Способ измерения величин эффективных площадей неплотностей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения неплотностей объектов. Способ позволяет измерять величину эффективных площадей любых по форме неплотностей, к одной стороне плоскости, в которой измеряют неплотность, герметично присоединяют испытательную камеру, в нее подают испытательное вещество, температуру в камере и снаружи ее поверхности выравнивают и поддерживают одинаковой, измеряют расход вещества и перепад давления в камере, величину F_э эффективной площади неплотности расчитывают по формуле: где F_э эффективная площадь неплотности; W расход испытательного вещества; ε коэффициент сжимаемости испытательного вещества; r плотность испытательного вещества; DP перепад давлений в камере и снаружи. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения величин эффективных площадей неплотностей в любых сложных по форме объектах, например в автомобилестpоении для измерения величин эффективных площадей неплотностей кузовов автомобилей.

Известен пневматический способ измерения среднего диаметра капиллярных трубок [1] В соответствии с данным способом через измеряемый капилляр дважды при давлении в 20 и 90 КПа пропускают сжатый воздух. Измеряют расход воздуха и перепад давлений. По полученным данным расчетным путем определяется средний диаметр капилляра.

Однако данный способ имеет следующие недостатки: с его помощью можно измерять только диаметры капиллярных трубок и нельзя измерять поперечные размеры более сложных по конфигурации отверстий, например, нельзя измерять площади неплотностей в уплотнениях дверей автомобилей; для осуществления одного измерения необходимо дважды определить расход воздуха через капилляр при двух разных перепадах давлений; для измерения необходимо создавать высокое давление воздуха до 90 КПа, значит для осуществления способа необходим насос высокого давления; для осуществления способа требуется сложная установка, в которую входят не менее трех стабилизаторов давлений.

Наиболее близким к изобретению является пневматический способ измерения [2] который заключается в том, что воздух продувают через измеряемый зазор, определяют величину зазора по разности расхода воздуха через измеряемый зазор и через калибровочное отверстие в период перепада давления в системе прибора, что характеризует соотношение площадей поперечных сечений измеряемого зазора и калибровочного.

Однако данный способ недостаточно точен, так как коэффициенты расхода воздуха через калибровочное отверстие и через зазоры в сопряженных деталях не равны между собой. В данном способе не учитывается также влияние температур на результат измерений, что приводит к снижению их точности. Так, если данным способом измерять площадь неплотности, имеющей большой продольный размер, например, в несколько метров, а температура вдоль нее или по обе ее стороны будет различной, то в результате появления гравитационных сил полученные результаты измерений будут неточными.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений.

Это достигается тем, что испытательное вещество подают в испытательную камеру, герметично установленную с одной стороны неплотности, температуру по всему объему испытательной камеры и снаружи неплотности выравнивают и поддерживают одинаковой, а эффективную площадь F_э неплотности определяют по формуле: F_э где W расход испытательного вещества через неплотность; ε коэффициент сжимаемости испытательного вещества; ρ плотность испытательного вещества; Δ Р перепад давлений в испытательной камере и снаружи.

На чертеже приведена схема установки, с помощью которой осуществляется предлагаемый способ.

Установка содержит источник 1, обеспечивающий движение испытательного вещества, в качестве источника может служить, например, вентилятор, насос или баллон со сжатым газом, регулятор расхода 2 (заслонка), расходомерное устройство 4, в качестве которого может служить любое устройство, позволяющее определять расход испытательного вещества, например сопло или газовый счетчик.

Между заслонкой и расходомером испытательного вещества расположен регулятор 3 температуры, в качестве которого может служить любое устройство, позволяющее поддерживать необходимую температуру испытательного вещества. В простейшем случае им может служить любой теплообменник, например, бак, обеспечивающий выравнивание температуры протекающего через него вещества с температурой окружающего испытательную камеру 6 и неплотность 7 вещества.

Измерения проводят следующим образом. Перед измерением устраняют все источники тепла, способные вызвать локальное изменение температуры испытательного вещества в камере или снаружи испытываемой неплотности. Затем создают движение испытательного вещества в испытательную камеру, измеряют поле температур в камере и снаружи неплотности. Для устранения выявленных неоднородностей поля температур, с помощью вентиляторов или насосов создают циркуляционное движение испытательного вещества как в камере, так и снаружи неплотности. После выравнивания температур и обеспечения равенства температур по обе стороны испытываемой неплотности производят измерение расхода испытательного вещества, разности давлений по обе стороны неплотности и температуры в испытательной камере. По результатам измерений проводят расчет и определяют величину эффективной площади неплотности.

П р и м е р. С помощью предлагаемого способа проведено измерение эффективных площадей кузовов автомобилей ГАЗ-3102, Форд-Скорпио, Мерседес-Бенц, Кавз-3270. В таблице приведены величины эффективных площадей некоторых неплотностей кузова автомобиля ГАЗ-3102 и Форд-Скорпио при давлении в салоне 50 Па. Кроме возможности расчета воздухообмена через неплотности данные, приведенные в таблице, позволяют определять места, где находятся наиболее крупные неплотности, а значит и предпринять необходимые меры для их устранения с целью повышения герметичности салона автомобиля.

Использование предлагаемого способа измерения эффективных площадей неплотностей обеспечивает по сравнению с существующими способами возможность расчетным путем определять количество жидкости и газа, которое будет проникать при эксплуатации в объект, имеющий неплотности. Благодаря этому отпадает необходимость проводить сложные и более дорогостоящие эксплуатационные испытания.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИН ЭФФЕКТИВНЫХ ПЛОЩАДЕЙ НЕПЛОТНОСТЕЙ, заключающийся в том, что подают испытательное вещество, измеряют перепад давлений и расход испытательного вещества через неплотность и по результатам измерений судят о площади неплотности, отличающийся тем, что испытательное вещество подают в испытательную камеру, герметично установленную с одной стороны неплотности, выравнивают температуру по всему объему испытательной камеры и снаружи неплотности вдоль всей ее поверхности и поддерживают одинаковой, а эффективную площадь F_э неплотности определяют по формуле

где W расход испытательного вещества через неплотность;
ε коэффициент сжимаемости испытательного вещества;
r плотность испытательного вещества;
DP перепад давлений в испытательной камере снаружи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2