CS211012B1

CS211012B1 - Equipment for integral component leak testing

Info

Publication number: CS211012B1
Application number: CS41980A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ungr
Original assignee: Frantisek Ungr
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Vynález se týká zařízení pro vakuové integrální zkoušky těsnosti součástí, měřením rychlosti vzrůstu tlaku ve vyvakuovaném odděleném prostoru. Healizuje se takovým uspořádáním, že zkoušená součást je spojena jednak s uzavíracím ventilem připojeným k sacímu hrdlu zdroje vakua, jednak s vakuoměrem a jednak s oddělovacím ventilkem.k němuž je připojena známá netěsnost. Dále může být mezi zkoušenou součást a vakuoměr zapojena vymrazovačka a vakuoměr může být napojen na registrační zařízení pro záznam změn tlaku v závislosti na čase.The invention relates to a device for vacuum integral leak testing of components by measuring the rate of pressure rise in a evacuated separate space. It is realized by such an arrangement that the tested component is connected to a shut-off valve connected to the suction port of the vacuum source, to a vacuum gauge, and to a separation valve to which a known leak is connected. Furthermore, a freezer can be connected between the tested component and the vacuum gauge, and the vacuum gauge can be connected to a recording device for recording pressure changes over time.

Description

Vynález se týká zařízení pro integrální i zkoušky těsnosti součástí, měřením rychlosti změn tlaku v odděleném prostoru.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for integral and leak testing of components by measuring the rate of change of pressure in a separate space.

Až dosud se integrální zkoušky těsnosti«součástí měřením rychlosti změn tlaku v odděleném zkoušeném prostoru prováděly tak, že sě ve zkoušeném objemu vytvořil zkušební tlak, oddělil ventilem a připojeným tlakoměrem bylá sledována rychlost změn tlaku. Z naměřených hodnot tlaku, časových úseků a objemu Odděleného zkoušeného prostoru se výpočtem získala informace o velikosti netěsnosti.Until now, integral leak testing of components by measuring the rate of pressure change in a separate test area has been performed by creating a test pressure in the test volume, separated by a valve and the associated pressure gauge to monitor the rate of pressure change. From the measured values of pressure, time periods and volume of the Separate Test Area, the leak size was calculated.

Nevýhodou dosavadního zařízení bylo to,lže jím získané údaje, to jest hodnoty tlaku v určitých časových intervalech musely být absolutní a pro výpočet musely být doplněny přesným údajem o objemu odděleného zkoušeného prostoru, aby vyhověly vzorci pro výpočet měřené netěsnosti, jenž je:The disadvantage of the prior art device was that the data obtained by it, i.e. the pressure values at certain time intervals, had to be absolute and had to be supplemented with an accurate indication of the volume of the separate test area to comply with the leak calculation formula, which is:

Q V . /p, - ρ_θ/ . £ kdeQV. / p, - ρ _θ /. £ where

Q ... velikost netěsnostiQ ... leak size

V ... objem odděleného zkoušeného prostoru ρθ ... tlak uvnitř zkoušeného prostoru na počátku ^P1 ... tlak uvnitř zkoušeného prostoru na konci ' t ... časový interval odpovídající změně tlaku z hodnoty ρθ na p,V ... volume of the separate test area ρθ ... pressure inside the test area at the beginning ^P 1 ... pressure inside the test area at the end 't ... time interval corresponding to the pressure change from ρθ to p,

Zejména získání přesného údaje o objemu bylo, zejména u složitých a členitých součástí a sestav, velmi obtížné a nepřesné. Rovněž potřeba přesných hodnot tlaku vyžadovala časté a nákladné cejchováni tlakoměrů.In particular, obtaining accurate volume data was very difficult and inaccurate, especially for complex and articulated parts and assemblies. Also, the need for accurate pressure values required frequent and costly calibration of pressure gauges.

Uvedená nevýhody odstraňuje zařízení pro integrální zkoušky těsnosti součásti podle vynálezu, jehož podstata spočivá v tom, že obsahuje jednak větev měřící spojenou přes měřící ventil se zkoušenou součástí a jednak Zdroj zkušebního tlaku, připojený přes uzavírací ventil ke zkoušené součásti vyznačená tím, že paralelně k větvi měřící je přes oddělovací ventil připojena kalibrovaná netěsnost.These disadvantages are eliminated by the device for integral leak testing of a component according to the invention, which comprises a branch measuring through a measuring valve to the test component and a test pressure source connected via a shut-off valve to the test component, characterized in that parallel to the branch a calibrated leak is connected to the measuring valve via the isolation valve.

