Способ контроля герметичности изделий

 

Изобретение предназначено для контроля герметичности изделий акустическим методом. Целью изобретения является повышение чувствительности контроля путем ввода в индикаторную среду диспергированных частиц. Изделие заполняют рабочей средой, затем помещают его в индикаторную среду. При истечении рабочей среды в индикаторную регистрируют акустические колебания. Индикаторная и рабочая среды.Ш4еют одинаковое фазовое состояние . Жидкостная индикаторная среда содержит пузырьки газа, относи тельная объемная концентрация которых составляет 10. ... Газовая индикаторная среда содержит твердые частицы . 2 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 01) (51)4 С 01 М 3!24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4164589/25-28, 4165181/25-28 (22) 22 ° 12.86 (46) 07.08. 88. Бюл. У 29 (72) Н. С. Кузнецов .(53) 620.165.29(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 711408, кл. G Ol M 3/24, 1978. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение предназначено для контроля герметичности изделий акустическим методом. Целью изобретения является повышение чувствительности

L контроля путем ввода в индикаторную среду диспергнрованных частиц, Изделие заполняют рабочей средой, затем помещают его в индикаторную среду.

При истечении рабочей среды в индикаторную регистрируют акустическив колебания. Индикаторная и рабочая среды, имеют одинаковое фазовое состояние. Жидкостная индикаторная среда содержит пузырьки газа, относи.тельная объемная концентрация которых составляет 10 ...10 . Газовая индикаторная среда содержит твердые ча стицы. 2 з.п. ф-лы.

1415099

Изобретение относится к испьгганию

1»а герметичность изделий акустическим методом. !

Цель изобретения — повышение чувтвительности путем ввода в индикаорную среду диспергированных частиц.

Теоретическое представление и эксериментальные доказательства о турулентном потоке газа жидкости, как 10 сточнике акустических колебаний, получено Д. Лайтхиллом.

Уравнение для описания этого процесса в представлении Лайтхилла имеет вид 15 г<х, е) - —, (т, <у, - )а„

20 где (x t) - изменение плотности . газа жидкости в направлении х(х — координата наблюдателя) во времени t;

1; ; А - направляющие косинусы

\)1 1

«Ф вектора х в наблюдаемом направлении; а - скорость упругих волн у в газе (жидкости);

30 — — вторая производная; я 2

T; — внешние напряжения

Т; = )UU +(Р; -а pg, 1, где — плотность газа З (жидкости)» U; и U скорости турбулентного вихря в направлении i и j соответственно, тензор снимаю 40

31 щих напряжений (давление), ©; - символ

Кронекера (8; = 1 при 3 э при i4 j);

45 у --координаты источника излучения; (t- †)- запаздывание по времех: а ни

В

6<1 — элемент объема.

Для однороднсго газа (жидкости) величина (Р; : à4 p7 мала, и принимают Т" () U U ° - о U, Гб 3 Ро

Вводят обозна.чения и проводят оценку .(1) с учетом размерностей, где 1 - линейный масштаб источника излучения; 1/U - масштаб времени; — объем источника; U/a ш — число Маха.

Тогда выражение (1) принимает вид (получено Д. Лайтхиллом) (х, t) а, х (— )(,u ) p,(— )m, (2)

Распространение турбулентного газового потока в смеси газа и твердых частиц, например случай частиц пыли в воздухе. Этот случай моделируется с помощью предположения, что объемная концентрация частиц пыли в воздухе P О, в то время как плотность суспензии р превышает плотность воздуха, так что массовая концентрация имеет конечный предел f. С межфазной силой и массой отдельных частиц связано время релаксации Т, которое в большинстве случаев мало, в сравнении с масштабом времени 1/U движения газа, в этом случае частицы пыли движутся вместе с газом с пренебрежимо малыми временами задержки. Влияние частичек на скорость звука заключается поэтому только в увеличении плотности среды от о до p /1+f без изменения модуля упругости, так что скорость звука для смеси равна а (1+f) Изменение скорости звука от а до а,) приводит к существенному изменению внешних напряжений Т;, Соотношение (1) в этом случае принимает вид р(х t) — - — — ) (P«) 1 3

Ф

4 ((а,х 3t2

-э х 1 2 — а р) (у, с — — )<1у .— (1> (- 4 Я" а4 х Я 2 о о

2 а Ъ х

2 р(У t- )(1у а„ аф

Тогда из (4) с учетом (3) получают вклад плотности газа о, и плотности смеси о, /1+f х - -1д — — )dr=(x, t) я ) ааха з 1415099

)((f } (у, t --)dy, (5} а

Но уравнение сохранения массы для частиц (со скоростью U;) имеет р (. -1 а ЗР

z 2 вид 4)! а х а (х, t) (у, (1 о ). (1 о Ui } О (6) 16

1 (10) что при оценках и поэтому

Н (С

-x/а)(:1у g где Н; - -(а/at)(f,U,. ).

