RU2172481C2

RU2172481C2 - Device for check-up of leak-proofness of vessels operating in vacuum at low temperatures

Info

Publication number: RU2172481C2
Application number: RU99120357A
Authority: RU
Inventors: П.П. Замятин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2001-08-20

Abstract

FIELD: test equipment, applicable in check-up of leak-proofness of fuel tanks of launch vehicles operating in vacuum. SUBSTANCE: the device has a test chamber for accommodation of the vessel to be tested communicating with the liquid refrigerant feed and vent pipelines, with the test gas feed pipeline, and a leak detector, pressure gauge, a freezing trap with adsorbent and refrigerant is positioned between the test chamber and the leak detector, it is made for free passage of test gas molecules through it and absorption of liquid refrigerant molecules by adsorbent. EFFECT: enhanced accuracy of leak-proofness test. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при контроле герметичности емкостей, например топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах. The invention relates to the field of testing equipment and can be used to control the tightness of containers, for example, fuel tanks of launch vehicles operating in vacuum at low temperatures.

Известно устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащим испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, течеискатель, установленный на испытательной камере, систему наполнения жидким хладагентом и заполнения контрольным газом, соединенную с контролируемой емкостью, контрольную течь, соединяемую в процессе контроля с испытательной камерой [1]. A device for monitoring the tightness of containers operating in vacuum at low temperatures, containing a test chamber for placing a controlled tank, a leak detector mounted on a test chamber, a system for filling liquid refrigerant and filling with a control gas connected to a controlled tank, a control leak connected during the control with a test chamber [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента, с трубопроводом подачи контрольного газа и с уровнемером, течеискатель, манометр [2] . Данное техническое решение принято заявителем за прототип. Closest to the technical nature of the present invention is a device for monitoring the tightness of containers operating in vacuum at low temperatures, containing a test chamber for placing a controlled tank, in communication with pipelines for supplying and draining liquid refrigerant, with a piping for supplying control gas and with a level gauge, a leak detector, pressure gauge [2]. This technical solution was made by the applicant for the prototype.

Недостатком такого устройства является невысокая точность контроля герметичности, что объясняется следующим. Поскольку контрольный газ, вытесняющий жидкий хладагент из емкости, имеет, как правило, температуру выше температуры жидкого хладагента, то по мере заполнения емкости контрольным газом увеличивается суммарный тепловой поток из объема, заполняемого контрольным газом, в объем, заполненный жидким хладагентом, что приводит к постоянному смещению термодинамического равновесия на границе раздела газ-жидкость и, следовательно, к увеличению потока паров жидкого хладагента в контрольный газ, т. е. по мере заполнения емкости контрольным газом концентрация его в заполняемом объеме уменьшается, причем определенному соотношению объемов, заполненных контрольным газом и жидким хладагентом (определенному уровню границы раздела газ-жидкость), соответствует и определенная концентрация контрольного газа в объеме, заполненном контрольным газом. The disadvantage of this device is the low accuracy of the tightness control, which is explained by the following. Since the control gas that displaces the liquid refrigerant from the tank, as a rule, has a temperature higher than the temperature of the liquid refrigerant, as the tank is filled with control gas, the total heat flow from the volume filled with the control gas to the volume filled with liquid refrigerant increases, which leads to a constant the displacement of thermodynamic equilibrium at the gas-liquid interface and, consequently, to an increase in the flow of vapor of liquid refrigerant into the control gas, i.e., as the container is filled with control gas, its concentration in the filled volume decreases, and a certain ratio of volumes filled with the control gas and liquid refrigerant (a certain level of the gas-liquid interface) corresponds to a certain concentration of the control gas in the volume filled with the control gas.

Таким образом, через течь емкости в испытательную камеру приникает поток газа (смеси контрольного газа с парами жидкого хладагента) с концентрацией контрольного газа в нем (зависящей от соотношения объемов, заполненных контрольным газом и жидким хладагентом), отличной от концентрации контрольного газа в тарированном потоке газа (чистого контрольного газа в потоке газа через контрольную течь), в результате чего в суждение о герметичности емкости, основанное на сравнении величин изменения концентрации контрольного газа в испытательной камере от потоков газа через течь емкости и через контрольную течь при, если неодинаковых, то известных концентрациях контрольного газа в них, вносится определенная неточность (как правило, имеет место занижение фактической величины течи емкости), что может привести к ее не обнаружению. Thus, a gas stream (a mixture of control gas with liquid refrigerant vapors) with a concentration of control gas in it (depending on the ratio of the volumes filled with the control gas and liquid refrigerant) different from the concentration of the control gas in a calibrated gas stream enters the test chamber through the tank leak (pure control gas in the gas flow through the control leak), resulting in a judgment about the tightness of the tank, based on a comparison of the change in the concentration of the control gas in the test As the gas streams flow through the vessel and through the flow control when, if unequal, the known test gas concentration therein, a certain inaccuracy is introduced (typically occurs understating the actual value of leakage capacitance) that may result in no detection.