Výhodou předloženého zařízení je, že pří početním zpracování jím získaných údajů dojde k eliminaci objemu a tlaku. Prakticky to znamená, že není třeba pracně vypočítávat z výkresová dokumentace vnitřní objem zkoušené součásti, ba naopak je možno velikost objemu vypočítat z naměřených hodnot. Rovněž není nutný absolutní údaj tlakoměru, neboť se měří jiným způsobem, při kterém je třeba pouze jiný interval tlaků a měřidlo může být pouze relativní s možnosti odchylky údajů od absolutních jak kladně, tak záporně, čímž odpadá častá cejchování a kompensování změn barometrického tlaku, teploty či kolísání napětí sítě při měření elektronickými tlakoměry. Zbývá tudíž pouze běžná přesná měření času.An advantage of the present device is that the volume and pressure are eliminated when computing the data obtained by it. Practically this means that it is not necessary to laboriously calculate the internal volume of the tested component from the drawing documentation, on the contrary, the volume can be calculated from the measured values. Also, absolute pressure gauge reading is not necessary as it is measured in another way that requires only a different pressure interval and the gauge can only be relative to the possibility of deviating both absolute and positive data, eliminating frequent calibration and compensating for barometric pressure, temperature changes or fluctuations in mains voltage when measured by electronic pressure gauges. Therefore, only the usual accurate time measurements remain.

Praktická provedení zařízení pro integrální zkoušky těsnosti součástí podle vynálezu je znázorněno schematicky na připojeném výkrese, kde na obr. 1 je znázorněno uspořádání pro zkoušku vakuovou a na obr. 2 je uspořádáni pro zkoušku přetlakovou.Embodiments of the apparatus for integral leak testing of components according to the invention are shown schematically in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows the arrangement for the vacuum test and Fig. 2 is arranged for the overpressure test.

Jak patrno z obr. 1, je zkoušená součást X připojená ke zdroji zkušebního tlaku, vytvořeného Rootsovou vývšvou 6, jejíž výfuk je připojen k rotační olejové vývšvš 2, přičemž mezi zkoušenou součástí X a sacím hrdlem Rootsovy vývšvy 2 d® zapojen uzavírací ventil 2· Dále je zkoušená součást.χ spojena s větví měřící obsahující vymrazovací jímku i, s připojeným Piraniho vakuoměrem 10. přičemž mezi zkoušenou součástí χ a vymrazovací jímkou 2 j® zapojen měřící ventil g.As can be seen from Figure 1, the test component X is connected to a test pressure source generated by the Roots pump 6, the exhaust of which is connected to the rotary oil pump 2, with a shut-off valve 2 being connected between the test component X and the Roots pump 2 d®. Furthermore, the test component 4 is connected to a measuring branch comprising a freezing well 1, with a connected Pirani vacuum gauge 10, wherein a measuring valve g is connected between the test component 4 and the freezing well 2 '.

Piraniho vakuoměr 10 je elektricky spojen s elektronickým dílem 11 vakuoměru, který je připojen k zapisovači 12. K potrubí, jež: spojuje zkoušenou součást χ s uzavíracím ventilem 2 a měřicím ventilem §,je připojen jednak zavzdušňovací ventil 4 a jednak oddělovací ventil 2 s kalibrovanou netěsností J.The Pirani vacuum gauge 10 is electrically coupled to the vacuum gauge electronic component 11, which is connected to the recorder 12. A venting valve 4 and a calibrated isolation valve 2 are calibrated to the piping which: connects the test component χ to the shut-off valve 2 and the metering valve §. leaks J.

Jak patrno z obr. 2, je zkoušená souěást 1 připojena ke zdroji zkušebního tlaku, vytvořeného z tlakové láhve 15 s připojeným škrticím ventilem 14. k němuž je zapojen pojišťovací ventil 13. přičemž mezi zkoušenou součást i a pojišťovací ventil 13 je zapojen uzavírací ventil 5.. K škrticímu ventilu 14 je dále připojen kontrolní tlakoměr 19.As seen in FIG. 2, the test component 1 is connected to a test pressure source formed from a cylinder 15 with a choke valve 14 attached thereto, to which a relief valve 13 is connected, wherein a shut-off valve 5 is connected between the test component and the relief valve 13. A pressure gauge 19 is also connected to the throttle valve 14.

Dále je zkoušená souěást 1 spojena s větví měřicí upravenou z diferenciálního tlakoměru 18. k jehož jedné sirahš je připojena referenční nádoba 12 a k druhé straně měřicí ventil 8, přičemž mezi oběma stranami diferenciálního tlakoměru 18 je zapojen propojovací ventil 16. Měřici ventil 8 je spojen se zkoušenou součásti 1, k níž je připojen paralelně samostatným hrdlem oddělovací ventil 2 s kalibrovanou netěsností J.Further, the test component 1 is connected to a measuring branch made of a differential pressure gauge 18. To which one reference vessel 12 is connected to one of them and a measuring valve 8 is connected to the other side, a connecting valve 16 is connected between the two sides of the differential pressure gauge. a test component 1 to which a separate leak valve 2 with a calibrated leak J is connected in parallel through a separate orifice.