Р- р,U, 3/(Ic — U/1, приводит к

20 р -I! (— ) т (1 + f), (8) R g. где а„„= (зр) cxopo ñòü упругих волн в аэрированиой пузырьками газа жидкости с концентрацией Р;

- средний радиус пу55 зырька; — резонансная частота для пузырька рарадиусом R, R

Акустическое поле (7) — есть поле дипаля с напряженностью Н; .

Из (7) звуковое поле может быть оценено как

Сопоставление (2) и (8) показыва- 30 ет, что один и тот же турбулентный поток газа в запыленном воздухе излучает акустическую энергию большой интенсивности..

Расчеты показывают, что при f 100 35 интенсивность акустических колебаний возрастет примерно на 50 дБ. Введение в жидкость пузырьков газа, в которой распространяется турбулентный поток жидкости, приводит к существен- (10: ному влиянию на величину внешних напряжений Т . Влияние изменения плотности среды в пределах 10 10" на величину )U;U пренебрежно мало.

Пульсации давления и плотности жидко- 4р сти в области вихря связаны зависимостью dp = а Зр (9) Так как а а а, то а P превышает Р, и выражение (3) можно переписать в виде

Это поле очевидно преобладает над полем (2).

Если составляет всего лишь один процент, интенсивность акустического излучения увеличивается за счет при(ап 14 5 сутствия пузырьков в 1 — 10 раэ а (50 дБ), так как а /а 10, при

Р 10Х интенсивность увеличивается до 70 дБ, что существенно увеличит чувствительность способа контроля герметичности sa счет повьппения интенсивности акустического излучения при неизменных режимах испытания.

Пример 1. Иэделие запол-., няют рабочей жидкостью, например водой. Создают избыточное давление ра- бочей жидкости в изделии с помощью нагружающего устройства. Изделие по гружают в резервуар с индикаторной жидкостью, например водой, куда устанавливают приемник акустических колебаний, подключенный к известной аппаратуре контроля. Для повышения интенсивности акустических колебаний от истечения рабочей жидкости через течь в иэделии в индикаторную жидкость вводят пузырьки газа, например воздуха, любым известным методом (жидкость аэрируют). Относительная объемная концентрация пузырьков газа в жидкости долляа быть в пределах

10 ... 10 . Вместо аэрирования по поверхности изделия в индикаторной жидкости можно установить тонкий слой поролона, насыщенного воздухом. При

Формула изобретения

Составитель В. Черноусов

Редактор Н. Рогулич Техред Л.Олийнык КорРектор В. Гирняк

Ф

Заказ 3864/39 Тираж,847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж»Э5, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4.

5 14l 50 появлении акустических сигналов (зафиксированных приемником) изделие сЧитается негерметичным.

Пример 2. Изделие заполняют газом под избыточным давлением. Поме5 щит изделие в камеру с запыленным воздухом с концентрацией частиц f О.

В запыленнбй среде с помощью приемников ультразвука, например прибором

ТУ3-5N, регистрируют акустические сигналы. Изделие считается негерметичным. пфи появлении акустических сигналов вь|ше установленного уровня.

Способ контроля позволяет повысить 15 чувствительность метода за счет повышения.интенсивности акустических ко"

1 л баний, вызванных истечением турбулентной струи газа (жидкости) из не1 плотностей контролируемых иэделий. 2р

1. Способ контроля герметичности изделий, заключающийся в тоМ, что из- 25

99 6 делия заполняют рабочей средой под давлением и о негерметичности судят по акустическим колебаниям, создаваемым утечкой рабочей среды в турбуленъ. ном режиме, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности, изделия помещают в индикаторную среду того же фазового состояния, что и рабочая среда с диспергированными в ней частицами вещества другого фазового состояния.

Способ по и. 1 о т л и ч а - . ю шийся тем, что в качестве рабочей и индикаторной сред используют газ, а в качестве диспергированныхтвердые частицы.

3, Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве рабочей и индикаторной сред используют жидкость, а в качестве диспергированных частиц - пузырьки газа с относительной объемной концентрацией газа в диапазоне 10 - 10,