RU2194262C2 - Method and device for measuring gas micro-flow - Google Patents
Method and device for measuring gas micro-flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194262C2 RU2194262C2 RU2000121004A RU2000121004A RU2194262C2 RU 2194262 C2 RU2194262 C2 RU 2194262C2 RU 2000121004 A RU2000121004 A RU 2000121004A RU 2000121004 A RU2000121004 A RU 2000121004A RU 2194262 C2 RU2194262 C2 RU 2194262C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- microflow
- flow
- atmosphere
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
- G01M3/32—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
- G01M3/3236—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers
- G01M3/3254—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers using a flow detector
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к областям техники, связанным с точным измерением микропотоков газа, например, при определении суммарной негерметичности емкостей, заправленных газом с избыточным давлением, (либо отвакуумированных), тарировке контрольных течей, при измерении расхода микродвигателей и т.п. Областью применения изобретения является измерение микропотоков газа. The invention relates to the fields of technology related to the accurate measurement of gas microflows, for example, when determining the total leakage of containers filled with gas with overpressure (or evacuated), calibration of control leaks, when measuring micromotor flow, etc. The scope of the invention is the measurement of gas microflows.
В настоящее время известны следующие способы измерения микропотока газа:
масс-спектрометрические методы (ОСТ 92-1527-89);
способы, основанные на измерении перепада давления, например, методы "спада давления" и "повышения давления в барокамере" по ОСТ 92-4291-75;
способы, связанные с прямым измерением величины потока, например, метод "мундштука" по ОСТ 92-4291-75.Currently, the following methods are known for measuring gas microflow:
mass spectrometric methods (OST 92-1527-89);
methods based on the measurement of differential pressure, for example, methods of "pressure drop" and "increase pressure in the pressure chamber" according to OST 92-4291-75;
methods associated with direct measurement of the magnitude of the flow, for example, the method of the "mouthpiece" according to OST 92-4291-75.
Масс-спектрометрические способы измерения микропотока газа (ОСТ 92-1527-89), как правило, имеют существенную, до 60%, погрешность. Mass spectrometric methods for measuring the gas microflow (OST 92-1527-89), as a rule, have a significant error of up to 60%.
Чувствительность методов измерения микропотоков газа, основанных на измерении перепада давления, определяется совершенством применяемых средств измерения давления (манометров и вакуумметров) и для методов "спада давления" и "повышения давления в барокамере" составляет 10-2... 10 л• мкм рт.ст. /с.The sensitivity of gas microflow measurement methods based on differential pressure measurement is determined by the perfection of the applied pressure measuring instruments (manometers and vacuum gauges) and for the methods of "pressure drop" and "pressure increase in the pressure chamber" is 10 -2 ... 10 l • μm RT. Art. /from.
Метод "мунштука" по ОСТ 92-4291-75 применяется для контроля герметичности изделий типа клапанов, редукторов, уплотнений и т.п., проверяемые полости которых не имеют непосредственного контакта с жидкостью. The method of “mouthpiece” according to OST 92-4291-75 is used to control the tightness of products such as valves, gearboxes, seals, etc., whose test cavities do not have direct contact with the liquid.
Метод заключается в пропускании потока газа из контролируемого изделия в жидкость и определении величины потока по количеству выделенных пузырьков газа за определенное время. В случае необходимости величина утечки контрольного газа через единичную течь, когда визуальный подсчет образующихся пузырьков и замер их диаметра не вызывает затруднений, может быть рассчитана. The method consists in passing a gas flow from a controlled product into a liquid and determining the magnitude of the flow by the number of emitted gas bubbles for a certain time. If necessary, the magnitude of the leakage of the control gas through a single leak, when visual counting of the resulting bubbles and measuring their diameter does not cause difficulties, can be calculated.
Максимальная чувствительность метода в производственных условиях составляет 1,3•10-7 Вт (1,0•10-3 л•мкм рт.ст./с).The maximum sensitivity of the method under production conditions is 1.3 • 10 -7 W (1.0 • 10 -3 L • µm Hg / s).
Недостатком метода является низкая точность измерения, так как точный "визуальный подсчет образующихся пузырьков и замер их диаметра" представляется довольно проблематичным. Например, относительная погрешность диаметра пузырька в производственных условиях может составлять 5-10%, учитывая, что при расчете величины утечки (см. ОСТ 92-4291-75) используется степенная функция диаметра пузырька, можно полагать, что абсолютная погрешность метода будет составлять не менее 20-30%. The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurement, since the exact "visual count of the resulting bubbles and measuring their diameter" seems quite problematic. For example, the relative error in the diameter of the bubble under production conditions can be 5-10%, given that when calculating the leakage value (see OST 92-4291-75), a power function of the diameter of the bubble is used, it can be assumed that the absolute error of the method will be no less than 20-30%.
