RU149687U1

RU149687U1 - TIGHTNESS CONTROL DEVICE

Info

Publication number: RU149687U1
Application number: RU2014139298/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Артурович Бушин
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-01-20

Abstract

Устройство для контроля герметичности, содержащее замкнутую оболочку с контролируемым изделием, замкнутую оболочку с макетом изделия, клапан, устройства для подачи контрольного вещества, прибор для обнаружения течей, отличающееся тем, что дополнительно содержит управляемые сверхвысоковакуумные цельнометаллические прогреваемые клапана с пневмоприводами, селективные средства откачки, включая насос на основе пластин из нераспыляемого геттера, в качестве прибора для обнаружения течей используется масс-спектрометр, макет изделия заполняют тем же пробным веществом и в том же диапазоне рабочих давлений, что и контролируемое изделие, при этом пробное вещество является одновременно и рабочей средой.A leak tightness control device comprising a closed shell with a controlled product, a closed shell with a breadboard model of a product, a valve, devices for supplying a control substance, a device for detecting leaks, characterized in that it further comprises controlled ultrahigh-vacuum all-metal heated valves with pneumatic actuators, selective pumping means, including a pump based on non-sprayable getter plates; a mass spectrometer is used as a device for detecting leaks; They use the same test substance and in the same range of operating pressures as the controlled product, while the test substance is simultaneously a working medium.

Description

Полезная модель относится к области измерительной и испытательной техники высокочувствительного контроля на герметичность, где предъявляются высокие требования к надежности газонаполненных изделий, в том числе при обнаружении малых утечек, например, когда не представляется возможным гарантировано оценить прохождение пробного вещества сквозь оболочку, не имеющую дефектов сплошности, за счет проницаемости.The utility model relates to the field of measuring and testing techniques for highly sensitive leak testing, where high demands are placed on the reliability of gas-filled products, including when detecting small leaks, for example, when it is not possible to guarantee the passage of a test substance through a shell that does not have continuity defects, due to permeability.

Известно устройство содержащее испытательную камеру, в которую помещают контролируемое изделие, создают в ней разрежение, заполняют изделие многокомпонентной контрольной средой под давлением, подключают камеру к индикаторному устройству, выдерживают изделие заданное время, а его герметичность (утечку) определяют как разность соотношений компонентов контрольной среды внутри изделия и в камере (Авторское свидетельство №515956, МПК G01M 3/04, 1976, аналог).A device is known that contains a test chamber in which the controlled product is placed, a vacuum is created in it, the product is filled with a multi-component control medium under pressure, the camera is connected to the indicator device, the product is held for a predetermined time, and its tightness (leakage) is defined as the difference in the ratios of the components of the control medium inside products and in the chamber (Copyright certificate No. 515956, IPC G01M 3/04, 1976, analogue).

Недостатком аналога является отсутствие дополнительной камеры одинаковой вместимости с испытательным объемом с размещенным в ней герметичным макетом, идентичным контролируемому изделию, необходимых для объективной оценки фоновой составляющей контрольного вещества, учета газовыделений с поверхностей материалов корпуса контролируемого объекта и замкнутого накопительного объема, а также количественного учета возможного проявления процессов диффузии через стенки оболочки объекта испытаний, что приводит к снижению достоверности и точности результатов контроля герметичности, а также ограничению чувствительности при обнаружение малых утечек.A disadvantage of the analogue is the lack of an additional chamber of the same capacity with a test volume with a sealed prototype placed in it, identical to the controlled product, necessary for an objective assessment of the background component of the control substance, accounting for gas emissions from the surfaces of the materials of the body of the controlled object and the closed storage volume, as well as quantitative accounting of the possible manifestation diffusion processes through the walls of the shell of the test object, which leads to a decrease in reliability and t accuracy of the results of tightness control, as well as the limitation of sensitivity when detecting small leaks.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для контроля герметичности состоящее из замкнутой оболочки с контролируемым изделием, замкнутой оболочки с макетом изделия, вентиля, устройства для подачи контрольного вещества, течеискателя и щупа течеискателя (патент РФ №2392595, МПК G01M 3/02, 2010 г., прототип).Closest to the proposed technical solution is a device for tightness control consisting of a closed shell with a controlled product, a closed shell with a breadboard model of a product, a valve, a device for supplying a control substance, a leak detector and a leak detector (RF patent No. 2392595, IPC G01M 3/02, 2010 g., prototype).

