Устройство для определения герметичности изделий

(54) УСТРОЙСТВОМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕРорс втомобильКуликов тво СССР 6, 1985. ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АНИЕ ИЗОБР(71) Горьковский кон структехнологический институтной промьппленности(57) Изобретение относится к определению утечек рабочей жидкости и позволяет повысить точность, надежность контроля и расширить эксплуатационные характеристики устройства, Устройство содержит источник 1 давления, датчик расхода, выполненный в виде цилиндрического корпуса 2 с торцовы140485 ми отверстиями 3 и 4 и калиброванными входным и выходным жиклерами 5 и 6, чувствительногоэлемента, выполненного в виде поршня 7 с каналом 8 и первой заслонки 9, размещенной в корпусе 2 со стороны жиклера 5, В камере 10, смежной с входным торцом 11 корпуса 2, установлена вторая заслонка 15. Обводной трубопровод 21 одним концом соединен с входным трубопроводом 22, а другим через систему запорных органов 23-25 - с испытуемым изделием 26, На цилиндрической поверхности поршня 7 выполнены кольцевые проточки 28-30. Верхняя часть 50 мер 9ной емкости 49 сообщена с атмосферой,а нижняя часть через четвертый запорный орган 52 подключена к емкости 53переменного объема, Устанавливают испытуемое изделие 26, подают рабочуюсреду от источника 1 давления вовходной трубопровод 22 и далее через отсечной клапан 43, жиклер 5, щелевой зазор, канал 8 и трубопровод 38в полость 37 корпуса 2. Через жиклер6, отсечной клапан 44 и запорный орган 27 рабочая жидкость поступает визделие 26, Замер величины утечкииз изделия 26 производится блоком 42частоты колебаний. 4 з.п, ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для определения герметичности изделий по утечке рабочей жидкостноЦелью изобретения является повышение точности путем исключения действия испытательного давления на датчик давления, повышение надежности путем предохранения узлов устройства от резких колебаний давления ,в источнике, улучшение эксплуатационных характеристик путем выравнивания давленич в зазорах и расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения определения объемного или массового значения утечек.На чертеже схематично показано устройство для определения герметичности изделий.Устройство содержит источник 1 давления, датчик расхода, выполненный в виде цилиндрического корпуса 2 с торцовыми отверстиями 3 и 4 и калиброванными входным и выходным жиклерами 5 и 6, первый из которых соединен с источником 1 давления, а второй установлен в выходном торцовом отверстии 4 корпуса 2. Чувствительный элемент выполнен в виде поршня 7 с каналом 8, установленного в корпусе 2 со стороны выходного жиклера 6 и первой заслонки 9, размещенной в корпусе 2 со стороны входного жиклера 5.Устройство также содержит камеру 10, одна стенка которой образована 2одним из торцов 11 корпуса 2, Вход.ной жиклер 5 установлен в отверстии12 торца 13 камеры, противоположномвходному отверстию 3 корпуса 2. Вотверстии 3 торца 11 установлено сопло 14. Вторая заслонка 15 установлена в полости камеры 10 на первой 16и второй 17 пружинах сжатия. Третья18 и четвертая 19 пружины сжатия ус тановлены соответственно между поршнеми выходным торцом 20 корпуса2 и между заслонкой 9 и входным торцом 11 корпуса 2 так, что поршень 7со стороны входа канала поджат к 15 заслонке 9.Между рабочим торцом заслонки 15и рабочим торцом 11 корпуса 2 образован регулируемый щелевой зазор(элементы регулирования пружин 16 20 и 17 не показаны), Обводной трубопровод 21 одним концом соединен с входным трубопроводом 22, а другим черезсистему запорных органов 23-25с испытуемым изделием 26. Выходное 25 торцовое отверстие 4 корпуса 2 соединено с первым запорным органом 27.На цилиндрической поверхности поршня 7 выполнены кольцевые проточки28-30. Причем проточки 28 и 30 через 30 каналы 31-33 нагружены давлением входа, а проточка 29 сообщена с каналом 8 поршня 7 н каналом 34 корпуса 2, перед которым включены первый35 и второй 36 регулируемые сливные 35.жиклеры. Полость кольцевой проточки 29 соединена с выходом канала 3415 проходит через сопла 14 и нагружает полость корпуса 2 датчика расхода и его чувствительный элемент. Под действием перепада давления заслонка 9 и поршень 7 начинают смещатьсявниз, сжимая пружину 18. Смещение вниз происходит до тех пор, пока пружина 19 из положения сжатия, при котором она прижимала торец заслонки 9 к торцу поршня 7 и перекрывала канал 8, начинает работать на растяжение и отрывает заслонку 9 от канала 8 поршня 7.