Способ контроля герметичности полых изделий

, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 51) 5 О 01 М 3 0 РИ ГКНТ СССРОПИСАН П ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛ ЬСТВ ИЧН тательть возо бака яци ГОсудАРстВенный кОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 Л И ОТКРЫТИЯЬ(56) Авторское свидетельство СССРВ 805089, кл, О 01 М 3/04, 1977.Авторское свидетельство СССРВ 947662, кл. О 01 М 302, 1980.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТСТИ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение отно"ится к испьной технике и позволяет обеспечиможность контроля топливногсложной конфигурации с теплоизо Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для измерения величинь негерметичности топливных баков, поедназначенных для хранения криогенных продуктов, например, в космических аппаратах (КА).Известен способ контроля герметичности полых иэделий, заключающийся в том, что изделие помещают в камеру, заполняют его контрольным газов подиэбыточнымдавлением и измеряют изменение концентрации контрольного газа в камере, причем с целью сокращения продолжительности контроля нескольких изделий, размещенных в камере с длинномерным трубопроводом, заполняют камеру воздухом до определенного избыточного давления и вытесняют контрольной смесью газ из длинномерного трубопровода путем ступенчатого снижения давления в камере после контроля каждого изделия,Недостатком данного способа является то, что его невозможно применять для контроля герметичности топливных баков КА,ной оболочкой при неравномерном зазоре между ними. Заполняют бак контрольным газом до рабочего давления и выдерживают бак в течение фиксированного интервала времени. В начале и конце интервала времени нэддувают балластным газом-носителем полость зазора между баком и обола,кой до давления, меньшего рабочего, соединяют полость с дополнительной емкостью без контрольного газа до выравнивания давлений в емкости и полости, сбрасывают давление газа из полости до атмосферного, перемешивают газ в емкости до получения в ней равномерной концентрации контрольного газа и измеряют концентрацию контрольного газа в емкости,поскольку для реализации способа необходимо перемешивание кпн оолируемой смеси газов в объеме камеры до получения в ней равномерной концентрации контрольного газа, что нева можно при контроле герметичности топливного ба .а со сложней конфигурацией геомоконтура, помещенного в теплоиэоляционную замкнутую оболочку, крома того, при работе по способу камера долхна постоянно находиться ггод внутренним эбьточным давлением воздуха, сбрасываемым ступенчато при каждом контроле элемента изделия, что неприемлемо для теплоизоляционной оболочки топливного бака КА, которая позволяет лишь кратковременное нагружение внутренним избыточнь 1 4 давлением,Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля герметичн" сти полых изделий, заключающийся в том, что заполняют иэделие контрольным газом до рабочего давления. определяют концентрацию газа в объеме накопления, выдеркивают изделие в течение заданного времени,10 пВРемешиРЯ 01 газ ДО полУЯРния 1)св)10 меоной концентоации накопленного контрольНО)ГО Г,) )Я 11 СПРВ(ОдЯК)Я Ч Ко)ЦЕ)ТГЯ 55110с П ) ОЯЗНОСТИМ Г) 1 Х КО ЦВНПЯО Й 1СУДЯТ 0 НЕЕ) )ЕТ 4 Г.Сги ИЗДРЛИЯ.)16 НИЯ), г) О-ВТО)ЬХ, ВСЛР 11 СТРИ 8 3 ЯчтедьНОбольшего Гид,)зав)1,1 еского -,опротивле 11451148(; , Гп 8 ЗЯЗО),6,КЯ 180)ОКОНт)тг) 1 ба)ЯИ ИЗС 1 ДЦИей ИИ 114 с)5181 (ДО;) М,4), ПО С)Ь)ВНЕ"И) С ГИГ 1 ОП)10 Т 4 ВЛ 1 чие "4 ЛРот " 41"СИМЯЛЬНЫМ 1,0 .,00 ММ) ЗЯЗОООМ. ПОТОК ГЯЗЯПРИ ОРГЯН 11 ЗЯИИ ЦИРУЛЯЦИИ 8 О С ПО 400 Ы. В,Р)не,С)Г 8 ГЯТВЛЬНО)1 УС)Я 518(устоемится "0 ня;48 Ьшему сопротивГ)6"НИ)О Т,е. ПО 1)Я.(".5)Ь 1 ЯЛЬНЫМ ЗЯЗО)ЯМ, ОСТЯВ"ЛЯЯ В СТО 0018 МВН .)ИЕ ЗЗЗОСЛ, Г.