Недостатком прототипа является сниженная достоверность и точность результатов измерений, а также ограниченная чувствительность при обнаружение малых утечек, т.к. фоновое содержание контрольного вещества в атмосфере снижает чувствительность при обнаружении малых утечек, а кроме того часть проникающей в камеру через микронеплотности оболочки изделия контрольной среды не попадает в индикаторное устройство, оставаясь в свободном объеме испытательной камеры.The disadvantage of the prototype is the reduced reliability and accuracy of the measurement results, as well as the limited sensitivity when detecting small leaks, because the background content of the control substance in the atmosphere decreases the sensitivity when small leaks are detected, and in addition, a part of the control medium product penetrating into the chamber through the micro-tightness does not fall into the indicator device, remaining in the free volume of the test chamber.

Полезная модель устраняет указанные недостатки.The utility model eliminates these disadvantages.

Техническим результатом является повышение точности и достоверности результатов контроля герметичности, увеличение чувствительности при обнаружении малых утечек и автоматизация измерительного процесса.The technical result is to increase the accuracy and reliability of the results of leak testing, increase the sensitivity when detecting small leaks and automation of the measuring process.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для контроля герметичности содержащем замкнутую оболочку с контролируемым изделием, замкнутую оболочку с макетом изделия, клапан, устройства для подачи контрольного вещества, прибор для обнаружения течей, дополнительно содержится управляемые сверхвысоковакуумные цельнометаллические прогреваемые клапана с пневмоприводами, селективные средства откачки, включая насос на основе пластин из нераспыляемого геттера, в качестве прибора для обнаружения течей используется масс-спектрометр, макет изделия, заполняют тем же пробным веществом и в том же диапазоне рабочих давлений, что и контролируемое изделие, при этом пробное вещество является одновременно и рабочей средой.The technical result is achieved by the fact that in the device for tightness control containing a closed shell with a controlled product, a closed shell with a breadboard model of the product, a valve, a device for supplying a control substance, a device for detecting leaks, additionally controlled ultra-high-temperature all-metal heated valves with pneumatic actuators, selective pumping means including a pump based on non-sprayable getter plates, mass spectro is used as a device for detecting leaks meter, product model, is filled with the same test substance and in the same range of operating pressures as the controlled product, while the test substance is simultaneously a working medium.

Полезная модель поясняется чертежом, где 1 - замкнутая оболочка (камера накопления) с макетом изделия; 2 (…, n) - замкнутые оболочки с контролируемыми изделиями; 3, 4 (…, N), 6, 7, 10, 11, -сверхвысоковакуумные цельнометаллические управляемые клапаны; 5 - сорбционный насос; 8 - геттерный насос; 9 - турбомолекулярный насос; 12 - датчик масс-спектрометра (газоанализатор); 13 - широкодиапазонный манометрический преобразователь давления; 14 - управляемый клапан; 15 - датчик низкого вакуума; 16 - форвакуумный насос.The utility model is illustrated by the drawing, where 1 is a closed shell (accumulation chamber) with the product model; 2 (..., n) - closed shells with controlled products; 3, 4 (..., N), 6, 7, 10, 11, ultra-high-vacuum all-metal controlled valves; 5 - sorption pump; 8 - getter pump; 9 - turbomolecular pump; 12 - mass spectrometer sensor (gas analyzer); 13 - a wide-range pressure gauge; 14 - controlled valve; 15 - low vacuum sensor; 16 - foreline pump.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

