RU2169354C2

RU2169354C2 - Process of tightness test of articles and gear for its implementation

Info

Publication number: RU2169354C2
Application number: RU99117080A
Authority: RU
Inventors: О.М. Малыгин; В.В. Сметов; М.А. Фадеев; А.И. Юрченко
Original assignee: Открытое акционерное общество "ГАЗ"; Нижегородский государственный технический университет
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-06-20

Abstract

FIELD: air testing equipment. SUBSTANCE: in correspondence with process space to collect leakage is formed around article or part of it, gas is injected into article, space is connected to detector of non-flow type and by signal from it degree of non-tightness of article is visualized. In this case simultaneously with connection to detector space to collect leakage communicates with atmosphere over conduit diminishing to total closure during time established within limits of time control proceeding from condition that maximum possible leak is recorded when conduit is completely open and minimum possible leak required to record leakage is recorded when conduit is totally closed during time left for control. EFFECT: increased sensitivity of test without fear of damage to sensitive element of detector in unlimited range of controlled leaks. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к контролю герметичности изделий воздухом. The invention relates to testing equipment, namely to control the tightness of products by air.

Известен способ испытания изделий на герметичность, реализованный в устройстве а. с. N 938004, G 01 М 3/02, 1982 г., заключающийся в том, что испытываемое изделие помещается в камеру, в изделие подают воздух под давлением и о негерметичности изделия судят по увеличению давления в камере, что регистрируют с помощью детектора утечки. Для исключения попадания большого давления на вход детектора, устройство снабжено узлом защиты чувствительного элемента детектора. A known method of testing products for tightness, implemented in the device a. from. N 938004, G 01 M 3/02, 1982, which consists in the fact that the test product is placed in the chamber, the air is supplied under pressure and the leakage of the product is judged by the increase in pressure in the chamber, which is recorded using a leak detector. To exclude a large pressure from entering the detector input, the device is equipped with a protection unit for the detector sensitive element.

Недостаток известных способа и устройства состоит в том, что грубую утечку ждут и от нее защищаются, когда она уже поступит на детектор. A disadvantage of the known method and device is that a gross leak is expected and protected from it when it already arrives at the detector.

За прототип принят способ испытания изделий на герметичность, реализованный в устройстве по а.с. N 1201701 G 01 М 3/02, 1985 г., заключающийся в том, что вокруг изделия создают полость для сбора утечки, подают в изделие газ или воздух, подключают полость к непроточному детектору и по изменению давления в ней с помощью детектора судят о негерметичности изделия. Известное устройство для испытания изделий на герметичность содержит последовательно соединенные полость для сбора утечки, мембранный преобразователь в качестве детектора утечки и сбросовую полость, сообщенную с атмосферой. Для предохранения чувствительной мембраны преобразователя от больших давлений при грубых утечках производится сброс давлений в атмосферу, когда оно становится выше допустимого для мембраны. For the prototype adopted the method of testing products for leaks, implemented in the device by and.with. N 1201701 G 01 M 3/02, 1985, consisting in the fact that a cavity is created around the product to collect leaks, gas or air is supplied to the product, the cavity is connected to a non-flow detector, and leakages are used to determine leakage using a detector products. A known device for testing products for leaks contains a series-connected cavity for collecting leaks, a membrane transducer as a leak detector and a discharge cavity in communication with the atmosphere. To protect the sensitive membrane of the transducer from high pressures during gross leaks, pressure is released into the atmosphere when it becomes higher than the permissible value for the membrane.

Недостаток известных способа и устройства состоит в недостаточной надежности работы устройства и ограниченном диапазоне контролируемых утечек. Связанно это с тем, что для любой упругой мембраны существует диапазон упругих деформаций, когда она сохраняет свои упругие характеристики и выше которых она их теряет, т. е. выходит из строя. Или приходится вводить многодиапазонный режим контроля. A disadvantage of the known method and device is the lack of reliability of the device and a limited range of controlled leaks. This is due to the fact that for any elastic membrane there is a range of elastic deformations, when it retains its elastic characteristics and above which it loses them, i.e., it fails. Or you have to enter a multi-range control mode.

