CC BY
25
УДК 681.5:620.165.29.008.6 (075.8)
Жежера Н. И.
Профессор, доктор технических наук Оренбургский государственный университет
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЖИДКОСТЬЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПУЗЫРЬКОВОЙ
КАМЕРЫ
Аннотация
Разработан способ испытания изделий на герметичность жидкостью пузырьковым методом с использованием эталонной емкости, заполненной газом, и пузырьковой камеры, который позволяет оценивать герметичность испытываемого изделия по суммарным утечкам жидкости из изделия. Установлено соотношение для выбора необходимого объема эталонной емкости при испытании изделия жидкостью с использованием пузырьковой камеры.
Ключевые слова: герметичность, испытания жидкостью, пузырьковая камера.
Keywords: tightness, testing liquid, bubble chamber.
Известен способ испытания изделий на герметичность газом с использованием пузырьковой камеры [1]. Для этого способа установлены теоретические зависимости для определения абсолютной и относительной погрешностей измерения утечек газа из изделия, для выбора необходимого объема эталонной емкости в зависимости от требуемой относительной погрешности измерения утечек газа из изделия, испытываемого на герметичность [2; 5,62; 8,26].
Испытания изделий на герметичность жидкостью во многих случаях
проводятся манометрическим способом [1] с оценкой герметичности изделий по снижению показаний манометра и по визуальному наблюдению появления капель жидкости из изделия. Оценка герметичности изделий по манометру является косвенной оценкой герметичности и не позволяет оценить непосредственно утечки жидкости из изделия.
Разработан способ испытания изделий на герметичность жидкостью с использованием пузырьковой камеры [10]. Этот способ позволяет измерять утечки жидкости из изделия по расходу воздуха, проходящего из эталонной емкости через пузырьковую камеру, с высокой точностью, с точностью одного-двух пузырьков газа в жидкости пузырьковой камеры.
Схема устройства, реализующего способ испытания изделий на герметичность жидкостью, приведена на рисунке 1. Устройство содержит эталонную емкость 1, изделие, испытываемое на герметичность 7 и пузырьковую камеру 12. Воздушная полость пузырьковой камеры соединена с камерой 9. В камере 9 расположена упругая емкость 8 (например, сильфон). Внутренняя полость упругой емкости соединена с изделием 7. Барботажная трубка 10 пузырьковой камеры 12 соединена с эталонной емкостью 1. Внутренняя полость эталонной емкости 1 соединена через вентиль 6 с полостью камеры 9, а воздушная полость пузырьковой камеры 12 соединена через вентиль 11 с атмосферой. Источник 3 газа соединен через вентиль 2 с полостью эталонной емкости 1. Источник 5 жидкости соединен через вентиль 4 с полостями изделия 7 и упругой емкости 8.
Способ реализуется следующим образом. Исходя из заданной (допустимой) относительной погрешности измерения утечек жидкости с использованием пузырьковой камеры определяют объем эталонной емкости 1. Одновременно заполняют под контрольным давлением жидкостью изделие 7 и упругую емкость 8, расположенную в камере 9, а газом - эталонную емкость 1, пузырьковую камеру 12 и камеру 9 с упругой емкостью 8. Для
этого открывают вентиль 4, соединяя источник жидкости 5 с изделием 7 и упругой емкостью 8.
1 - эталонная емкость, 2, 4, 6, 11 - вентиль, 3 - источник газа, 5 -источник жидкости, 7 - изделие, 8 - упругая емкость, 9 - камера, 10 -барботажная трубка, 12 - пузырьковая камера
Рис.1. Схема устройства для испытания изделий на герметичность жидкостью с использованием пузырьковой камеры
Открывают вентили 2 и 6, соединяя источник 3 газа с эталонной емкостью 1, пузырьковой камерой 12 и камерой 9. Заполняют газом эталонную емкость 1, пузырьковую камеру 12 и камеру 9 при сохранении уровня жидкости в пузырьковой камере, что обеспечивается открытым вентилем 6. Закрывают вентили 2, 4 и 6 и отсоединяют изделие 7 и упругую емкость 8 от источника 5 жидкости, а эталонную емкость 1, пузырьковую камеру 12 и камеру 9 отсоединяют от источника 3 газа.