При изготовлении контролируемых изделий по той же технологии изготавливают герметичный макет - контрольное изделие, заполненное так же как и объекты испытаний пробным веществом под давлением, которое является одновременно и рабочим веществом изделия. Макет изделия и сами изделия заключают в замкнутые идентичные оболочки (камеры накопления) 1, 2 (…, n), соответственно, одновременно вакуумируют их до заданного уровня равновесного давления, при котором поддерживается квазистационарный режим, с использованием откачных средств 5, 8, 9, 16 при открытых клапанах 6, 7, 10, 11, 14, при этом измерение давления проводится с помощью манометрических преобразователей давления 13, 15.In the manufacture of controlled products using the same technology, a sealed model is made - a control product filled in the same way as test objects under pressure test, which is also the working substance of the product. The product model and the products themselves are enclosed in closed identical shells (accumulation chambers) 1, 2 (..., n), respectively, at the same time they are evacuated to a predetermined level of equilibrium pressure, at which a quasi-stationary mode is maintained, using pumping means 5, 8, 9, 16 with open valves 6, 7, 10, 11, 14, while the pressure measurement is carried out using pressure gauges 13, 15.

С заданным интервалом времени последовательно перекрывают откачку сначала оболочки 1 с макетом изделия, закрыв управляемый клапан 3, а затем последовательно - замкнутые оболочки 2 (…, n) с размещенными контролируемыми изделиями, закрыв соответственно управляемые клапаны 4 (…, N). Заданный интервал времени является расчетной величиной, на основе которого формируется общая временная циклограмма испытаний на герметичность. Расчет может проводиться с использованием счетно-вычислительных устройств (ПЭВМ, калькулятор и др.) с учетом заданных исходных параметров (количеством контролируемых изделий в цикле; временем накопления порции газа; временем для записи фоновой составляющей - определенный временной промежуток; временного интервала измерений, в течении которого проводится регистрация полезного сигнала масс-спектрометра, начиная с момента сброса накопленной порции до закрытия клапана, перекрывающего объем оболочки с изделием; временем откачки между сбросами для достижения начальных фоновых показателей).With a given time interval, first pumping of the shell 1 with the product model is sequentially closed by closing the controlled valve 3, and then successively closed shells 2 (..., n) with the controlled products placed, closing the controlled valves 4 (..., N) accordingly. The specified time interval is the calculated value, on the basis of which the general time sequence of leak tests is formed. The calculation can be carried out using computing devices (PC, calculator, etc.) taking into account the specified initial parameters (the number of items to be controlled in a cycle; the accumulation time of a portion of gas; the time to record the background component - a certain time period; measurement time interval, during which is recorded the useful signal of the mass spectrometer, from the moment of dumping the accumulated portion to the closing of the valve that overlaps the volume of the shell with the product; pumping time between themselves in order to achieve the initial background values).

После выдержки контрольного прибора в течение заданного времени, за определенный временной промежуток до момента истечения времени накопления, закрытием управляемого клапана 10 при открытых клапанах 6, 7, 11 производят регистрацию фоновой составляющей пробного вещества в объединенном объеме вакуумной системы, где размещен датчик масс-спектрометра 12. К моменту истечения времени выдержки макета изделия открывают управляемый клапан 3 и регистрируют приращение выходного сигнала масс-спектрометра на заданном массовом числе.After holding the control device for a predetermined time, for a certain time period until the accumulation time expires, by closing the controlled valve 10 with the valves 6, 7, 11 open, the background component of the test substance is recorded in the combined volume of the vacuum system where the mass spectrometer sensor 12 is located By the time the exposure time of the product model expires, the controlled valve 3 is opened and the increment of the output signal of the mass spectrometer is recorded at a given mass number.