При этом под действием пружины 19 заслонка 9 возвращается в положение, близкое к исходному, Через канал 8, кольцевую проточку 29 и канал 34 происходит перетекание рабочей среды как в давление Р, - через жиклеры 35 и 36, так и через открытый запорный орган 39 трубопровода 38 в полость пружины 18 корпуса 2, Перепад давления на поршне 7 снижается, и поршень 7 под действием сжатой пружины 18 возвращается в исходное положение, мягко встречаясь с торцом заслонки 9. Последняя вновь перекрывает канал 8 поршня 7, цикл повторяется, При этом рабочая среда через выходной жиклер 6, канал 4 и установленный по потоку отсечной клапан 44, а также открытый запорныйорган 27 нагружает полость испытуемого изделия 26. При этом жидкость поступает в полость корпуса 2 и испытуемого изделия 26 через щелевой зазор и отверстие сопла 14, который образован между торцом седла сопла 14,стенки 11 и заслонки 15, взвешеннойотносительно него между пружинами 16 и 17, затяжка которых определяет зазор и расход через него. В случае испытаний иэделий 26 с большим внутренним объемом для ускорения их заполнения рабочей средой используют обводной трубопровод 21, для 1 чего открывают запорные органы 23 и 24 и закрывают запорный орган 25, Приэтом запорный орган 25 предназначен для контроля герметичности запорных органов 23 и 24, когда они закрыты, а запорный орган 25 открыт, За относительный нуль показаний расхода блока 42 измерения частоты принимается величина расхода через жиклеры 35 и 36 в полость низкого давления (Р ) при постоянном давлении Р, в трубопроводе 22 и закрытом запор 3 14048594и жиклером 35, вход последнего соединен с полостью 37 корпуса 2 междупоршнем 7 и жиклером 6 через дополнительный трубопровод 38 с вторымзапорным органом 39. Жиклер 35 соеди 5нен своим выходом с входом жиклера36 и измерителем частоты колебанийдавления, выполненным в виде последовательно соединенных трубопроводом40 датчика 41 давления и блока 42измерения частоты, Между источником1 давления и входным жиклером 5 натрубопроводе 22 установлен первыйотсечной клапан 43, а за отверстием 154 давления выхода в направлении потока между корпусом 2 и испытуемымизделием 26 установлен второй отсечной клапан 44, Полость 37 корпуса 2сообщается также с атмосферой череззапорный орган 45. Третий запорныйорган 46 и третий отсечной клапан 47сообщен с одной стороны через канал48 с полостью 37 корпуса 2 между поршнем 7 и жиклером Ь, а с другой - с 2 Бмерной емкостью 49, Верхняя часть50 мерной емкости 49 сообщена с атмосферой, а нижняя часть 5 1 черезчетвертый запорный орган 52 подключена к емкости 53 переменного объ- .ема, которая через запорный орган 54,установленный на трубопроводе 55, подсоединена к трубопроводу 22 между отсечным клапаном 43 и жиклером 5. Кроме того, устройство содержит задат 35чик 56 времени, терморегулятор 57,электрически связанные с первым 27или вторым 39 запорными органами, Всеотсечные клапаны 43, 44 и 47 выполнены так, как заслонка 15 и сопло 14в камере 10 корпуса 2, но имеют разную настройку щелевого зазора, чтоопределяет порог срабатывания каждогоиз них. В устройстве имеются приборы58 давления, например манометры,включенные в полости давления входа,1давления испытаний и промежуточныхдавлений, которые отключаются отних посредством запорных органов 59.Устройство работает следующим об 50разом.Устанавливают импульсное изделие26. Рабочую среду под давлением Рподают от источника 1 давления вовходной трубопровод 22 через отсеч 55ной клапан 43, настроенный намаксимальный порог срабатывания, Затемрабочая среда под давлением Рь черезкамеру 10 и щелевой зазор заслонки404859 6 5 1 ном органе 27, Величина расхода через жиклеры 35 и 36 устанавливается такой (в начальных условиях), при которой выбирается зона нечувствительности заслонки 9 и поршня 7 изза утечек по прецизионным зазорам. .При этом трубопровод 38 открыт, т.е. открыт его запорный орган 39. Канал 33 давления Рнагружает кольцевые ,проточки 28 и 30 поршня 7 через каналы 31 и 32 корпуса 2, что выравнивает перепад давления на прецизионных зазорах поршня 7 и корпуса 2 И обеспечивает постоянство условий жидкостных трений в них, улучшая работу устройства. Соответствующая этому расходу минимальная частота колебаний чувствительного элемента фиксируется блоком 42 измерения.