СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ АГРЕГАТОВ, ИМЕЮЩИХ ПОДВИЖНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
METHOD OF DETERMINING LEAKAGE OF ASSEMBLIES HAVING MOVABLE COMPONENTS

Предлагаемое изобретение относится к области испытательной техники, а именно к способам определения значения негерметичности агрегатов при воздействии вибрации, в том числе при резонансах его подвижных элементов.
Известны технические решения, где испытания цельных или с неподвижными соединениями изделий на герметичность осуществляется путем соединения ресивера, объем которого выбирают из условия обеспечения выделения пузырьков при допустимой утечке из изделия известного объема с заданной погрешностью, с трубкой барбатера, подключения к изделию упругой емкости, расположенной в газовой камере, соединения камеры с воздушной полостью барбатера, одновременного заполнения под контрольным давлением жидкостью изделия и упругой емкости, а газом ресивера, барбатера и камеру, регистрации выделяющихся из трубки барбатера пузырьков газа, по которым судят о негерметичности изделия, после заполнения жидкостью изделия ему сообщают выбрацию до окончания регистрации выделяющихся из трубки барбатера пузырьков газа (см. патент RU №2308691, кл. G01M 3/16, 2007 г.).
Однако этот способ контроля герметичности изделий не эффективен по следующим причинам.
В указанном изобретении изделие подвергается вибрации, т.е. неправомерно ухудшается его техническое состояние, т.к. реально при эксплуатации оно может не подвергаться такому воздействию.
Этот способ малоэффективен при испытании изделий с подвижными элементами и имеющими внутри себя газовые рабочие тела, так как для их испытаний необходимо иметь очень большие объемы ресивера.
И наконец, этот способ не применим для изделий с подвижными элементами, например, предохранительных клапанов баков ракет, которые реально работают в условиях вибрации, в результате чего могут возникнуть большие значения негерметичности, особенно в случае резонанса, когда частота вынужденных частот вибраций совпадает с собственной частотой подвижных элементов испытываемых изделий и когда небходимо знать конкретно в определенный период времени эту негерметичность в зависимости от значений виброперегрузок.
Наиболее близким из известных технических решений является выбранный в качестве прототипа способ определения негерметичности агрегатов, заключающийся в определении негерметичности агрегата по изменению перепада давления с помощью датчика (см. патент РФ №2253852, кл. G01M 3/00, 1992 г.).
При реализации этого способа создают разность между давлением внутри объекта, например емкости, и давлением вокруг нее и по изменению одного из давлений судят о том, удовлетворяет ли емкость заданным условиям контроля или нет, при этом сначала запоминают контрольное значение давления, когда совпадают случайные обусловленные разностью давлений деформации на емкость, и после этого производят сравнение давления с контрольным значением.
Недостатком указанного способа является то, что он не предназначен для определения значения негерметичности агрегата при динамических режимах его работы и особенно при резонансных явлениях в зависимости от воздействующих факторов, так как в не увязывает момент начала действия воздействующего фактора, в частности виброперегрузки, и функционирования системы регистрации изменения давления в дренажной емкости, например, датчиком перепада давления совместно со вторичной аппаратурой.
Техническим результатом, на который направлено данное решение, является повышение точности определения значения негерметичности агрегатов при вибровоздействии, в том числе при резонансах его подвижных элементов.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе определения негерметичности агрегатов, имеющих подвижные элементы, работающих в условиях вибровоздействия, заключающемся в определении негерметичности агрегатов по изменению перепада давления с помощью датчика, датчик перепада давления соединяют с системой дренажа агрегата, при этом момент начала работы программы вибростенда по вибровоздействию и работы датчика синхронизируют по времени, выбирают показания перепада давления от начала повышения давления и его конца и судят о негерметичности агрегата по величине расхода газа, используя известные зависимости и соответствующий диапазон частот виброперегрузок.
Предложенный способ для повышения точности определения величины газа, выделяющегося из-за негерметичности подвижных элементов агрегата при вибрации, особенно в области резонансных явлений, поясняется иллюстрациями, где на фиг.1 показана принципиальная схема установки, с помощью которой реализуется указанный способ, а на фиг.2 представлен график изменения перепада давления и перегрузки в зависимости от времени и частоты вибрации.
Работа установки (см. фиг.1) при определении негерметичности агрегата осуществляется следующим образом.
Объект испытаний 1 устанавливается на оснастку 2, которая крепится на вибростенде 3.
Объект испытаний 1 связан с источником газа 4, обеспечивающим газом внутреннюю полость объекта испытании 1, и связан газовой магистралью с емкостью 5, куда в случае негерметичности объекта происходит истечение газа.
Датчик перепада давления 6 соединен газовой трубкой с емкостью 5, куда истекает газ, и измеряет величину этого истечения. Информация от датчика перепада давления, а так же параметры изменения виброперегрузки преобразуются вторичной системой измерения 7. Система управления 8 обеспечивает программу заданного изменения виброперегрузок по времени, воздействующей на объект испытания. Синхронизация включения момента измерения перепада давления датчиком и моментом включения программы реализации закона изменения частоты и перегрузки осуществляется системой синхронизации по времени 9. Контроль и измерение заданных по программе значений виброперегрузок осуществляется датчиком 10, установленным вблизи крепления объекта испытаний на оснастке.
В отличие от прототипа предлагаемый способ имеет дело с довольно значительными величинами негерметичности в связи с тем, что, во-первых, в системе существуют подвижные элементы, и, во-вторых, при воздействии вибрации негерметичность может увеличиваться, а в случае резонанса становится значительной. Поэтому, чтобы зафиксировать начало роста негерметичности агрегата, например, тарели предохранительного клапана, время его действия, конец роста в зависимости от воздействующего фактора, в частности виброперегрузки, в заявочных материалах предложено момент начало работы программы вибростенда и работы датчика синхронизировать (см. фиг.2), где А - момент начала реализации программы закона. Таким образом, количество газа, выделяющегося из-за негерметичности подвижных частей агрегата за отмеченный промежуток времени, определяется исходя из зависимости (см. М.: Машиностроение, 1985 г. Вакуумная техника. Справочник. Авторы: Е.С.Фролов и др., стр.21)
,
отсюда
,
1
где ΔP- перепад давления - определяется из графика (фиг.2),
0
V - объем емкости, куда исткает газ (объем известен),
R - газовая постоянная используемого газа при испытании (известна),
Т - температура газа (известна)
Зная указанные выше значения параметров, определяем расход (негерметичность в единицу времени).
Средний расход газа за фиксируемый промежуток времени определяем следующим образом
,
1
Δτ - промежуток времени, соответствующий росту перепада давления ΔР.
газа
G - количество газа, выделяемое из-за негерметичности за отмеченный промежуток времени.
Одновременно определяется диапазон частот  и перегрузок , в области которых определена негерметичность. В соответствии с полученными результатами делается вывод о влиянии частоты и виброперегрузок на герметичность агрегата при заданном давлении внутри него.
Принципиальная схема установки, на которой осуществляется реализация указанного способа, представлена на фиг.1, где
1. Агрегат-объект испытаний
2. Оснастка
3. Вибростенд
4. Источник давления газа
5. Емкость, куда идет истечение газа из-за негерметичности
6. Датчик перепада давления
7. Вторичная система измерения давления
8. Система управления и задания параметров стенда
9. Система синхронизации по времени
10. Вибродатчик
Таким образом, благодаря данному способу повышается точность определения значения негерметичности агрегатов при вибровоздействии, в том числе при резонансах его подвижных элементов.