По истечении временного интервала, выбираемого из диапазона значений кратного от трех до шести значениям вышеобозначенного временного промежутка, принятого в качестве условной дискреты для отсчета времени, перекрывают объем замкнутой оболочки макета изделия 1, закрыв управляемый клапан 3, и с экспозицией от трех до десяти временных промежутков, открыв управляемый клапан 10, производят эвакуацию пробного вещества посредством насоса 9 для восстановления предшествующих сбросу порции пробного вещества фоновых показателей.After a time interval selected from a range of values from a multiple of three to six values of the above-mentioned time interval, taken as a conditional discrete for counting time, overlap the volume of the closed shell of the product model 1, closing the controlled valve 3, and with an exposure of three to ten time intervals by opening the controlled valve 10, the test substance is evacuated by means of the pump 9 to restore the background indicators preceding the discharge of the test substance.

После этого, закрыв управляемый клапан 10, при открытых клапанах 6, 7, 11, перекрывают откачку фоновых потоков пробного вещества без прекращения селективной откачки, обеспечиваемой насосами 5, 8 в объединенном объеме с размещенным датчиком масс-спектрометра 12, и возобновляют регистрацию его фоновой составляющей.After that, by closing the controlled valve 10, with the valves 6, 7, 11 open, the pumping of the background streams of the test substance is stopped without stopping the selective pumping provided by the pumps 5, 8 in the combined volume with the placed sensor of the mass spectrometer 12, and registration of its background component is resumed .

К моменту истечения заданного времени выдержки, открытием управляемого клапана 4 производят перепуск накопленной порции контролируемой среды из замкнутой оболочки 2 в объединенный объем и определяют приращение сигнала-отклика масс-спектрометра, характеризующего наличие содержания пробного вещества в порции, на заданном массовом числе.By the time the specified exposure time has elapsed, by opening the controlled valve 4, the accumulated portion of the controlled medium is transferred from the closed shell 2 to the combined volume and the increment of the response signal of the mass spectrometer characterizing the presence of the test substance in the portion is determined by the given mass number.

По истечении временного интервала, численно равного значению, выбранному из диапазона кратного от трех до шести значениям временного промежутка (дискреты времени) применительнно к макету изделия, закрытием управляемого клапана 4, перекрывают замкнутую оболочку 2 с контролируемым изделием и, открыв управляемый клапан 10, производят откачку остатков пробного вещества из объединенного объема с помощью насоса 9.After a time interval numerically equal to a value selected from a range of a multiple of three to six values of the time interval (time discrete) in relation to the product’s layout, close the controlled valve 4 by closing the closed shell 2 with the controlled product and, opening the controlled valve 10, pump out residues of the test substance from the combined volume using the pump 9.

Если количество изделий, подвергаемых контролю, составляет более одного, последовательность вышеприведенных операций применительно к контролируемому изделию (начиная с закрытия управляемого клапана 10) повторяется. При этом необходимо точно рассчитать временные интервалы между перекрытиями объемов оболочек с контролируемыми изделиями от откачки, чтобы произвести перепуск порции пробного газа из объема с макетом на момент достижения заданного времени его выдержки, производимого уже после перекрытия откачки оболочки с последним из контролируемых изделий.If the number of products subjected to control is more than one, the sequence of the above operations with respect to the controlled product (starting from the closure of the controlled valve 10) is repeated. In this case, it is necessary to accurately calculate the time intervals between overlapping volumes of shells with controlled products from pumping out in order to transfer a portion of the sample gas from the volume with the layout at the time it reaches the set holding time, which is already done after the pumping shell is closed with the last of the controlled products.

Реакцию масс-спектрометра на эталонную контрольную среду вещества (коэффициент чувствительности измерительной системы) определяют одним из существующих способов, например, с использованием подготовленной с помощью системы газонапуска (на фиг.1 не показано) калиброванной порции пробного вещества в объеме замкнутой оболочки с контрольным герметичным изделием, равной по значению расчетному количеству порции получаемой при заданной норме герметичности объекта испытаний за установленное время выдержки с ее последующим расширением (экспансией) на объем с подсоединенным датчиком масс-спектрометра.The response of the mass spectrometer to the reference control medium of the substance (sensitivity coefficient of the measuring system) is determined by one of the existing methods, for example, using a calibrated portion of the test substance prepared using a gas inlet system (not shown in Fig. 1) in a closed enclosure with a control sealed product equal in value to the estimated amount of a portion obtained at a given norm of tightness of the test object for a specified exposure time with its subsequent expansion (exp ansii) per volume with a connected mass spectrometer sensor.