Při zkoušce těsnosti podle obr. 1 se uzavře zavzdušňovací ventil 4 a oddělovací ventil 2., zatímco měřící ventil 8 a uzavírací ventil 5. se otevřou. Činnosti obou vývěv .6, 2 vzniká uvnitř zkoušeného prostoru zkušební tlak, jenž je v tomto případě nižší než okolní tlak atmosférický, a který se měří Piraniho vakuomšrem 10 pomoci s ním spojeného elektronického dílu H a zaznamenává připojeným zapisovačem 12,. Vymrazovací jímka 2 eliminuje adsorpcí vliv vodní páry a ostatních par.In the leak test of FIG. 1, the aeration valve 4 and the isolation valve 2 are closed, while the metering valve 8 and the shut-off valve 5 are opened. The operation of the two vacuum pumps 6, 2 generates a test pressure inside the test area, which in this case is lower than the atmospheric pressure, which is measured by the Pirani vacuum gauge 10 by means of the associated electronic component 11 and recorded by the associated recorder 12. The cold trap 2 eliminates the effect of water vapor and other vapors by adsorption.

Po dosažení zkušebního tlaku se uzavře uzavírací ventil 2· Atmosférický vzduch, pronikající případnými netěsnostmi do zkoušeného prostoru, vyvolává postupnou změnu tlaku, až se dosáhne zvoleného 4p> přičemž se měří čas, potřebný pro tuto změnu. Nyní se znovu otevře uzavírací ventil 2 a rovněž oddělovací ventil 2. Po dosaženi zkušebního'tlaku se uzavře uzavírací ventil 2· Nyní proniká do zkoušeného prostoru atmosférický vzduch jednak případnými netěsnostmi a jednak kalibrovanou netěsností j,.When the test pressure is reached, the shut-off valve 2 closes. Atmospheric air, which leaks into the test area through possible leakage, causes a gradual pressure change until the desired 4p is reached and the time required for this change is measured. The shut-off valve 2 and the isolation valve 2 are now reopened. After the test pressure has been reached, the shut-off valve 2 is now closed.

Opět se změří čas odpovídající stejnému Ap. Po jeho změření se zkoušený prostor zavzdušní otevřením zavzdušnovacího ventilu 4 a zkouška je ukončena. Naměřené hodnoty se zpracují početná. Pro výpočet je k disposici:Again, the time corresponding to the same Ap is measured. After measurement, the test area is aerated by opening the aeration valve 4 and the test is completed. The measured values are processed numerous. The following calculations are available:

t) ... čas první zkoušky t₂ ... čas druhé zkoušky q_k .4. velikost kalibrované netěsnosti a předpoklady že Ap =* konstantě a rovněž V = konstantě.t) ... time of first test t ₂ ... time of second test q _k .4. the size of the calibrated leak and assuming that Ap = * constant as well as V = constant.

Velikost Ap ani velikost V není známa. Pak lze sestavit rovnice: nejprve pro první zkoušku:Neither Ap nor V are known. Then the equations can be constructed: first for the first test:

Q = V . Ap . 1 ⁸ tQ = V. Ap. 1 ⁸ t

Ί kde Q_ je skutečná netěsnost zkoušené součásti 1, která ee hledá. Podobná pro druhou zkouš8 ku platí:Ί where Q_ is the actual leak of the test component 1 that is looking for. Similar for the second test:

Q_s + q_k “ ^v · ^ΔΡ · 1 ^l2Q _s + q _k ^{v v} · ^Δ Ρ · 1 ^l 2

Jejich společným řešením se ziská vzorec:Their common solution gives the formula:

Je-li známa velikost intervalu tlaku Ap, lze vypočítat objem zkoušeného prostoru pomocí odvozeného vzorce: „ _{+ +} q_k t, . t₂ v = - . ώρ tj - t₂ If the magnitude of the pressure interval Ap is known, the volume of the test space can be calculated using the derived formula: ' _{+ +} q _k t,. t ₂ v = -. ώρ tj - t ₂

Přesnost měření lze zvětšit bu3 opakováním měření, nebo zapojením elektronického obvodu, který přesně stanoví hranice Ap a který bývá u elektronických vakuoměrů poslední generace vestavěn.The accuracy of the measurements can be increased either by repeating the measurements or by connecting an electronic circuit that precisely sets the limits of Aβ and which is built-in to the latest generation of electronic vacuum meters.