З Вкоторых н; оуде,: 0810848)ивяться с Остал) -;ыы газо,:. ,год сболоч;ой. ПО этой же пр)1ООЬема З"о(0)ЧУ: НД анап 4 т 13 - сР 4)п - сьпГ6 ТОдо, 51)Оду)" Ооь.яо ОбОЛП "И 3епьО 4 зобоетения явдяется Обесг)ечение возможности контроля герметичнсститоплиВноГО бака сложной конфира)1 и)4теплоизоляцлонной оболочкой при нера)- номсрном зазоре между ними,Поста)злення) цель достиГяРтся т 8"4, 150сОГляснО сг)особу контроля Герметичост)4110 лых изделий, заключя 10 цемуся В том, чтозаполня)от изделие контрольньм газом дорабочего давления, спредРдяют концеГ)я- )Цию Газа В Обьем 8 на:ОплениЯ, выдерхк)ВЯ)от изделие В тече:ле заданного Воемени,3ПРРсУЕ)ИВ Эот Га .ъ О Г)ГУЧВНИЯ РЯВ 1(ИРАМ.НОЙ КОНЦ 8 ГГРЯЦИИ ЯКОГЛВННОГО КОНТРОЛЬНОГО Газа и Ог8 ДЕЛЯОЯТУ КСН 1 РНТ ЯЦИЮ,Я ПО )ЯЗ)10 С Г НЯМРГ)СИНЬХ Кон 61)тпа)ИЙ)пег тало)0) Пот-,:; Я)г;Вагой ПопОГТ 14 о,.)5,ЯС НЫМ ГЯ,-4 ЛО Г)ЯГ)ГРР)151 МЕНЬ)ое;-Срабо 1 1 О т 1,11 н); 4 п 61118 ( Ос 151 .51 .,188 С ДОПОГ и:,.:)ЕЛЬ,- ОЙ 6 т. КОСТЬЮ, НЕ:,ЕР)КЯЩей КОНТР 05 :НЫЙ Г;ВЫОЯВНИВЯНИЯ 05 ЯЯЛЕ ния в них, отсоединения емкости от пслости, сброса давлеь 1 ия в полости до атмосферного, перемешлвяния газа В емкости и измерения концентрации контрольного га- ЯЯ В неЙ,Способ осуществляют следующим обЗяполняот изделие - ба( контрольным газом. например гелием, до рабочего давления, В нячяльньй момент контроля в поло:ти зазора между герк оконтуром бака и теплоизоляционной оболочкой, имеющей убьем Уп, абсолютное давление равно ят СфеОНО)4 У Рати, И В ПОЛОСТИ ИМ 88 ТСЯ На - я л ь и я я с р 8 д н я яр а В н о 4 8 р и я я ) )го)ЦВ)ТРЯЦИ 5 К 05 РОЛЬОГ Газа . о, В НЯЧЯ" де контроля (В на Вльный момент о)1)ксировгнного ичгерваля времени Лт) наддуваОт полос).ь зазора балластнь)м газом-носителем до абсолютного давления Рп Р (чтобы искл)очить обратное натекание газа из полости В бак). В то же Время давление Рп выбиОается ня практике таким, ч.обы его величина не влияля ня режим течения газа через негерметичности бака, Я также чтобы не произошло срабатыванле предохранительного клапана теплоизоляционной обо к)1; Например, для одного из топливных ЬЯКОВ 1 г. ДЯВЛСНИ 8 Р СОСТЯВЛЯЕТ НВСКОЛЬКО .(Гссм, Я Р превышает атмосферное на -",5 14 М ВОД,С 1 5 КЯЧВСТВЕ ГЯЗЯ-НОСИтел 51 МО- Х(8 Т ГьТь ИСПОЛЬЗОВЯН ЯЗОГ; ВОЗДУХ ИДИ ЛЮ- бой другой гяз, не содержащий либо содержащий в )ренебрежи 0 малом кОли- ЧВСТВР ИСГ 10 ЛЬЗУ 614)ЫЙ Г 10 И КОНТРОЛ 6 г 8 РМ 6- ТИЧНОСТИ КОТРОЛ ЬНЬ Й ГЯЗ, (ОН ЦЯНТРЯ ЦИЯ контрольного газа В газе-носителе обозначается Спосле наддува полости до давления Р, средняя (равномерная) (Онцентраци 51 контООльнОГО Газа С Р ней определяегся соотношение)4Ратм Со Уп+(Рп Рати) СА=Рп С 1/п 1)-1Учитывая, что СВ можно принять близким к нуло, получаюг(2)РагмПРоРМ ( (Затем полость соединя)от с измерительной егикостью Обьемом )ме без контрольного ГЯЗЯ С НЯЧЯЛЬНЫМ ДЯВЛ 6 НИРМ В НЕЙ Р о, ДО ВЫРЯВНИВЯНИЯ ДЯВЛВНИЙ В 8 МКОСТИ И ПОЛО- сти, измеряюг давление Ре в смкости после Выравнив 1 ния давл 8 ниЙ, ГтсОРДинЯ)от Рм кость от полости, сбрясываот,язле 8 газа ИЗ ПОЛОСТИ ДО ЯТМОСФ 85 НОГО, ПеоамеШИВЯ От Газ В 8 мкОсти до 5 Олуения в ей равномерно) щнвантря)и ко)трольОГО Гязя и ИЗМЕРЯЮТ КОН ЦеитРа 10 К."-;т РОЯ ЬНОГО ГазаВ емкости, Г)розсс Г)608),тгкя газа ,)зполости в емкость можно представить в виде С Рп Чп+Се Ре Че=С 1 Рефп+Уе) (3) Концентрация контрольного газа Се в емкости перед перепуском практически 5 равна нулю, Это достигается либо вакуумированием емкости, либо заполнением ее газом, не содержащим контрольного, например, азотом до атмосферного давле 10Процесс наддува полости, перепуска газа из полости в емкость и последующее перемешивание газа в емкости (например, вентиляторамл или за счет диффузии при длительной выдеркке) обеспечивает опре деление по измеренной величине С 1 равномерной концентрации Со