Расчет степени негерметичности изделия оценивают по соотношению:The calculation of the degree of leakage of the product is evaluated by the ratio:

,

где Q - расчетное значение степени негерметичности;where Q is the calculated value of the degree of leakage;

ΔI₁ ΔI₂ - приращение сигналов масс-спектрометра при перепуске рабочего пробного вещества из оболочек накопления с размещенными наполненными (газонаполненными) контролируемым и герметичным контрольным изделиями на заданном массовом числе, с учетом фона, газовыделения материалов с поверхностей замкнутых оболочек и изделий, а также за счет диффузии рабочего пробного вещества (газа) сквозь оболочку изделий, соответственно, A;ΔI ₁ ΔI ₂ - increment of the signals of the mass spectrometer during the bypass of the working test substance from the accumulation shells with filled filled (gas-filled) controlled and sealed control products at a given mass number, taking into account the background, gas emission of materials from the surfaces of closed shells and products, as well as due to the diffusion of the working test substance (gas) through the shell of the products, respectively, A;

I₃ - фоновый сигнал масс-спектрометра на заданном массовом числе (при выключенном катоде), А;I ₃ is the background signal of the mass spectrometer at a given mass number (with the cathode off), A;

D - коэффициент чувствительности измерительной системы: реакция масс-спектрометра на эталонную концентрацию контрольной среды, А/Па;D is the sensitivity coefficient of the measuring system: the response of the mass spectrometer to the reference concentration of the control medium, A / Pa;

VΣ - суммарный (объединенный) объем свободного пространства из замкнутой накопительной оболочки и вместимости объема с размещенным масс-спектрометром, м3;VΣ - total (combined) volume of free space from a closed storage envelope and volume capacity with a mass spectrometer placed, m3;

τ - время накопления (выдержки) в замкнутой оболочке, с.τ is the accumulation (exposure) time in a closed shell, s.

Заявляемое устройство реализовано на практике при проведении высокочувствительного контроля герметичности малогабаритных металлокерамических газонаполненных разрядников штенгельной конструкции, подвергаемых предварительно вакуумированию, проводимому совместно с термообработкой, герметизации и наполнению свободного объема изделия рабочим пробным веществом до заданного уровня давления.The inventive device is implemented in practice when conducting a highly sensitive tightness control of small-sized metal-ceramic gas-filled spark gap arresters, subjected to preliminary evacuation, carried out together with heat treatment, sealing and filling the free volume of the product with a working test substance to a predetermined pressure level.

Замкнутые оболочки изделий вместимостью 0,5 см выполнены из керамики (Al2O3). Полиблочная конструкция оболочки, форма которой образована из опорных поверхностей в виде колец с торцевыми крышками, имеющими выступы по периферии, получена диффузионным методом спая элементов керамики с металлическими электродами на основе материала марки АМЦ, образующих несколько двойных швов.Closed shells of products with a capacity of 0.5 cm are made of ceramic (Al2O3). The multiblock design of the shell, the shape of which is formed from supporting surfaces in the form of rings with end caps having protrusions on the periphery, was obtained by the diffusion method of soldering ceramic elements with metal electrodes based on material of the AMC brand, forming several double seams.

Герметизация штенгеля, выполненного также из материала АМЦ, обеспечивается способом холодной сварки (с пережатием штенгеля).The sealing of the plug, also made of AMC material, is ensured by the cold welding method (with clamping of the plug).

