за более длительный отрезок времени.
-7
3
Так для течи с потоком пробного газа 10 м⋅Па/с из формулы (1) следует, что за один месяц давление изменится примерно на 2600 Па, что вполне может быть зарегистрировано датчиком измерения абсолютного давления типа Rosemount 3051S, основная относительная погрешность которого составляет ±0,02% (Тематический каталог. Датчики давления. ЗАО «ПГ «Метран»), абсолютная ошибка при измерении давления 1,0 МПа составит ±200 Па.
-6
-7
3
Таким образом, применение предлагаемой конструкции контрольной течи с операцией автоматической калибровкой и элементом питания позволит точнее определять поток пробного газа непосредственно перед испытаниями изделий на герметичность для контрольных течей и расширить диапазон измерения потока пробного газа до 10 до 10 м⋅Па/с.