Устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при контроле герметичности топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме. Технический результат изобретения - повышение точности контроля герметичности. Это обеспечивается за счет того, что устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержит испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента, применяемого для охлаждения контролируемой емкости, с трубопроводом подачи контрольного газа и с уровнемером, течеискатель, манометр, причем между испытательной камерой и течеискателем размещена вымораживающая ловушка с адсорбентом и хладагентом, выполненная с возможностью свободного прохождения сквозь нее молекул контрольного газа и поглощения адсорбентом молекул жидкого хладагента, применяемого для захолаживания контролируемой емкости. 1 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при контроле герметичности емкостей, например топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах.

Известно устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащим испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, течеискатель, установленный на испытательной камере, систему наполнения жидким хладагентом и заполнения контрольным газом, соединенную с контролируемой емкостью, контрольную течь, соединяемую в процессе контроля с испытательной камерой [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента, с трубопроводом подачи контрольного газа и с уровнемером, течеискатель, манометр [2] . Данное техническое решение принято заявителем за прототип.

Недостатком такого устройства является невысокая точность контроля герметичности, что объясняется следующим. Поскольку контрольный газ, вытесняющий жидкий хладагент из емкости, имеет, как правило, температуру выше температуры жидкого хладагента, то по мере заполнения емкости контрольным газом увеличивается суммарный тепловой поток из объема, заполняемого контрольным газом, в объем, заполненный жидким хладагентом, что приводит к постоянному смещению термодинамического равновесия на границе раздела газ-жидкость и, следовательно, к увеличению потока паров жидкого хладагента в контрольный газ, т. е. по мере заполнения емкости контрольным газом концентрация его в заполняемом объеме уменьшается, причем определенному соотношению объемов, заполненных контрольным газом и жидким хладагентом (определенному уровню границы раздела газ-жидкость), соответствует и определенная концентрация контрольного газа в объеме, заполненном контрольным газом.

Таким образом, через течь емкости в испытательную камеру приникает поток газа (смеси контрольного газа с парами жидкого хладагента) с концентрацией контрольного газа в нем (зависящей от соотношения объемов, заполненных контрольным газом и жидким хладагентом), отличной от концентрации контрольного газа в тарированном потоке газа (чистого контрольного газа в потоке газа через контрольную течь), в результате чего в суждение о герметичности емкости, основанное на сравнении величин изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от потоков газа через течь емкости и через контрольную течь при, если неодинаковых, то известных концентрациях контрольного газа в них, вносится определенная неточность (как правило, имеет место занижение фактической величины течи емкости), что может привести к ее не обнаружению.

Кроме того, недостатком прототипа является то, что для успешного его использования, необходимо сначала определить само наличие течи (негерметичности) в испытываемом изделии, а этого может не произойти в силу описанных выше причин.

Устройство-прототип не позволяет вести непрерывные точные измерения течи в связи с необходимостью постоянно подстраиваться под изменяющуюся концентрацию пробного газа, истекающего из места течи изделия, что ведет к существенным временным затратам.

Задачей изобретения является повышение точности контроля герметичности.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента, с трубопроводом подачи контрольного газа и с уровнемером, течеискатель, манометр, а в трубопроводе, соединяющем испытательную камеру и течеискатель, установлена вымораживающая ловушка с адсорбентом, внутренняя полость которой по входу сообщена с внутренним объемом испытательной камеры, а по выходу - с течеискателем.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, где: 1 - испытательная камера; 2 - контролируемая емкость; 3 - течь; 4 - течеискатель; 5 - манометр; 6 - трубопровод подачи жидкого хладагента; 7 - трубопровод дренажа жидкого хладагента; 8 - трубопровод подачи контрольного газа; 9 - уровнемер;
10 - вымораживающая ловушка;
11 - корпус вымораживающей ловушки;
12 - адсорбент;
13 - внутренняя полость вымораживающей ловушки;
14 - система вакуумирования испытательной камеры.

Предлагаемое устройство содержит испытательную камеру 1 для размещения контролируемой емкости 2 с течью 3 и сообщенную с трубопроводами подачи 6 и дренажа 7 жидкого хладагента, с трубопроводом подачи контрольного газа 8 и с уровнемером 9, течеискатель 4, манометр 5. В трубопроводе, соединяющем испытательную камеру 1 и течеискатель 4, установлена вымораживающая ловушка 10 с адсорбентом 12 внутри корпуса 11, внутренняя полость 13 которой по входу сообщена с внутренним объемом испытательной камеры 1, а по выходу - с течеискателем 4. Испытательная камера 1 сообщена с системой вакуумирования 14.

Устройство работает следующим образом.

Помещают контролируемую емкость 2 в испытательную камеру 1. Вакуумируют последнюю с помощью системы вакуумирования 14. Охлаждают контролируемую емкость 2 наполнением ее через трубопроводы подачи 6 и дренажа 7 жидким хладагентом. Захолаживают вымораживающую ловушку 10 путем заполнения ее внутренней полости 13 жидким хладагентом.

Вытесняют жидкий хладагент из контролируемой емкости 2 заполнением ее через трубопровод 8 контрольным газом. Контроль давления осуществляют с помощью манометра 5.

В процессе вытеснения хладагента при образовании течи 3 молекулы контрольного газа и паров хладагента через течь 3 попадают в объем испытательной камеры 1. Проходя через вымораживающую ловушку 10, молекулы хладагента поглощаются адсорбентом 12, а молекулы контрольного газа, свободно проходя через ловушку, создают парциальное давление (соответствующее парциальному давлению контрольного газа, подаваемого в контролируемую емкость), регистрируемое течеискателем 4. Уровнемер 9 позволяет определить уровень места нахождения течи 3, что облегчит ее поиск.

Использование изобретения повышает точность контроля герметичности, что гарантирует качественное изготовление и, следовательно, надежную эксплуатацию емкостей, например топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах.

Предложенная конструкция используется при любых испытаниях, например при появлении в испытательной камере посторонних примесей, например, от изделия, влияющего на достоверность (точность) результатов контроля, при этом наличие адсорбента в ловушке минимизирует наличие этих примесей в исследуемом потоке контрольного газа, поступающего в масс-спектрометрическую камеру теплоносителя.

В предлагаемой конструкции устройства использованы все материалы, выпускающиеся промышленными партиями. Изготовление устройства осуществляется по общепринятой в отечественной промышленности технологии.

ЛИТЕРАТУРА
1. Авторское свидетельство СССР N 237433, МПК⁶ G 01 М 3/26, 1967 г.

2. Патент РФ N 2032888, МПК⁶ G 01 М 3/04, 1991 г.

Формула изобретения

Устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента, применяемого для охлаждения контролируемой емкости, с трубопроводом подачи контрольного газа и с уровнемером, течеискатель, манометр, отличающееся тем, что между испытательной камерой и течеискателем размещена вымораживающая ловушка, с адсорбентом и хладагентом, выполненная с возможностью свободного прохождения сквозь нее молекул контрольного газа и поглощения адсорбентом молекул жидкого хладагента, применяемого для захолаживания контролируемой емкости,

РИСУНКИ

Рисунок 1