в полости в начальный момент фиксированного интервала времени ЬГ. Из соотношения (3), учитывая, что Се е О, получают 20 С 1Ре( тп +Уе )Рп/иС учетом процесса разбавления концентрации контрольного газа в полости при ее наддуве иэ соотношений (2) и (4) получаю 25 С 1Ре Чп т Уа )(5) Со -РатмЧпПо истечении времени Лг (времени выдержки) средней (равномерной) концентра 30 ции контрельного газа в полости зазора будет соответствовать величина С, В конечный момент интервала времени Лт вновь наддувают полость зазора газом-носителем до той же величины давления Рп, после чего35 средняя (равномерная) концентрация контрольного газа С в полости опоеделяется из соотношения Ратм С Чп(Рп Ратм) Сн Чп Рп С Чп (б) Из соотношения (б) получают С Г 1 (7)РатмДалее вновь соединяют полость с той же измерительной емкостью, в которой отсутствует контрольный газ и которая находится под тем же давлением Ре,. до выравнивания давлений в емкости и полости, измеряют давление Ре в емкости после выравнивания давлений, стсоединяют емкость от полости, сбрасывают давление газа иэ полости до атмосферного, перемешивают газ в емкости до получения в ней равномерной концентрации контрольного газа и лзмеряют концентрацию контрольного газа С 2 в емкости, Процесс повтооного перепуска давления из полости в емкость описывается соотношениемС Рп Чп+СеРеlе=С 2 Ре (lп+/е) (8) из соотношения (8) получают(9) Формула изобретения Способ контооля й рметичности полых изделий, заключающийся в том, что заполняст изделие контрольным газом до рабочего давления, определяют концентрацию газа в обьме накопления, выдерживают изделие в течение заращено О времени, перемешивают газ до получения рдвномернои концентоации накоплен 1 ОГО контрольного газа и опререляют эту концентрацию, а по РазнОСТИ ИЗМ РЕННЫХ КОН ЦЕНТРапеей СУДЯТ О не;ерметичностл изделия о т л и ч а ющ и й с я тем, что. с цлью обеспечения возможности контроле топливного бака сложной конфигурации;. теплоиэоляционмой оболочкой при неравномерном зазоре между ними, в качестве обьема накопления используют полссть ме:;:ду баком и оболочкой, а определение концентрации контрольного газа в ней осущестпп 1 от гутем наддува этой полости баллдстньпеп газом до даалеРе Чп +Ъе)С =С 2С учетом соотношения (9)е% + ее(10)С=С 2Величину негерметичности бака 0 опеделгнот из соотношенияа .с ) (11)или с учетом соотношений (5) и (10)0=(С 2-С 1)-, ---- (.2)Ре еГЧп +lе )Таким образом, величину негерметичностибака определяют по измеренным величинам С 2, С 1 Ре Величинь 1 Чп и Чеявляются известными, Причем соотношение (12) учитывает разбавление концентрации контрольного газа в полости зазора принардуве и перепуске части контрольного газа из полости в емкость при выравниваниидавлений в них,Использование способа обеспечиваетвозможность контроля герметичности топливнсго бака сс сложной конфигурациейгермоконтура и с неравномерным зазороммежду гермоконтуром бака и теплоизоляционной оболочкой, в которой бак размещенна Ю, исключает необходимость применения вакуумчой камеры для КА - крупногабаритного, сложного и дорогостоящегооборудования, и позволяет проводить операции по контрол 1 о герметичности топливного бака, предназначенного для хранениякриоген, ых продуктов, параллельно с другими операциями по подго- Овке КА к полету,ло сокращает Общее воемя г Одготовки,1702202 Составитель Л, ПилишкинаРедактор М, Бандура Техред М,Моргентал Корректор Э. Лончакова Заказ 4535 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 нияменьшего рабочего давления в изделии, соединения ее с дополнительной емкостью, не содержащей контрольный газ, выравнивания давления в них, отсоединения емкости от полости, сброса давления вполости до атмосферного, перемешиваниягаза в емкости и измерения концентрацииконтрольного газа в ней.,