В результате таких действий эталонная емкость 1, барботажная трубка 10, пузырьковая камера 12, камера 9, упругая емкость 8 и изделие 7 оказываются соединенными последовательно по действующему в этих устройствах давлению рабочей среды: газа и жидкости.
Давление рабочей среды (газа и жидкости) во всех соединенных последовательно устройствах равно контрольному давлению. Источником газа, который поддерживает заданное давление [4, 146] во всех соединенных последовательно устройствах с газом и жидкостью, является эталонная емкость 1. Она имеет существенно больший объем по сравнению с другими устройствами, заполненными газом.
Если изделие 7 негерметично, то есть имеются утечки жидкости из изделия в атмосферу, тогда давление жидкости в изделии 7 и в упругой емкости 8 понижается. К упругой емкости (к ее эффективной площади, воспринимающей разность давлений) прикладывается разность давлений со стороны жидкости (меньшее) и со стороны газа (равное контрольному).
Давление газа из эталонной емкости 1 поднимает и выравнивает давление в изделии 7 и внутри упругой емкости 8 с давлением в эталонной емкости 1 и пузырьковой камере 12. В результате выравнивания давлений в последовательно соединенных с эталонной емкостью 1 устройствах и приложенной к упругой емкости 3 разности давлений эта емкость сжимается и объем газовой полости камеры 9 увеличивается.
Упругая емкость 8 теоретически имеет линейную характеристику перемещения эффективной площади (например, площади свободного, не закрепленного дна упругой емкости 8) от разности давлений. В результате дополнительного сжатия упругой емкости 8 и уменьшения ее объема от утечек жидкости из изделия 7 объем газовой полости камеры 9 увеличивается и поэтому в камеру 9 поступает дополнительная порция газа из эталонной емкости 1.
Эта порция газа из эталонной емкости 1 проходит через барботажную трубку 10, жидкость пузырьковой камеры и пузырьковую камеру 12 в камеру 9 (вентиль 6 закрыт) и создает поток пузырьков газа в жидкости пузырьковой камеры [6,49; 7,82]. Регистрируют выделяющиеся из барботажной трубки пузырьки газа (их количество) в течение установленного времени, по которым делают заключение о негерметичности изделия.
Если испытываемое изделие 7 герметично, тогда дополнительного сжатия упругой емкости 8 из-за утечек жидкости из изделия 7 в атмосферу не происходит, дополнительные порции газа [9,47] из эталонной емкости 1 не поступают в газовую полость камеры 9 и пузырьки газа не выделяются из барботажной трубки в жидкость пузырьковой камеры.
До регистрации выделяющихся из барботажной трубки пузырьков газа, по которым судят о негерметичности изделия, или после регистрации этих пузырьков газа могут проводиться некоторые наладочные (подготовительно-заключительные) действия, например, проверка работоспособности пузырьковой камеры (установление проводимости барботажной трубкой 10) путем дросселирования [3, 90] части газа из эталонной емкости 1 в атмосферу.
В этом случае газ проходит из эталонной емкости 1 через барботажную трубку 10, пузырьковую камеру 12 и вентиль 11 в атмосферу. После такого дросселирования уровень жидкости в барботажной трубке остается возле нижнего среза до тех пор, пока не будет открыт вентиль 6.
Понижение уровня жидкости в трубке 10 до нижнего среза, если его выполнить перед регистрацией выделяющихся из трубки 10 пузырьков газа, уменьшает промежуток времени от начала испытания до появления пузырьков газа, выделяющихся из трубки 10.