частоты через включенный в промежуточное давление между жиклерами 35 и 36 датчик 41 давления, что повышает чувствительность датчика 41 и позволяет ему работать в зоне больших амплитуд давлений при незначительных абсолютных давлениях, что повышает его работоспособность иточность передачи сигнала на блок 42 частоты. К трубопроводам 21 и 0 между регулируемыми жиклерами 35 и 36 подсоединен манометры 58 с запорными органами 59, которые включаются в измерение давлений испытаний, а затем отсекаются запорными,органами 59, чтобыне перегружать пружины манометров58,После фиксации частоты, соответствующей нулевому расходу, открывается запорный орган 27, и при поддержании постоянным давления Р(Рсд) фиксируется частота колебанийна блоке 33 частоты, соответствующаясуммарному расходу (нулевому расхо"ду через жиклеры 35 и 36 и расходувследствие негерметичности изделия).Негерметичность изделия оценивают поразности показаний на блоке 42 измерения частоты. В случае внезапногоразрушения испытуемого изделия 26величина расхода через датчик расхода импульсно возрастает, При этомдавление внутри щелевого зазора резко падает, на дополнительной заслонке 15 резко возрастает перепад давления, и она, сжимая пружину 17,перекрывает сопло 14, Расход в соп"ло 14 прекращается, а давление за ним падает до нуля. Если разгерметизация происходит при заполнении полости испытуемого иэделия 26 черезобводной трубопровод 21, то трубопровод 22 давления входа (Рв) перекрывается аналогичным путем, но приэтом срабатывает отсечной клапан 43.При импульсных повышениях давленияР отсечной клапан 43 или заслонка15 срабатывают на закрытие по указан.ной схеме и предохраняют устройствои изделие от случайных перегрузоки разрушений. При снижении давления 1 б Р ь заслонка 15 и отсечной клапан43 восстанавливают свои щелевые зазоры и устройство продолжает своюработу.Зазор заслонки 15, и устроенныханалогично отсечных клапанов 43, 44и 47 настраиваются в начальных условиях путем затяжки пружин (например, 16 и 17 для заслонки 15) с учетом выполняемых ими функциональных 25 задач. Например, отсечной клапан 43и заслонка 15 в камере 10 выполняюттолько защитные функции и настраиваются на максимально допустимый при испытаниях скачок давления Р , послекоторого они отсекают давление Рот его попадания в устройство и объект 26. Отсечной клапан 44 настраивается так, что при прямом токе оноткрыт, а при обратном - мгновенноперекрывает отверстие 4, следовательно, и отсекают давление внутри полости испытуемого объекта 26.Клапан 47, включенный в канал 48(перед выходным жиклером 6 корпуса2), включен и настроен так, что припрямом токе он всегда закрыт, а приобратном - мгновенно открывается исообщает полость мерной емкости 49с полостью пружины 18 поршня 7, нопроисходит это только при открытом запорном органе 46 канала 48. Причемканал 48 вместе с запорным органом46 и отсечным клапаном 47 включенв нижнюю часть 51 мерной емкости 49,50Мерная емкость 49 работает следующим образом.По трубопроводу 55, сообщенномус давлением Р , через запорный орган54 емкость 53 заполняется рабочейжидкостью испытаний, Затем запорный 55орган 54 перекрывается, открываетсязапорный орган 52 и поршень емкости53 подает рабочую жидкость до заполнения всей высоты мерной емкости 49,7 14048При этом верхняя часть 50 мерной емкости 49 сообщена с окружающей средой (атмосферой), запорный орган 46 закрыт. Затем (на работающем уст 5 роистве) дается дистанционный сигнал.на открытие запорного органа 46, который электрически связан с задатчиком 56 времени (таймером), При этом заранее перекрывается запорный орган 39 трубопровода 38, а также запорный орган 45. При негерметичности полости изделия 26 поршень 7 под действием давления Р двигается вниз, давление испытания (Р ) в полости пружины 18 высокое, клапан 44 открыт, а клапан 47 закрыт и не пропускает рабочую жидкость внутрь емкости 49. Пружина 19 растягивается и открывает заслонку 9 от торца порш ня 7. Давление в полости пружины 18 поршня 7 мгновенно падает до нуля, пружина 18 возвращает поршень 7 в исходное положение, где вновь мягко встречается с заслонкой 9. При паде Б нии давления в полости пружины 18 мгновенно перекрывается клапан 44, удерживая рабочую жидкость в полости испытуемого изделия 26. Одновременно мгновенно открывается клапан Зо 47 и из мерной емкости 49 под действием атмосферного давления и разрежения в полости пружины 18 и поршня 7 вытесняется часть измеряемого объема рабочей жидкости, величина которого равна величине утечек из испытуемой полости изделия 26. Связь начала измерения потерь жидкости с задатчиком 56 времени позволяет производить автоматический расчет величины 4 О утечек в единицу времени, а измерения температуры рабочей жидкости и ее автоматическое регулирование терморегулятором 57 позволяют измерять величины утечек как в объемном, так и 45 массовом измерении, что увеличивает точность измерений и расширяет функциональные возможности устройства.