Внутренняя полость изделия заполняется рабочим пробным веществом - неоном - до рабочего давления.The internal cavity of the product is filled with a working test substance - neon - to working pressure.

Одновременно с контролируемым изделием по такой же технологии изготавливалось и контрольное изделие, полностью идентичное контролируемому; проводились его вакуумирование совместно с термообработкой, наполнение, герметизация и предварительная оценка герметичности, обеспечиваемая с использованием метода неразрушающего контроля на основе регистрации его одного из основных рабочих электрических параметров - импульсного напряжения пробоя с применением специализированного испытательного стенда.Simultaneously with the controlled product, the control product was produced using the same technology, which is completely identical to the controlled one; it was evacuated together with heat treatment, filling, sealing and a preliminary assessment of tightness, provided using the non-destructive testing method based on the registration of one of its main working electrical parameters - pulse breakdown voltage using a specialized test bench.

В качестве запорно-регулирующей арматуры использовались сверхвысоковакуумные цельнометаллические прогреваемые клапаны с пневмоприводом, управляемые на основе специально разработанного аппаратно-программного интерфейса.Ultra-high-vacuum all-metal heated valves with pneumatic actuator controlled on the basis of a specially developed hardware-software interface were used as shut-off and control valves.

Для поддержания разрежения в объединенном объеме непосредственно в процессе проведения контроля использовали адсорбционный насос и малогабаритный геттерный насос на базе нераспыляемых титан-ванадиевых пластин, обладающие селективными свойствами: практически не откачивают неон и другие инертные газы. При этом геттерный насос использовался как эффективное средство для понижения парциального давления водорода, преобладающего в сверхвысоковакуумных системах и влияющего на фоновые показатели вакуумной системы.An adsorption pump and a small-sized getter pump based on non-sprayed titanium-vanadium plates with selective properties were used directly to maintain rarefaction in the combined volume directly during control: they practically do not pump out neon and other inert gases. At the same time, the getter pump was used as an effective tool to lower the partial pressure of hydrogen, which prevails in ultrahigh-vacuum systems and affects the background performance of the vacuum system.

Свободный объем каждой замкнутой оболочки с загруженным изделием и расположенными в них вытеснителями объема при испытаниях составлял V₀=1,332·10^-3 м³ (1,332 см³).The free volume of each closed shell with the loaded product and the volume displacers located in them during the tests was V ₀ = 1.332 · 10 ^-3 m ³ (1.332 cm ³ ).

Временной промежуток для регистрации фоновых составляющих выбирался равным 30 с.The time interval for recording the background components was chosen equal to 30 s.

Фоновый сигнал I₃ масс-спектрометра на заданном 20-м массовом числе при выключенном катоде составлял при испытаниях значение 1.610^-13 А.The background signal I _{3 of the} mass spectrometer at a given 20th mass number with the cathode turned off was 1.610 ^-13 A.

Для регистрации утечек, газовыделения материалов и диффузии рабочего пробного вещества сквозь оболочку использовался малогабаритный квадрупольный масс-спектрометр, например QMG 220 PrismaPlus (Pfeiffer), способный регистрировать многие вещества (водород и его изотопы, пары воды, компоненты воздуха, инертные газы, газы из группы СпНт и др.) в широком динамическом диапазоне. Пороговая чувствительность, т.е. наименьший расход пробного вещества, регистрируемого масс-спектрометром (измерительной системой), при испытаниях имел значение не более 5.0·10^-14 Па·м³/с по неону.A small quadrupole mass spectrometer, for example, a QMG 220 PrismaPlus (Pfeiffer), capable of detecting many substances (hydrogen and its isotopes, water vapor, air components, inert gases, gases from the group) was used to record leaks, gas evolution of materials and diffusion of the working test substance through the shell. SpNT, etc.) in a wide dynamic range. Threshold sensitivity i.e. the smallest consumption of the test substance recorded by the mass spectrometer (measuring system), when tested, had a value of not more than 5.0 · 10 ^-14 Pa · m ³ / s in neon.