Разработанный способ и устройство, его реализующее, позволяют измерять суммарные утечки жидкости из изделия при контроле его на
герметичность жидкостью по пузырькам контрольного газа в пузырьковой камере.
Как видно из рисунка 1 объем газа, который проходит через жидкость пузырьковой камеры 12, равен изменению объема упругой емкости 8 от утечек жидкости из изделия 7 и не зависит от объема изделия, испытываемого на герметичность. Эти положения о работе способа испытания на герметичность жидкостью с использованием пузырьковой камеры позволяют установить формулу [2] для определения необходимого объема эталонной емкости в зависимости от заданной относительной погрешности измерения утечек жидкости из изделия и суммарного объема газовых полостей камеры с упругой емкостью, пузырьковой камеры и трубопроводов, соединяющих эти камеры
VP =
{100 ^
Ь
V
' гк
У
где Vр - объем эталонной емкости 1, который выбирается перед испытаниями изделия на герметичность жидкостью, м ; Vгк - суммарный объем газовых полостей камеры 9 с упругой емкостью 8, пузырьковой камеры 12 и трубопроводов, соединяющих эти камеры, м ; в -относительная погрешность измерения утечек жидкости из изделия, испытываемого на герметичность, %.
Таким образом, разработан способ испытания изделий на герметичность жидкостью с использованием пузырьковой камеры, который позволяет оценивать герметичность по суммарным утечкам жидкости из изделия. Установлено соотношение для выбора необходимого объема эталонной емкости при испытании изделия жидкостью с использованием пузырьковой камеры.
Литература
1. ГОСТ 24054-80. Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытаний на герметичность. Общие требования. - Введ. 1981-0101. - М.: Изд-во стандартов, 1987. -18 с.
2. Жежера Н. И. Развитие теории и совершенствование автоматизированных систем испытаний изделий на герметичность: дис. д-ра техн. наук: 05.13.06. - Оренбург : ОГУ, 2004. - 441 с.
3. Жежера Н. И. Ввод сигнала по производной от входного давления в предохранительном клапане с серводействием // Вестник Оренбургского государственного университета. - Оренбург : ОГУ. - 2000. - №3. - С. 90-94.
4. Жежера Н. И. Давление рабочей жидкости в щелях с криволинейными стенками регулирующих клапанов систем автоматизации и управления // Вестник Оренбургского государственного университета. -Оренбург : ОГУ. - 2001. - №1. - С.146-150.
5. Жежера Н. И., Абубакиров Д.Р. Испытание изделий на герметичность жидкостью с использованием пузырьковой камеры при неравных давлениях контрольного газа и жидкости // Законодательная и прикладная метрология. - М.: - 2006. - №1. - С. 62-64.
6. Жежера Н. И., Абубакиров Д. Р. Влияние касательных и капиллярных напряжений на движение и диаметр жидкостного поршня горизонтальной трубки устройств испытаний изделий на герметичность // Законодательная и прикладная метрология. - М.: - 2006. -№ 4.- С. 49-52.
7. Жежера Н. И., Абубакиров Д. Р. Испытания с вибрацией изделий на герметичность жидкостью устройством с горизонтальной трубкой // Законодательная и прикладная метрология. - М.: - 2007. - № 3. - С. 82-84.
8. Жежера Н. И., Куленко Е. С. Влияние объема эталонной емкости на погрешность измерений утечек газа из изделия, испытываемого на
герметичность с использованием пузырьковой камеры // Законодательная и прикладная метрология. - М.: - 2003. - № 1. - С. 26-28.
9. Жежера Н. И., Самойлов Н. Г. Теоретические положения к устройству измерения динамической составляющей расхода газа // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2012. - №4 (39). - С. 47-50
10. Патент на изобретение № 2206879. Способ испытания изделий на герметичность. Авторы изобретения Жежера Н.И., Сердюк А.И., Куленко Е.С. Приоритет от 16.04. 2002. Опубл. 20.06. 2003. Бюл. №17.