Целью данного изобретения (для способа) является повышение точности измерения микропотока газа с доведением погрешности до величины менее 3-5%. The aim of the present invention (for the method) is to increase the accuracy of measuring the gas microflow, bringing the error to less than 3-5%.
Эта цель достигается тем, что, перед вытеснением жидкости натекающим газом, ее уравновешивают в емкости, например, вакуумированием, при истечении вытесненную жидкость фрагментируют на равномассовые капли, определяют период истечения капель, а величину микропотока газа, натекающего в емкость, вычисляют по формуле:
Q=(mк/Тк•hст/nк•g)+δт, (1)
где Q - величина микропотока газа;
mк - масса капли;
Тк - период истечения капель;
hст - высота столба жидкости в сосуде;
nк - количество капель в пересчете на весь объем жидкости;
g - ускорение свободного падения;
δт - поправка на испарение жидкости.This goal is achieved by the fact that, before the liquid is displaced by the leaking gas, it is balanced in a container, for example, by evacuation, when the expelled liquid is fragmented into equilibrium droplets, the period of droplets expiration is determined, and the microflow of the gas flowing into the tank is calculated by the formula:
Q = (m c / T c • h st / n c • g) + δ t , (1)
where Q is the magnitude of the gas microflow;
m to - the mass of the drop;
T to - the period of expiration of the drops;
h article - the height of the liquid column in the vessel;
n to - the number of drops in terms of the entire volume of liquid;
g is the acceleration of gravity;
δ t - correction for liquid evaporation.
Из устройств, применяемых в настоящее время для измерения микропотока газа, известны следующие:
- масс-спектрометры (ОСТ 92-1527-89);
- устройства для реализации методов "мундштука", "спада давления" и "повышения давления в барокамере" по ОСТ 92-4291-75;
- U-образные масляные манометры (например, по а.с. 262092 С);
- устройство для измерения микропотока газа, описанное в DE 3725052.Of the devices currently used to measure gas microflow, the following are known:
- mass spectrometers (OST 92-1527-89);
- devices for implementing the methods of "mouthpiece", "pressure drop" and "pressure increase in the pressure chamber" according to OST 92-4291-75;
- U-shaped oil pressure gauges (for example, according to AS 262092 C);
- a device for measuring micro-flow of gas, described in DE 3725052.
Обязательным условием применения масс-спектрометров является наличие в измеряемом микропотоке газа определенной концентрации контрольного газа (Не), что не всегда приемлемо. Кроме этого, масс-спектрометры имеют высокую стоимость, относительно низкую надежность, для их эксплуатации требуется специально обученный персонал. A prerequisite for the use of mass spectrometers is the presence in the measured gas microflow of a certain concentration of the control gas (He), which is not always acceptable. In addition, mass spectrometers have a high cost, relatively low reliability, and specially trained personnel are required for their operation.
Устройства для реализации методов по ОСТ 92-4291-75 достаточно просты, но, как отмечено выше, имеют низкую чувствительность и точность. Диапазон величин потоков газа, измеряемых по этим методам, как правило, ограничен. Devices for implementing the methods according to OST 92-4291-75 are quite simple, but, as noted above, have low sensitivity and accuracy. The range of gas flows measured by these methods is usually limited.
На чувствительность измерения U-образных масляных манометров могут влиять инерционность и трение о стенки трубок манометра плавающих поршней. Незначительные различия в размерах и массе поршней могут существенно влиять на точность измерений. The inertia and friction against the walls of the tubes of the manometer of floating pistons can affect the sensitivity of the measurement of U-shaped oil manometers. Slight differences in the size and weight of the pistons can significantly affect the accuracy of the measurements.
Прототипом заявляемого изобретения (для устройства) является устройство измерения микропотока газа, описанное в DE 37225052 и содержащее рабочую емкость с магистралями подвода, отвода жидкости и сообщения с атмосферой с возможностью их перекрытия. Это известное устройство отличается сложностью конструкции, недостаточно чувствительно и надежно. The prototype of the claimed invention (for the device) is a gas micro-flow measuring device described in DE 37225052 and containing a working capacity with supply, drainage and communication lines with the atmosphere with the possibility of overlapping them. This known device is notable for its complex design, not sensitive enough and reliable.
Целью данного изобретения (для устройства) является:
1) повышение чувствительности устройства без относительного увеличения стоимости;
2) повышение надежности работы устройства;
3) расширение диапазона измерения величин.The purpose of this invention (for the device) is:
1) increasing the sensitivity of the device without a relative increase in cost;
2) improving the reliability of the device;
3) expanding the range of measurement of quantities.