Задача изобретения - расширить значительно, практически без ограничений, диапазон контролируемых утечек. The objective of the invention is to expand significantly, practically without limitation, the range of controlled leaks.

Технический результат - представляется возможность увеличить чувствительность контроля без опасения повреждения чувствительного элемента детектора в неограниченном диапазоне контролируемых утечек. EFFECT: possibility to increase the sensitivity of monitoring without fear of damage to the sensitive element of the detector in an unlimited range of controlled leaks.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе, заключающемся в том, что вокруг испытываемого изделия или части его создают полость для сбора утечки, подают в изделие газ или воздух, подключают полость к непроточному детектору и по сигналу с него за время контроля судят о степени негерметичности изделия, одновременно с подключением к детектору, полость для сбора утечки сообщают с атмосферой через канал, уменьшающийся до полного закрытия за время, установленное в пределах времени контроля из условия, что при полностью открытом канале регистрируют максимально возможную утечку, а при закрытом - в оставшееся время контроля - минимально требуемую для регистрации утечку. To achieve the named technical result in the proposed method, namely, that around the test product or part of it create a cavity to collect leaks, feed gas or air into the product, connect the cavity to a non-flow detector and, according to the signal from it, judge about the degree of leakage products, simultaneously with connecting to the detector, the cavity for collecting leaks communicate with the atmosphere through the channel, which decreases to complete closure within the time set within the control time from the condition that when awn open channel register the maximum possible leakage, while closed - in the remaining time of the control - the minimum required for registration of leakage.

Для достижения выше названного технического результата в данном устройстве, содержащем последовательно соединенные полость для сбора утечки, непроточный детектор утечки и сбросовую полость, сообщенную с атмосферой; сбросовая полость подключена между полостью для сбора утечки и детектором утечки и снабжена входным и выходным патрубками, одни концы которых соединены соответственно с полостью для сбора утечки и детектором, а другие через дополнительный канал - со сбросовой полостью. Причем со стороны сбросовой полости относительно дополнительного канала с возможностью перемещения в осевом направлении установлен запорный элемент. To achieve the above-mentioned technical result in this device, containing a series-connected cavity for collecting leaks, a non-flow leak detector and a discharge cavity in communication with the atmosphere; the discharge cavity is connected between the leakage collection cavity and the leakage detector and is equipped with an inlet and outlet nozzles, one ends of which are connected respectively to the leakage collection cavity and the detector, and the others through the additional channel to the discharge cavity. Moreover, from the side of the discharge cavity relative to the additional channel with the possibility of movement in the axial direction, a locking element is installed.