Контролируемое изделие и его и макет заключались в одинаковые замкнутые оболочки, производилось их вакуумирование до давления ≤2.8·10^-6 Па (2.1·10^-8 мм рт.ст.), достигаемые примерно за 2,5…3 ч высоковакуумной откачки. После чего они выдерживались в изотермических условиях в течение одно и того же времени выдержки (накопления), устанавливаемого равным 10 минутам.The controlled product and its model were enclosed in identical closed shells, they were evacuated to a pressure of ≤2.8 · 10 ^-6 Pa (2.1 · 10 ^-8 mm Hg), achieved in about 2.5 ... 3 hours of high-vacuum pumping. Then they were kept in isothermal conditions for the same exposure time (accumulation), set equal to 10 minutes.

В результате проведенных испытаний реакция масс-спектрометра на содержание рабочего вещества ΔI₁ (разностной сигнал), проявляющегося на 20-м массовом числе от фона, и реакция масс-спектрометра на газовыделения материалов изделия и с поверхностей замкнутой оболочки накопительного объема, а также диффузии через оболочку контрольного изделия

, характеризовались значениями в 2.3·10^-11 А и в 5.38·10^-12 А, соответственно.As a result of the tests, the reaction of the mass spectrometer to the content of the working substance ΔI ₁ (differential signal), which manifests itself on the 20th mass number from the background, and the reaction of the mass spectrometer to the gas evolution of the product materials and from the surfaces of the closed shell of the storage volume, as well as diffusion through control product shell

, characterized by values in 2.3 · 10 ^-11 A and in 5.38 · 10 ^-12 A, respectively.

Для количественной оценки потока рабочего газа, обусловленного диффузией с учетом газовыделений от материалов замкнутой оболочки накопительных объемов и самих изделий использовались еще два контрольных герметичных изделия - одно, находившееся на вылежке в течение одного года, другое - изготовленное, примерно, в одно и тоже время с контролируемым, подвергнутое только вакуумированию и термообработке. Значения уровней сигналов определялись по результатам их обработки: для заполненного герметичного изделия, находившегося на вылежке, он составил

А, для не заполненного рабочим пробным веществом герметичного изделия, отклик масс-спектрометра составил

А; в процессе сборки данные изделия контролировались гелиевым течеискателем с чувствительностью на уровне 1,0·10^-13 Па·м³/с.For a quantitative assessment of the working gas flow due to diffusion, taking into account gas emissions from materials of the closed shell of the storage volumes and the products themselves, two more sealed control products were used - one that was aged for one year, the other - manufactured at about the same time as controlled, subjected only to evacuation and heat treatment. The values of the signal levels were determined by the results of their processing: for a filled sealed product, which was in the process of aging, it amounted to

And, for a sealed product not filled with a working test substance, the response of the mass spectrometer was

BUT; during the assembly process, these products were controlled by a helium leak detector with a sensitivity of 1.0 · 10 ^-13 Pa · m ³ / s.