В устройстве предусмотрена возможность и обычных измерений расхода протекающей через трубопровод 22 жидкости. В этом случае запорный орган 46 канала 48 и запорный орган 39 трубопровода 38 закрываются, а запорный орган 45 сообщается с атмосферой,55 что исключает образование компрессии в полости пружины 18 поршня 7, а следовательно, и помех в работе поршня 7. Расход измеряемой среды в этом случае осуществляется через жиклеры35 и 36 в полость давления Р.,Формула и з обре т е н и я1. Устройство для определения герметичности изделий, содержащее источник давления, датчик расхода, выполненный в виде цилиндрического корпуса с торцовыми отверстиями и калиброванными входным и выходным жиклерами, первый из которых соединен с источником давления, а второй установлен в выходном торцовом отверстии корпуса, чувствительного элемента, выполненного в виде поршня с каналом, установленного в корпусе со стороны выходного жиклера, и первой заслонки, размещенной в корпусе со стороны входного жиклера, камеру, одна стенка которой образована одним из торцов корпуса и имеет отверстие в стенке, противоположной одному из жиклеров, вторую заслонку, установленную в полости камеры на первой и второй пружинах сжатия, третью и четвертую пружины сжатия, установленные соответственно между поршнем и выходным торцом корпуса и между первой заслонкой и входным торцом корпуса так, что поршень со стороны входа канала поджат к первой заслонке, обводной трубопровод, один конец которого соединен с входом датчика расхода, а другой предназначен для соединения с изделием, измеритель частоты колебаний давления и первый регулируемый сливной жиклер, а выходное торцовое отверстие корпуса соединено с первым запорным органом, предназначенным для соединения с изделием, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, поршень выполнен с кольцевой проточкой на цилиндрической поверхности, полость которой соедииена с выходом канала и с первым регулируемым сливным жиклером, вход последнего соединен с полостью корпуса между поршнем и выходным жиклером через дополнительный трубопровод с вторым запорным органом, устройство снабжено вторым регулируемым сливным жиклером, а первый регулируемый сливной жиклер соединен своим выходом с входом второго регулируемого сливного жиклера и с измерителем частоты колебаний давления.2. Устройство по п. 1, о т л и- чающее с я тем, что, с целью1404859 4. Устройство по п, 1о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено первым отсечным клапаном, установленным между источником давления и входным жиклером. Составитель О. ЛанкоТехред Л, Сердюкова Корректор О, Кравцова Редактор И. Булла Заказ 3093/44 Тираж 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 45 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 повьппения надежности, одна стенка камеры образована входным торцом корпуса, с которым заслонка образует зазор, а входной жнклер установлен в отверстии камеры, противоположном5 входному торцовому отверстию корпуса. 3. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 1 О улучшения эксплуатационных характеристик, на боковой поверхности поршня выполнены дополнительные кольцевые проточки, полости которых посредством трубопровода сообщены между собой и с 15 источником давления. о5, Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения определенияобъемного или массового значения утечек, оно снабжено вторым отсечнымклапаном, установленным между выходным жиклером и первым запорным органом, задатчиком времени измерения,регулятором температуры и термометром, электрически связанным с первыми/или вторым запорным органами, емкостью переменного объема, мерной емкостью, третьим запорным органом итретьим отсечным клапаном, сообщающими полость корпуса между поршнеми выходным жиклером с мерной емкостью,верхняя часть которой сообщена с атмосФерой, а нижняя часть через четвертый запорный орган подключена кемкости переменного объема, сообщенной с входным жиклером,