В предлагаемом способе испытания изделий на герметичность и устройстве для его осуществления поставленный результат достигается тем, что сбросовая полость сообщается с атмосферой не в конце испытания, когда утечка уже совершит свое отрицательное действие, а в самом начале контроля и если есть грубая утечка, то она в самом начале контроля и зарегистрируется, так как при чувствительном детекторе даже при полностью открытом дополнительном канале давление на входе детектора достаточно, чтобы на выходе его сигнал достиг установленного для регистрации утечки значения. Если же грубой утечки нет, то опасности для чувствительного элемента детектора нет, и дополнительный канал начинает закрываться, отсекая сбросовую полость, сообщенную с атмосферой, от полости для сбора утечки, вся утечка начинает работать на увеличение давления перед детектором. Время сообщения полости для сбора утечки с атмосферой через дополнительный канал устанавливается из 2-х условий: при полностью открытом дополнительном канале происходит регистрация самой грубой утечки; при полностью закрытом и максимальном времени накопления утечки, т. е. времени контроля, производится регистрация минимально требуемой для регистрации утечки, а во все время совершения закрытия дополнительного канала будет происходить регистрация других больших течей, но не самых грубых. Обычно, на практике, время контроля устанавливается не по жесткой программе, а по гибкой, т.е. как только детектор выдает сигнал, достаточный для регистрации утечки, полость для сбора утечки или испытательная камера разгерметизируются, появляется сигнал о негерметичности изделия, и оно бракуется. Вся проблема - исключить попадание на детектор больших и грубых утечек. Эта проблема в изобретении решается в самом начале контроля. Если в самом начале контроля грубой течи в изделии нет, далее начинается процесс накопления утечки, чтобы иметь возможность зарегистрировать и минимально требуемую утечку. In the proposed method for testing products for leaks and a device for its implementation, the result is achieved by the fact that the discharge cavity communicates with the atmosphere not at the end of the test, when the leak has already performed its negative effect, but at the very beginning of the control and if there is a gross leak, then it at the very beginning of monitoring, it will be registered, since with a sensitive detector, even with the auxiliary channel fully open, the pressure at the detector input is sufficient so that its output reaches the signal set for EGISTRATION leakage values. If there is no coarse leak, then there is no danger to the detector’s sensitive element, and the additional channel begins to close, cutting off the discharge cavity, connected with the atmosphere, from the leak collection cavity, the entire leak begins to work to increase the pressure in front of the detector. The communication time of the cavity for collecting leakage with the atmosphere through the additional channel is established from 2 conditions: when the additional channel is fully open, the grossest leakage is recorded; with a fully closed and maximum accumulation time of the leak, i.e. the monitoring time, the minimum leak detection required is recorded, and at the time of completing the closure of the additional channel, other large leaks will be recorded, but not the most severe ones. Usually, in practice, the control time is set not according to a rigid program, but according to a flexible one, i.e. as soon as the detector generates a signal sufficient to detect leakage, the leakage collection chamber or test chamber is depressurized, a leakage signal appears and the product is rejected. The whole problem is to prevent large and gross leaks from entering the detector. This problem in the invention is solved at the very beginning of control. If at the very beginning of the control there is no coarse leak in the product, then the process of accumulation of leak begins, in order to be able to register the minimum required leak.

На чертеже показано устройство для осуществления способа. The drawing shows a device for implementing the method.

Устройство содержит последовательно соединенные полости 7 для сбора утечки со стороны торцов контролируемого изделия 2 (например, тормозного цилиндра), непроточный детектор утечки 3 с регистрирующим прибором 4, сбросовую полость 5, сообщенную через атмосферные каналы 6 с атмосферой и снабженную входным каналом 7 и выходным каналом 8, одни концы которых соединены соответственно с полостями 1 для сбора утечки и детектором утечки 3, а другие через дополнительный канал 9 и коллектор 10 - со сбросовой полостью 5, со стороны сбросовой полости 5 относительно дополнительного канала 9 установлен с возможностью перемещения в осевом направлении запорный элемент 11, укрепленный на торце штока 12, жестко скрепленного с мембраной 13 мембранного привода 14. Полости 1 для сбора утечки образованы торцами изделия 2 и уплотнительными прокладками 15, укрепленными на торцах прижимов 16, механически связанных с приводом (на чертеже не показан). Регистрирующий прибор 4, кроме стрелки, имеет контактную пару 17, которой включается реле 18. Питание детектора 3 и реле 18 осуществляется от источника 19. Управление мембранным приводом 14 осуществляется через нормально замкнутый контакт 20 реле 18 и через контакт 21, относящийся к схеме управления установкой (на чертеже не показаны) посредством электропневмоклапана 22. С помощью дросселей 23 и 24 устанавливаются соответственно скорости нарастания давления от грубой утечки в коллекторе 10 и на мембранном приводе 14. The device contains serially connected cavities 7 for collecting leakage from the ends of the monitored product 2 (for example, a brake cylinder), a non-flowing leak detector 3 with a recording device 4, a discharge cavity 5 connected through the atmosphere channels 6 and provided with an input channel 7 and an output channel 8, some ends of which are connected respectively to the cavities 1 for collecting the leak and the leak detector 3, while others, through the additional channel 9 and the collector 10, with the dump cavity 5, include specifically, the additional channel 9 is mounted with the possibility of moving in the axial direction of the locking element 11, mounted on the end of the rod 12, rigidly fastened to the membrane 13 of the membrane actuator 14. The cavities 1 for collecting leaks are formed by the ends of the product 2 and sealing gaskets 15, mounted on the ends of the clamps 16, mechanically connected to the drive (not shown in the drawing). The recording device 4, in addition to the arrow, has a contact pair 17, which turns on the relay 18. The detector 3 and relay 18 are powered from the source 19. The membrane actuator 14 is controlled via the normally closed contact 20 of the relay 18 and through contact 21 related to the installation control circuit (not shown) by means of an electro-pneumatic valve 22. Using chokes 23 and 24, respectively, the rate of increase in pressure from a coarse leak in the manifold 10 and on the membrane actuator 14 are set.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