Эта цель достигается тем, что для измерения микропотоков газа используется устройство, содержащее рабочую емкость с магистралями подвода жидкости и сообщения с атмосферой с возможностью их перекрытия, как минимум, с одним перекрываемым контрольным отверстием в фильере, установленной в нижней части, отличающееся тем, что на магистрали сообщения с атмосферой установлен переходник для подвода измеряемого микропотока газа. This goal is achieved by the fact that for measuring gas microflows, a device is used that contains a working capacity with fluid supply lines and communication with the atmosphere with the possibility of overlapping them with at least one overlapping control hole in the die installed in the lower part, characterized in that Atmosphere communication lines have an adapter for supplying a measured gas microflow.
Суть изобретения поясняется чертежом, где изображена пневмогидравлическая схема устройства измерения микропотока газа. The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a pneumohydraulic diagram of a device for measuring the gas microflow.
Конструктивно устройство измерения микропотока газа (УИМГ) состоит из закрытой рабочей емкости 1 со сменной фильерой 2 в донной части, в которой выполнено, по крайней мере, одно контрольное отверстие определенного диаметра, имеющее запорное устройство в виде вентиля 3. Подвод контрольной жидкости производится через штуцер 4, запираемый заглушкой 5. Через штуцер 6, на котором установлен вентиль 7, рабочая емкость сообщена с атмосферой. Для подвода измеряемого микропотока газа на магистрали сообщения с атмосферой установлен переходник 8, к которому в процессе измерения подсоединяется источник контролируемого микропотока газа 9 с постоянной дроссельной характеристикой. Structurally, the gas microflow measurement device (UIMG) consists of a closed working vessel 1 with a replaceable die 2 in the bottom part, in which at least one control hole of a certain diameter is made, having a shut-off device in the form of a valve 3. The control fluid is supplied through a nozzle 4, locked by a plug 5. Through the fitting 6, on which the valve 7 is installed, the working capacity is in communication with the atmosphere. To supply the measured gas microflow, an adapter 8 is installed on the highway to the atmosphere, to which, during the measurement process, a source of controlled gas microflow 9 with a constant throttle characteristic is connected.
Процесс измерения микропотока газа можно разделить на следующие этапы: подготовка, вакуумирование, контроль собственного натекания и непосредственно измерение микропотока газа. The process of measuring the gas microflow can be divided into the following stages: preparation, evacuation, control of its own leakage, and directly measuring the microflow of the gas.
На этапе подготовки в донную часть рабочей емкости устанавливается сменная фильера 2, в которой выполнено по крайней мере одно отверстие определенного диаметра. Количество и геометрические характеристики отверстий в фильере определяется порядком величины измеряемого микропотока газа. В исходном состоянии все вентили и заглушка 5 закрыты. Заполнение рабочей емкости контрольной жидкостью производится через штуцер 4 при открытом малорасходном вентиле 7 на штуцере 6. После заполнения рабочей емкости и вытеснения из нее остатков воздуха заглушка 5 и вентиль 7 на штуцере 6 закрываются. At the preparation stage, a replaceable die 2 is installed in the bottom of the working tank, in which at least one hole of a certain diameter is made. The number and geometric characteristics of the holes in the die are determined by the order of magnitude of the measured gas microflow. In the initial state, all valves and plug 5 are closed. The working tank is filled with control fluid through the nozzle 4 with the low-flow valve 7 open on the nozzle 6. After filling the working tank and expelling the remaining air from it, plug 5 and valve 7 on the nozzle 6 are closed.
Вакуумирование заключается в открытии вентиля 3 и сливе через фильеру части контрольной жидкости. По мере истечения определенного количества жидкости, на выходе из рабочей полости устанавливается равновесие:
ΔРф=(Рст+Psmin)-Pa=0, (2)
где ΔРф - перепад давления на выходе из дозировочного отверстия фильеры;
Pa - атмосферное давление;
Рст - гидравлический напор жидкости в рабочей емкости после вакуумирования;
Psmin - минимальное давление в полости между верхней частью рабочей емкости и поверхностью жидкости (полость S).Evacuation consists in opening valve 3 and draining part of the control fluid through the die. As a certain amount of liquid expires, at the exit from the working cavity, equilibrium is established:
ΔP f = (P st + P smin ) -P a = 0, (2)
where ΔP f - pressure drop at the outlet of the metering hole of the die;
P a - atmospheric pressure;
P article - the hydraulic pressure of the liquid in the working tank after evacuation;
P smin - minimum pressure in the cavity between the upper part of the working tank and the surface of the liquid (cavity S).
О достижении равновесия можно судить по прекращению истечения жидкости из рабочей емкости при проведении слива. The achievement of equilibrium can be judged by the termination of the flow of fluid from the working tank during the discharge.