Учет влияния газовыделения материалов, а также диффузии рабочего вещества позволяет повысить точность и достоверность испытаний. Убыль газа за счет явления диффузии, которое может проявиться не сразу же после наполнения рабочим пробным газом внутреннего объема оболочки изделия, а только со временем, равносильно появлению негерметичности. Многие материалы, например, керамика (как в данном случае) являются пористыми телами, при этом атомы инертного газа могут захватываться этими порами и переходить в решетку. При высоких концентрациях инертного газа имеет место газ-газ взаимодействие, приводящее к образованию газовых пузырьков, транспорт которых осуществляется путем объемного движения последних. Поэтому для особо ответственных изделий при косвенных измерениях сравнительно малых потоков утечек она должна подлежать обязательному учету и контролю, что является актуальным особенно в случаях, когда оболочке изделия, изготовленной из материалов, для которых свойственны явления проницаемости по отношению к рабочему пробному веществу, придана переменная толщина, предусматривающая наличие участков со сравнительно тонкими стенками.Taking into account the influence of gas evolution of materials, as well as diffusion of the working substance, improves the accuracy and reliability of the tests. The gas loss due to the diffusion phenomenon, which may not occur immediately after the working test gas is filled with the internal volume of the product shell, but only with time, is equivalent to the appearance of leaks. Many materials, such as ceramics (as in this case) are porous bodies, while inert gas atoms can be captured by these pores and go into the lattice. At high concentrations of inert gas, gas-gas interaction takes place, leading to the formation of gas bubbles, the transport of which is carried out by volumetric movement of the latter. Therefore, for especially critical products in indirect measurements of relatively small leakage flows, it must be subject to mandatory accounting and control, which is especially relevant in cases where the shell of the product made of materials that exhibit permeability phenomena in relation to the working test substance is given a variable thickness providing for the presence of sections with relatively thin walls.

В основе оценки показателя негерметичности в процессе проводимых измерений лежит необходимость использования контрольного заполненного рабочим веществом герметичного макета изделия полностью идентичного контролируемому изделию по технологии изготовления, форме, материалам, геометрическим размерам, рабочему давлению пробного вещества и его составу и т.д.The basis for assessing the leakage rate in the process of measurements is the need to use a control sealed product model filled with a working substance that is completely identical to the controlled product according to the manufacturing technology, shape, materials, geometric dimensions, working pressure of the test substance and its composition, etc.

Устройство, ключевыми элементами которого являются управляемые (пневмоприводные) сверхвысоковакуумные цельнометаллические прогреваемые клапана и селективные средства откачки непосредственно задействованные при контроле, включая насос на основе пластин из нераспыляемого геттера, обеспечивают достижение минимальных фоновых показателей по пробному веществу в объединенном объеме вакуумной системы, в которой проводятся испытания на герметичность. При этом наличие обозначенных управляемых коммутационных элементов способствует проведению процесса автоматизации с помощью системы управления на основе аналого-цифровой информации, поступающей от аналитических приборов, образцовой и контрольно-измерительной аппаратуры.The device, the key elements of which are controlled (pneumatic) ultrahigh-vacuum all-metal heated valves and selective pumping devices directly involved in the control, including a pump based on plates from non-sprayed getter, ensure the achievement of minimum background values for the test substance in the combined volume of the vacuum system in which the tests are carried out for tightness. Moreover, the presence of designated controlled switching elements contributes to the automation process using a control system based on analog-to-digital information from analytical instruments, exemplary and instrumentation.

Повышение точности и достоверности результатов контроля герметичности, увеличение чувствительности при обнаружении малых утечек происходит за счет исключения влияния фона пробного вещества, являющегося одновременно и рабочей средой контролируемого изделия, газовыделений с поверхностей материалов корпуса данного изделия и замкнутого накопительного объема, где оно размещено, а также количественного учета процессов диффузии через стенки оболочки объекта испытаний, при наличии у нее свойств проницаемости по отношению к рабочему пробному веществу.Improving the accuracy and reliability of the results of leak testing, the sensitivity when detecting small leaks occurs by eliminating the influence of the background of the test substance, which is also the working environment of the controlled product, gas emissions from the surfaces of the materials of the housing of the product and the closed storage volume where it is located, as well as quantitative taking into account the diffusion processes through the walls of the shell of the test object, if it has permeability properties relative to the working samples th substance.

Claims

A tightness control device comprising a closed shell with a controlled product, a closed shell with a model of the product, a valve, a device for supplying a control substance, a device for detecting leaks, characterized in that it further comprises controlled ultra-high-pressure all-metal heated valves with pneumatic actuators, selective evacuation means, including a pump based on non-sprayable getter plates; a mass spectrometer is used as a device for detecting leaks; They use the same test substance and in the same range of operating pressures as the controlled product, while the test substance is simultaneously a working medium.