После установки изделия 2 на контрольную позицию с помощью привода к торцам прижимаются уплотнительные прокладки 15, образуются полости 1 для сбора утечки. В это время от общей схемы управления установкой питание через нормально замкнутый контакт 20 на электропневмоклапан 22 не подается, т.к. контакт 21 не замкнут, и, соответственно, не подается давление на мембранный привод 14, при этом дополнительный канал 9 полностью открыт, и полости и детектор 3 сообщены через каналы 7 и 8, коллектор 10, дополнительный канал 9, сбросовую полость 5 и каналы 6 с атмосферой. After installing the product 2 in the control position by means of a drive, sealing gaskets 15 are pressed against the ends, cavities 1 are formed to collect the leak. At this time, from the general control circuit of the installation, power is not supplied through the normally closed contact 20 to the electro-pneumatic valve 22, because contact 21 is not closed, and accordingly, no pressure is applied to the diaphragm actuator 14, while the additional channel 9 is fully open, and the cavities and detector 3 are communicated through channels 7 and 8, the collector 10, the additional channel 9, the discharge cavity 5 and channels 6 with the atmosphere.

После того как с торцов изделие 2 будет загерметизировано, в его полость подают испытательное давление газа или воздуха с некоторой задержкой, необходимой для стабилизации давления в изделии, в общей схеме управления замыкается контакт 21, срабатывает электропневмоклапан 22 и начинается движение штока 12 в сторону закрытия дополнительного канала 9. Но если есть большая утечка в изделии 2, то она почти беспрепятственно из полости 1, через дроссель 23, канал 7, коллектор 10, дополнительный канал 9, сбросовую полость 5, канал 6 выходит в атмосферу. При большой утечке давление, создаваемое перед дополнительным каналом 9 в коллекторе 10, поступает через канал 8 на детектор 3 и на выходе его появляется сигнал, регистрируемый прибором 4. По достижении стрелкой прибора 4 контакта 17 последний замыкается, срабатывает реле 18, размыкается контакт 20, снимается питание с электропневмоклапана 22 и едва начавшееся движение штока 12 прекращается, он возвращается в исходное положение, прекращается подача давления в изделие 2, а прижимы 16 отводятся от торцов изделия 2, схема приходит в исходное состояние. After the product 2 is sealed from the ends, a test gas or air pressure is supplied into its cavity with a certain delay necessary to stabilize the pressure in the product, contact 21 closes in the general control circuit, the electro-pneumatic valve 22 is activated, and the movement of the rod 12 toward the closing of the additional channel 9. But if there is a large leak in the product 2, then it is almost unhindered from the cavity 1, through the throttle 23, channel 7, collector 10, additional channel 9, discharge cavity 5, channel 6 enters the atmosphere. In case of a large leak, the pressure created in front of the additional channel 9 in the manifold 10 passes through the channel 8 to the detector 3 and the signal recorded by the device 4 appears at its output. When the device arrow 4 reaches contact 17, the latter closes, relay 18 operates, contact 20 opens, the power is removed from the electro-pneumatic valve 22 and the barely started movement of the rod 12 is stopped, it returns to its original position, the pressure supply to the product 2 is stopped, and the clamps 16 are diverted from the ends of the product 2, the circuit returns to its original state.

