Способ испытания изделий на герметичность

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет испытывать на герметичность полые изделия, например водяные радиаторы тракторов, сельхозмашин и автомобилей.

Известен способ испытания изделий на герметичность (а.с. СССР №1546863, G 01 М 3/06, 28.02.1990), путем соединения изделия объемом V_u с воздушной полостью барботера, соединения ресивера объемом V_p, удовлетворяющим условию V_p=V_u[(100/β)-1], где β - допустимая погрешность измерения количества газовых пузырьков в жидкости барботера, %, с трубкой барботера, одновременного заполнения ресивера, изделия и барботера газом под контрольным давлением, регистрации выделяющихся из трубки барботера пузырьков газа, по которым судят о негерметичности изделия.

Однако этот способ имеет недостаточную чувствительность к формированию выделяющихся из трубки барботера в жидкость пузырьков газа, по которым судят о негерметичности изделия, связанную с тем, что на формирование и отрыв газового пузырька от нижнего среза трубки барботера необходимо создание дополнительного перепада давлений между ресивером и изделием.

Технический результат изобретения - повышение чувствительности способа испытаний изделий на герметичность за счет подвода в ресивер непрерывных колебаний давления газа, которые производят возвратно поступательные движения жидкости в трубке барботера от верхнего уровня жидкости до нижнего среза трубки барботера и формирование выделяющихся из трубки барботера в жидкость барботера пузырьков газа, при наличии утечек газа из изделия.

Поставленная задача решается тем, что в способе испытания изделий на герметичность путем соединения изделия объемом V_u с воздушной полостью барботера, соединения ресивера объемом V_p, удовлетворяющим условию V_p=V_u[(100/β)-1], где β - допустимая погрешность измерения количества газовых пузырьков в жидкости барботера, %, с трубкой барботера, одновременного заполнения ресивера, изделия и барботера газом под контрольным давлением, регистрации выделяющихся из трубки барботера пузырьков газа, по которым судят о негерметичности изделия, к ресиверу подключают упругую емкость, заполняют ее газом под контрольным давлением одновременно с заполнением ресивера, изделия и барботера и с помощью упругой емкости подводят в ресивер непрерывные колебания давления газа с максимальной амплитудой P_max, Па,

где ρ_ж - плотность жидкости в барботере, кг/м³; g - ускорение силы тяжести, м/с²; h_ж - высота столба жидкости в барботере, м; σ - поверхностное натяжение жидкости, Н/м; d - диаметр трубки барботера, м;

и текущим значением давления P_meк, Па, превышающим установленное давление,

где ω - частота колебаний давления газа в ресивере, с^-1; t - время испытания изделия, с,

которые производят возвратно поступательные движения жидкости в трубке барботера от верхнего уровня жидкости до нижнего среза трубки барботера и формирование выделяющихся из трубки барботера в жидкость барботера пузырьков газа, при наличии утечек газа из изделия, а регистрацию выделяющихся из трубки барботера пузырьков газа, по которым судят о негерметичности изделия, производят после завершения одного или любого принятого количества колебаний давления газа в ресивере и возвратно поступательных движений жидкости в трубке барботера от верхнего уровня до нижнего среза.

На фиг.1 изображена схема устройства для реализации способа испытаний изделий на герметичность, на фиг.2 - график изменения давления в ресивере в зависимости от времени испытаний изделия.

Устройство содержит барботер 1, воздушная полость которого соединена с изделием 2. Трубка 3 барботера 1 соединена с ресивером 4. Полость последнего соединена через вентиль 5 с полостью изделия. Источник 6 контрольного газа соединен через вентиль 7 с полостью ресивера 4. Объем полости ресивера 4 выбирают исходя из условия обеспечения выделения пузырьков газа при допустимой утечке из изделия известного объема с заданной погрешностью. К полости ресивера 4 подключена упругая емкость 8 для создания дополнительного давления в виде непрерывных колебаний давления, подводимых в ресивер и к жидкости в трубке 3 барботера 1, для сообщения уровню жидкости в трубке 3 возвратно поступательных движений, и формирования выделяющихся из трубки барботера в жидкость барботера пузырьков газа при наличии утечек газа из изделия, по которым судят о негерметичности изделия.