Кроме того, недостатком прототипа является то, что для успешного его использования, необходимо сначала определить само наличие течи (негерметичности) в испытываемом изделии, а этого может не произойти в силу описанных выше причин. In addition, the disadvantage of the prototype is that for its successful use, you must first determine the very presence of leaks (leaks) in the tested product, and this may not happen due to the reasons described above.

Устройство-прототип не позволяет вести непрерывные точные измерения течи в связи с необходимостью постоянно подстраиваться под изменяющуюся концентрацию пробного газа, истекающего из места течи изделия, что ведет к существенным временным затратам. The prototype device does not allow continuous accurate measurements of the leak due to the need to constantly adapt to the changing concentration of the sample gas flowing out of the leak of the product, which leads to significant time costs.

Задачей изобретения является повышение точности контроля герметичности. The objective of the invention is to improve the accuracy of the tightness control.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, содержащее испытательную камеру для размещения контролируемой емкости, сообщенную с трубопроводами подачи и дренажа жидкого хладагента, с трубопроводом подачи контрольного газа и с уровнемером, течеискатель, манометр, а в трубопроводе, соединяющем испытательную камеру и течеискатель, установлена вымораживающая ловушка с адсорбентом, внутренняя полость которой по входу сообщена с внутренним объемом испытательной камеры, а по выходу - с течеискателем. The problem is achieved in that in a device for monitoring the tightness of containers operating in vacuum at low temperatures, containing a test chamber for placing a controlled tank, in communication with pipelines for supplying and draining liquid refrigerant, with a piping for supplying control gas and with a level gauge, a leak detector, a manometer, and in the pipeline connecting the test chamber and the leak detector, a freezing trap with an adsorbent is installed, the inner cavity of which is connected with the internal volume at the inlet test chamber, and on exit - with a leak detector.

Сущность изобретения поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для контроля герметичности емкостей, работающих в вакууме при низких температурах, где:
1 - испытательная камера;
2 - контролируемая емкость;
3 - течь;
4 - течеискатель;
5 - манометр;
6 - трубопровод подачи жидкого хладагента;
7 - трубопровод дренажа жидкого хладагента;
8 - трубопровод подачи контрольного газа;
9 - уровнемер;
10 - вымораживающая ловушка;
11 - корпус вымораживающей ловушки;
12 - адсорбент;
13 - внутренняя полость вымораживающей ловушки;
14 - система вакуумирования испытательной камеры.The drawing shows a functional diagram of a device for monitoring the tightness of containers operating in vacuum at low temperatures, where:
1 - test chamber;
2 - controlled capacity;
3 - leak;
4 - leak detector;
5 - pressure gauge;
6 - pipeline supplying liquid refrigerant;
7 - a pipeline of drainage of liquid refrigerant;
8 - pipeline supply of control gas;
9 - level gauge;
10 - freezing trap;
11 - housing freezing traps;
12 - adsorbent;
13 - the internal cavity of the freezing trap;
14 - evacuation system of the test chamber.

Предлагаемое устройство содержит испытательную камеру 1 для размещения контролируемой емкости 2 с течью 3 и сообщенную с трубопроводами подачи 6 и дренажа 7 жидкого хладагента, с трубопроводом подачи контрольного газа 8 и с уровнемером 9, течеискатель 4, манометр 5. В трубопроводе, соединяющем испытательную камеру 1 и течеискатель 4, установлена вымораживающая ловушка 10 с адсорбентом 12 внутри корпуса 11, внутренняя полость 13 которой по входу сообщена с внутренним объемом испытательной камеры 1, а по выходу - с течеискателем 4. Испытательная камера 1 сообщена с системой вакуумирования 14. The proposed device contains a test chamber 1 for placement of a controlled tank 2 with a leak 3 and connected with the supply piping 6 and drain 7 of liquid refrigerant, with a test gas supply pipe 8 and with a level gauge 9, leak detector 4, pressure gauge 5. In the pipeline connecting the test chamber 1 and leak detector 4, a freezing trap 10 is installed with adsorbent 12 inside the housing 11, the internal cavity 13 of which is connected inlet with the internal volume of the test chamber 1, and at the exit with the leak detector 4. Test chamber and 1 is in communication with a vacuum system 14.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Помещают контролируемую емкость 2 в испытательную камеру 1. Вакуумируют последнюю с помощью системы вакуумирования 14. Охлаждают контролируемую емкость 2 наполнением ее через трубопроводы подачи 6 и дренажа 7 жидким хладагентом. Захолаживают вымораживающую ловушку 10 путем заполнения ее внутренней полости 13 жидким хладагентом. Place the controlled tank 2 in the test chamber 1. The latter is evacuated using a vacuum system 14. Cool the controlled tank 2 by filling it through the supply piping 6 and drain 7 with liquid refrigerant. The freezing trap 10 is cooled by filling its internal cavity 13 with liquid refrigerant.