Для малой утечки газа или воздуха из изделия 2 дроссель 23 сопротивления не представляет и она спокойно проходит через канал 7, коллектор 10, канал 9, сбросовую полость 5, каналы 6 в атмосферу. Но при этом по вышеописанной последовательности операций шток 12 с помощью запорного элемента 11 закрывает канал 9, и малая утечка начинает собираться в полостях 1, соединительных трубках и каналах 7, 8, 9 и коллекторе 10, повышая в них давление, что регистрируют детектор 3 и прибор 4. По показаниям и скорости изменения показаний прибора 4 можно судить о степени негерметичности испытываемого изделия 2. Если стрелка прибора 4 не достигнет за время контроля контакта 17, то изделие считается годным, если же она достигнет контакта 17, включается реле 18, подается команда в схему управления установкой, размыкается контакт 20, обесточивается электропневмоклапан 22, шток 12 возвращается в исходное состояние, перекрывается подача испытательного давления в изделие 2, отводятся прижимы 16, схема возвращается в исходное положение, а изделие 2 сбрасывается в сборник бракованных изделий. For a small leak of gas or air from the product 2, the throttle 23 does not present resistance and it quietly passes through channel 7, collector 10, channel 9, discharge cavity 5, channels 6 into the atmosphere. But at the same time, according to the above-described sequence of operations, the rod 12 by means of the locking element 11 closes the channel 9, and a small leak begins to collect in the cavities 1, connecting tubes and channels 7, 8, 9 and the manifold 10, increasing the pressure in them, which is recorded by the detector 3 and device 4. According to the testimony and the rate of change of the readings of the device 4, one can judge the degree of leakage of the tested product 2. If the arrow of the device 4 does not reach contact 17 during monitoring, then the product is considered suitable, but if it reaches contact 17, relay 18 is turned on, under a command is sent to the installation control circuit, contact 20 is opened, the electro-pneumatic valve 22 is de-energized, the rod 12 returns to its initial state, the test pressure supply to product 2 is shut off, clamps 16 are retracted, the circuit returns to its original position, and product 2 is dumped into the defective product collection.

Примеры осуществления способа
В экспериментах использоались следующие приборы.Examples of the method
In the experiments, the following devices were used.

В качестве источника 19 блок питания БП - 40
В качестве детектора 3 низкопредельный датчик для измерения давления Метрон-45-ДИ модель 5110 с верхним пределом измерений 10 мм водного столба, выходным сигналом 0 - 5 мА.As a source of 19 power supply BP - 40
As detector 3, a low-limit sensor for measuring pressure Metron-45-DI model 5110 with an upper measurement limit of 10 mm water column, the output signal is 0 - 5 mA.

Электропневмоклапан 22 типа П1ПР.5
Пневмодроссели 23 и 24 регулируемые типа САМП-1
Время перемещения стрелки прибора 4 до контакта 17 фиксировалось секундомером
Регистрирующий прибор 4 типа М-286К
Реле 18 типа РЭС-22
Контакт 21 имитировался тумблером
Шкала прибора 4 рассчитана на 5 мА, контакт 17 устанавливается вручную в любой точке шкалы.Electropneumatic valve 22 of the P1PR.5 type
Pneumatic throttles 23 and 24 adjustable type SAMP-1
The movement time of the arrow of the device 4 to pin 17 was fixed by a stopwatch
The registering device 4 of the M-286K type
Relay 18 type RES-22
Contact 21 was simulated by a toggle switch
The scale of device 4 is designed for 5 mA, pin 17 is manually set at any point on the scale.

Время закрытия канала 9 с помощью дросселя 24 изменялось до 2 с, время заполнения изделия до испытательного давления, равного 0,5 кгс/см², осуществлялось за время ≈ 0,1 с, время контроля изделия 2 из условий требования обеспечения требуемой производительности устанавливалось равным 7 с.The closing time of the channel 9 using the throttle 24 was changed to 2 s, the time of filling the product to a test pressure of 0.5 kgf / cm ² was carried out in a time of ≈ 0.1 s, the time of control of the product 2 from the requirements for ensuring the required performance was set equal 7 sec

Пример N 1. Изделие имело течь 208 см²/мин, время закрытия дополнительного канала 9 устанавливалось равным 1 с, контакт 17 устанавливался на значении 3 мA, т.е. фиксировалось изменение давления на входе детектора 3 равным 6 мм водного столба.Example N 1. The product had a leak of 208 cm ² / min, the closing time of the additional channel 9 was set to 1 s, contact 17 was set to 3 mA, i.e. a change in pressure at the inlet of detector 3 equal to 6 mm water column was recorded.