Способ реализуется следующим образом.

Исходя из объема изделия 2, допустимой утечки и заданной погрешности определяют объем ресивера 4.

Изделие 2, барботер 1 с прозрачной стенкой и трубкой 3, выбранный ресивер 4 и упругую емкость 8 заполняют одновременно контрольным газом. Для этого открывают вентили 5 и 7, соединяя источник 6 контрольного газа с ресивером 4, упругой емкостью 8, барботером 1 и изделием 2. Заполняют контрольным газом барботер 1, изделие 2, ресивер 4 и упругую емкость 8 при сохранении уровня жидкости в барботере. Закрывают вентили 5 и 7 и отсоединяют барботер 1, изделие 2, ресивер 4 и упругую емкость 8 от источника 6 контрольного газа.

С помощь упругой емкости 8 подводят в ресивер 4 непрерывные колебания давления газа с максимальной амплитудой P_max, Па,

где ρ_ж - плотность жидкости в барботере, кг/м³; g - ускорение силы тяжести, м/с²; h_ж - высота столба жидкости в барботере, м; σ - поверхностное натяжение жидкости, Н/м; d - диаметр трубки барботера, м.

Непрерывные колебания давления газа с максимальной амплитудой P_max, подводимые упругой емкостью 8 в ресивер 4, имеют текущие значения давления P_meк, Па, которые превышают установленное для испытания изделия давление, и определяемые по выражению

где ω - частота колебаний давления газа в ресивере, с^-1; t - время испытания изделия, с.

Колебания давления газа, подводимые упругой емкостью 8 в ресивер 4, производят возвратно поступательные движения жидкости в трубке барботера 3 от верхнего уровня жидкости до нижнего среза трубки и формируют, при наличии утечек газа из изделия 2, выделяющиеся из трубки барботера в его жидкость пузырьки газа.

Производят одно или любое принятое количество колебаний давления в ресивере и возвратно поступательных движений жидкости в трубке барботера от верхнего уровня до нижнего среза. В результате этого из трубки барботера в жидкость барботера выходит один или несколько пузырьков газа. Это количество пузырьков газа, поступающих в жидкость барботера, не учитывается для оценки негерметичности изделия. Регистрацию выделяющихся из трубки барботера 3 пузырьков газа, по которым судят о негерметичности изделия, производят после завершения одного или любого принятого количества колебаний давления в ресивере и возвратно поступательных движений жидкости в трубке барботера от верхнего уровня до нижнего среза в течение установленного времени.

Необходимо отметить, что при первом колебании давления в ресивере жидкость в барботажной трубке перемещается от верхнего уровня в трубке барботера, который совпадает с уровнем жидкости в барботере, до нижнего среза трубки барботера. При втором и последующих колебаниях давления в ресивере жидкость в трубке барботера перемещается от верхнего уровня в трубке барботера, который может не совпадать с уровнем жидкости в барботере, до нижнего среза трубки барботера. Верхний уровень жидкости в трубке барботера при втором и последующих колебаниях давления в ресивере может быть несколько выше уровня жидкости в барботере в том случае, когда с помощь упругой емкости 8 подводят в ресивер 4 непрерывные колебания давления газа с максимальной амплитудой P_max, Па,

Общие теоретические положения по способу испытания изделий на герметичность отражены на фиг.2 - графике изменения давления в ресивере в зависимости от времени испытания изделий. Давление, которое создается высотой столба жидкости в барботере 1 от верхнего уровня жидкости в барботере (равного уровню жидкости в трубке барботера до начала колебаний давления в ресивере) до нижнего среза трубки барботера 3, определяется по выражению

P_{труб 1}=ρ_жgh_ж.