Вытесняют жидкий хладагент из контролируемой емкости 2 заполнением ее через трубопровод 8 контрольным газом. Контроль давления осуществляют с помощью манометра 5. The liquid refrigerant is displaced from the controlled tank 2 by filling it through the pipe 8 with a control gas. Pressure control is carried out using a manometer 5.

В процессе вытеснения хладагента при образовании течи 3 молекулы контрольного газа и паров хладагента через течь 3 попадают в объем испытательной камеры 1. Проходя через вымораживающую ловушку 10, молекулы хладагента поглощаются адсорбентом 12, а молекулы контрольного газа, свободно проходя через ловушку, создают парциальное давление (соответствующее парциальному давлению контрольного газа, подаваемого в контролируемую емкость), регистрируемое течеискателем 4. Уровнемер 9 позволяет определить уровень места нахождения течи 3, что облегчит ее поиск. During the displacement of the refrigerant during the formation of leak 3, the molecules of the control gas and refrigerant vapors through the leak 3 fall into the volume of the test chamber 1. Passing through the freezing trap 10, the refrigerant molecules are absorbed by adsorbent 12, and the control gas molecules freely passing through the trap create partial pressure ( corresponding to the partial pressure of the control gas supplied to the monitored tank) recorded by the leak detector 4. The level gauge 9 allows you to determine the level of the location of the leak 3, which will facilitate her search.

Использование изобретения повышает точность контроля герметичности, что гарантирует качественное изготовление и, следовательно, надежную эксплуатацию емкостей, например топливных баков ракет-носителей, работающих в вакууме при низких температурах. The use of the invention improves the accuracy of tightness control, which guarantees high-quality manufacturing and, therefore, reliable operation of containers, for example, fuel tanks of launch vehicles operating in vacuum at low temperatures.

Предложенная конструкция используется при любых испытаниях, например при появлении в испытательной камере посторонних примесей, например, от изделия, влияющего на достоверность (точность) результатов контроля, при этом наличие адсорбента в ловушке минимизирует наличие этих примесей в исследуемом потоке контрольного газа, поступающего в масс-спектрометрическую камеру теплоносителя. The proposed design is used in any tests, for example, when foreign impurities appear in the test chamber, for example, from a product that affects the reliability (accuracy) of the control results, while the presence of an adsorbent in the trap minimizes the presence of these impurities in the test flow of the control gas entering the mass spectrometric coolant chamber.

В предлагаемой конструкции устройства использованы все материалы, выпускающиеся промышленными партиями. Изготовление устройства осуществляется по общепринятой в отечественной промышленности технологии. In the proposed design of the device, all materials manufactured in industrial batches are used. The device is manufactured according to technology generally accepted in the domestic industry.

ЛИТЕРАТУРА
1. Авторское свидетельство СССР N 237433, МПК⁶ G 01 М 3/26, 1967 г.LITERATURE
1. USSR author's certificate N 237433, IPC ⁶ G 01 M 3/26, 1967

2. Патент РФ N 2032888, МПК⁶ G 01 М 3/04, 1991 г.2. RF patent N 2032888, IPC ⁶ G 01 M 3/04, 1991

Claims

A device for monitoring the tightness of containers operating in vacuum at low temperatures, comprising a test chamber for accommodating a controlled tank in communication with pipelines for supplying and draining liquid refrigerant used for cooling a controlled tank, with a piping for supplying control gas and with a level gauge, leak detector, pressure gauge, characterized the fact that between the test chamber and the leak detector is placed a freezing trap, with adsorbent and refrigerant, made with the possibility of free passage REPRESENTATIONS therethrough control gas molecules and the absorption liquid refrigerant adsorbent molecules of cooling applied to the container being tested,