После герметизации изделия 2 в его полость подавалось давление P_исп. = 0,5 кгс/см² и при включении тумблера, имитирующего контакт 21, срабатывание реле 18 происходило практически мгновенно, примерно через 0,5-0,6 с. После прихода схемы в исходное состояние, когда дополнительный канал 9 полностью открыт, стрелка показывающего прибора 4 устанавливалась на значении 0,3 мА. Таким образом, срабатывание реле 18 происходило на начальной стадии движения штока 12.After sealing the product 2, pressure P _isp was applied to its cavity _. = 0.5 kgf / cm ² and when the switch was turned on, simulating contact 21, the relay 18 was activated almost instantly, after about 0.5-0.6 s. After the circuit came to its initial state, when the additional channel 9 was fully open, the arrow of the indicating device 4 was set to 0.3 mA. Thus, the operation of the relay 18 occurred at the initial stage of the movement of the rod 12.

Пример N 2. Изделие 2 имело утечку 0,006 см³/мин. После включения тумблера, имитирующего контакт 21, через 1 с дополнительный канал 9 был перекрыт запорным элементом 11 и в течение оставшихся 6 с выходной сигнал вырос до 2,2 мА, срабатывания реле 18 не произошло, изделие можно считать годным. Но так как изделие с такой течью по требованию заказчика должно быть отбраковано, то пришлось эксперимент повторить при другой установке контакта 17 на приборе 4.Example No. 2. Product 2 had a leak of 0.006 cm ³ / min. After switching on the toggle switch simulating contact 21, after 1 s the additional channel 9 was blocked by the shut-off element 11 and during the remaining 6 s the output signal increased to 2.2 mA, the relay 18 did not operate, the product can be considered suitable. But since the product with such a leak must be rejected at the request of the customer, we had to repeat the experiment with another installation of pin 17 on the device 4.

Пример N 3. Контакт 17 установлен на значении 2 мА. Изделие 2 имело утечку 0,006 см³/мин. После включения тумблера, имитирующего контакт 21, через 1 с дополнительный канал 9 был перекрыт запорным элементом 11 и в течение оставшихся 6 с должно было происходить накопление утечки, приводящее к росту показаний прибора 4. Через 5,5 с произошло замыкание контакта 17 и срабатывание реле 18.Example N 3. Pin 17 is set to 2 mA. Product 2 had a leak of 0.006 cm ³ / min. After switching on the toggle switch simulating contact 21, after 1 s the additional channel 9 was blocked by the shut-off element 11 and during the remaining 6 seconds an accumulation of leakage should have occurred, leading to an increase in the readings of the device 4. After 5.5 s, contact 17 was closed and the relay was activated 18.

Таким образом, эксперименты подтвердили ожидаемый технический результат: с одновременным обеспечением высокой чувствительности контроля обеспечивается и широкий диапазон контролируемых утечек газа или воздуха через возможные дефекты изделия без опасения повреждения чувствительного элемента детектора, так как чем больше утечка, тем раньше она регистрируется. Thus, the experiments confirmed the expected technical result: while ensuring high sensitivity of control, a wide range of controlled gas or air leaks through possible product defects is ensured without fear of damage to the detector's sensitive element, since the larger the leak, the earlier it is detected.

Claims

1. The method of testing the product for leaks, which consists in creating a cavity around the test product for collecting leaks, supplying gas or air to the product, connecting the cavity to a non-flowing detector, and judging by the signal from the detector, the degree of leakage of the product characterized in that, at the same time as connecting to the detector, the leakage collection chamber is communicated with the atmosphere through a channel, which decreases to complete closure within the time set within the monitoring time from the condition that, when fully open channel record the maximum possible leak, and when closed during the remaining monitoring time - the minimum leak required for registration.

2. A device for implementing a method for testing products for leaks, containing a series-connected cavity for collecting leaks and a discharge cavity in communication with the atmosphere, characterized in that the discharge cavity is connected between the cavity for collecting leaks and a leak detector and is provided with input and output channels, one end which are connected respectively to the leakage collection cavity and the detector, and others through the additional channel to the discharge cavity, moreover, from the side of the discharge cavity relative to the additional channel movably in the axial direction of the locking element is mounted.