Давление, которое необходимо для формирования и отрыва пузырька газа от нижнего среза трубки барботера, определяется по предложенному авторами выражению

Общее давление, которое создается высотой столба жидкости в барботере от верхнего уровня жидкости в барботере (равного уровню жидкости в трубке барботера до начала колебаний давления в ресивере) до нижнего среза трубки барботера, и давлением, которое необходимо для формирования и отрыва пузырька газа от нижнего среза трубки барботера, определяется по выражению

Это значение давления P_труб, при синусоидальном его изменении, равно двум максимальным амплитудным расчетным значениям P_max.p, то есть

Из этого выражения определяем, что

Однако, чтобы при колебании давления газа в ресивере гарантированно происходили изменения уровня жидкости в трубке барботера от верхнего уровня до нижнего среза трубки барботера, формирование и отрыв пузырьков газа на нижнем срезе трубки барботера, необходимо, чтобы максимальное амплитудное фактическое значение давления Р_max было бы больше максимального амплитудного расчетного значения давления P_max.p

Для синусоидального закона изменения давления газа в ресивере относительно оси O₃t, обозначенного как P_кол, Па, получим (фиг.2)

P_кол=P_maxsinωt.

Текущее давление газа P_meк, Па, в ресивере с учетом синусоидального закона изменения давления P_кол, Па, относительно оси O₂t (фиг 2), превышающее установленное давление для испытания изделия Р_уст, Па, определяется выражением

Давление контрольного газа в ресивере P_meк, которое является результатом приложенных колебаний давлений газа в ресивере, суммируется с установленным давлением Р_уст для испытания конкретного изделия на герметичность и составляет общее испытательное текущее давление P_общ, Па, определяемое относительно оси O₁t (фиг.2) по выражению

P_общ=P_уст+P_meк.

Способ испытания изделий на герметичность путем соединения изделия объемом V_u с воздушной полостью барботера, соединения ресивера объемом V_p, удовлетворяющего условию V_p=V_u[(100/β)-1], где (β - допустимая погрешность измерения количества газовых пузырьков в жидкости барботера, %, с трубкой барботера, одновременного заполнения ресивера, изделия и барботера газом под контрольным давлением, регистрации выделяющихся из трубки барботера пузырьков газа, по которым судят о негерметичности изделия, отличающийся тем, что к ресиверу подключают упругую емкость, заполняют ее газом под контрольным давлением одновременно с заполнением ресивера, изделия и барботера и с помощью упругой емкости подводят в ресивер непрерывные колебания давления газа с максимальной амплитудой Р_max, Па,

Р_max≥0,5{ρ_жgh_ж+3[(σ/d)+ρ_жgd/16]},

где ρ_ж - плотность жидкости в барботере, кг/м³; g - ускорение силы тяжести, м/с²; h_ж - высота столба жидкости в барботере от нижнего среза трубки барботера до уровня жидкости в барботере, м; σ - поверхностное натяжение жидкости, Н/м; d - диаметр трубки барботера, м;

и текущим значением давления P_тек, Па, превышающим установленное давление,

Р_тек≥P_max(1+sinωt)=0,5{ρ_жgh_ж+3[(σ/d)+ρ_жgd/16]}(1+sinωt),

где ω - частота колебаний давления газа в ресивере, c^-1; t - время испытания изделия на герметичность, с,

которые производят возвратно поступательные движения жидкости в трубке барботера от верхнего уровня жидкости до нижнего среза трубки барботера и формирование выделяющихся из трубки барботера в жидкость барботера пузырьков газа при наличии утечек газа из изделия, а регистрацию выделяющихся из трубки барботера пузырьков газа, по которым судят о негерметичности изделия, производят после завершения одного или любого принятого количества колебаний давления газа в ресивере и возвратно-поступательных движений жидкости в трубке барботера от верхнего уровня до нижнего среза.