Při zkoušce těsnosti podle obr. 2 se uzavře oddělovací ventil 2 a otevře se propojovací ventil 16 a měřící ventil g. Pak se nastaví zkušební tlak pomocí škrticího ventilu 14 podle kontrolního tlakoměru 19. Otevřením uzavíracího ventilu £ se vpouští zkušební plyn z tlakové láhve 15 do zkoušená souěásti £, přičemž pojištovací ventil 13 slouží jako ochrana zkoušená součásti £ před překročením zkušebního tlaku.In the leak test of FIG. 2, the isolation valve 2 is closed and the interconnecting valve 16 and the metering valve g are opened. The test pressure is then set by the throttle valve 14 according to the pressure gauge 19. By opening the shut-off valve 6, the test component 13 serves to protect the test component 6 from exceeding the test pressure.

Po natlakováni zkoušené součásti £ se uzavře uzavírací ventil £ a propojovací ventil 16. Nyní se měří diferenciálním tlakoměrem 18 rozdíl tlaků v referenční nádobě 17 a zkoušené součásti £. Případnými netěsnostmi uniká ze zkoušené součásti £ zkušební plyn do atmosféry, až se ukáže na diferenciálním tlakoměru rozdíl tlaků 4p. Čas, který uplyne, než še nastaví dp, se měří a jeho hodnota se označí t,.After pressurization of the test component 6, the shut-off valve 8 and the connection valve 16 are closed. Possible leaks leak test gas into the atmosphere into the atmosphere until the differential pressure gauge 4p appears on the differential pressure gauge. The time that elapses before setting dp is measured and denoted by t ,.

Nyní se otevře propojovací ventil £6, oddělovací ventil g a uzavírací ventil £. Po opětném natlakováni na zkušební tlak se uzavře uzavírací ventil £ a propojovací ventil 16. Nyní uniká zkušební plyn nejen netěsnostmi zkoušená součásti £, ale i kalibrovanou netěsností £. Čas, který uplyne, než diferenciální tlakoměr 18 ukáže shodnou hodnotu rozdílu Ap, se měří a označí tg· Tím je zkouška ukončena. Pro větší přesnost se může několikrát opakovat. Naměřené hodnoty času se spolu s velikostí kalibrované netěsnosti dosadí do vzorce:The interconnecting valve 86, the isolation valve g and the shut-off valve 86 are now opened. After being repressurized to the test pressure, the shut-off valve 6 and the connecting valve 16 are closed. The time that elapses before the differential pressure gauge 18 shows the same value of the difference Ap is measured and denoted by tg. This completes the test. It can be repeated several times for greater accuracy. The measured time values, together with the magnitude of the calibrated leak, shall be entered in the formula:

⁴2 % “ ^qk ' tj _ tg ⁴ 2% “ ^q k 'ie _ tg

Tím se získá velikost měřené netěsnosti zkoušené součásti Q_g.This gives a size of the measured leak test component Q _g.

Zařízení pro integrální zkoušky těsnosti lze použít pro libovolné součásti bez ohledu na velikost a členitost. Jako kalibrovaná netěsnost je nejlepší kapilárová, která je technologicky zvládnutá do velikosti 10^-^mbarls^-'. Lze použít i štěrbinovou či stavitelnou, pokud jsou spolehlivě ocejchovány. Protože není nutno znát absolutní hodnotu tlaku, lze volit interval, a to jak v oblasti tlaků nižších než tlak atmosférický, tedy v oblasti vakua, tak i celém prakticky dosažitelném intervalu přetlaků. Kromě plynů lze zařízení použít i při zkouškách pomocí libovolných vhodných kapalin. Jelikož se kapaliny řídi jinými zákony než plyny, musí být použity odpovídající rovnice.Integral leak testing equipment can be used for any component, regardless of size and segmentation. As a calibrated leak, the best capillary is technologically handled up to 10 ^- ^ mbarls ^- '. It is also possible to use slotted or adjustable, provided they are reliably calibrated. Since it is not necessary to know the absolute value of the pressure, it is possible to choose an interval, both in the area of pressures lower than atmospheric pressure, ie in the area of vacuum, and also in the practically achievable pressure range. In addition to gases, the device can also be used for testing with any suitable liquids. Since liquids follow laws other than gases, the corresponding equations must be used.

Claims

Device for integral leak testing of a component comprising, on the one hand, a measuring branch connected via a measuring valve to the test component and a test pressure source connected via a shut-off valve to the test component, characterized in that a calibrated leak is connected parallel to the measuring branch 3).