В состоянии равновесия, при отсутствии истечения, гравитационные силы, действующие на жидкость, компенсируются вязкостью жидкости. При возникновении незначительного роста давления в газовой полости S за счет натекания микропотока газа, на выходе отверстия фильеры возникает перепад давления, определяемый как:
ΔРф(t)=(Рст(t)+Ps(t))-Pa>0, (3)
где ΔРф(t) - текущее значение перепада давления на выходе из дозировочного отверстия фильеры;
Рст(t) - текущее значение гидравлического напора жидкости в рабочей емкости;
Ps(t) - текущее значение давления в полости S.In a state of equilibrium, in the absence of outflow, the gravitational forces acting on the fluid are compensated by the viscosity of the fluid. When there is a slight increase in pressure in the gas cavity S due to leakage of the gas microflow, a pressure drop arises at the outlet of the die plate, defined as:
? P f (t) = (P v (t) + P s (t )) - P a> 0, (3)
where ΔP f (t) is the current value of the pressure drop at the outlet of the metering hole of the die;
P article (t) is the current value of the hydraulic pressure of the liquid in the working tank;
P s (t) is the current pressure in the cavity S.
При возрастании значения ΔРф(t) до определенной величины ΔР*ф(t), из рабочей емкости происходит истечение жидкости.When the value of ΔP f (t) increases to a certain value of ΔP * f (t), liquid flows out of the working capacity.
При различных величинах микропотока, натекающего в полость S, можно получить:
- нулевое истечение (нулевой поток газа);
- капельное истечение (с постоянным, независящим от высоты столба жидкости расходом при постоянной величине микропотока газа, натекающего в полость S);
- струйное истечение (с переменным расходом, зависящим от высоты столба жидкости в рабочей емкости);
Капельное истечение жидкости устанавливается при выполнении в процессе натекания микропотока газа условия:
Ps(t)<Pa, (4)
Что достигается количеством отверстий равного диаметра в фильере 2. Диаметр отверстий определяется физическими свойствами жидкости (плотность, вязкость, поверхностное натяжение).For various values of the microflow flowing into the cavity S, one can obtain:
- zero outflow (zero gas flow);
- drip outflow (with a constant flow rate independent of the height of the liquid column at a constant value of the microflow of the gas flowing into the cavity S);
- jet outflow (with a variable flow rate, depending on the height of the liquid column in the working tank);
Drip liquid outflow is established when the following conditions are fulfilled during gas leakage:
P s (t) <P a , ( 4)
What is achieved by the number of holes of equal diameter in the die 2. The diameter of the holes is determined by the physical properties of the liquid (density, viscosity, surface tension).
При выполнении условия (4), во время натекания микропотока в полость S из рабочей емкости происходит истечение, причем, согласно закону сохранения энергии, выполняется:
dVж/dt=-dVг/dt, (5)
где dVж/dt - скорость изменения объема жидкости;
dVг/dt - скорость изменения объема газа;
а также
dPs/dt=-dРст/dt, (6)
то есть скорость увеличения статического напора равна скорости уменьшения гидравлического напора.When condition (4) is fulfilled, during the leakage of the microflow into the cavity S, an outflow occurs from the working tank, and, according to the law of energy conservation,
dV w / dt = -dV g / dt, (5)
where dV w / dt is the rate of change of fluid volume;
dV g / dt — rate of change of gas volume;
and
dP s / dt = -dP st / dt, (6)
that is, the rate of increase in static pressure is equal to the rate of decrease in hydraulic pressure.
При постоянстве величины потока газа, натекающего в полость S, и капельном истечении из рабочей емкости, изменение величины перепада давления на выходе из фильеры приобретает гармонический характер, причем масса капель и период T их формирования постоянны с высокой степенью точности:
ΔPф(t) = ΔP
где t - текущее время.With a constant value of the flow of gas flowing into the cavity S and drip out of the working container, the change in the pressure drop at the outlet of the die becomes harmonic, and the mass of the droplets and the period T of their formation are constant with a high degree of accuracy:
ΔP f (t) = ΔP
where t is the current time.
Работа по вытеснению жидкости из рабочей емкости натекающим газом определяется как:
где 
Vж - объем вытекшей жидкости.The work of displacing fluid from a working tank with leaking gas is defined as:
Where
V W - the volume of leaked fluid.
При этом перепад давления в полости S при истечении всей жидкости из рабочей емкости равен:
где ρ - плотность жидкости;
g - ускорение свободного падения.In this case, the pressure drop in the cavity S at the expiration of all the liquid from the working capacity is equal to:
where ρ is the density of the liquid;
g is the acceleration of gravity.
Величину потока газа, натекающего в рабочую емкость, тогда можно определить выражением:
Q = (ρghст•Vж)/tΣ, (Bт), (10)
где tΣ - время истечения всей жидкости из рабочей емкости.The value of the flow of gas flowing into the working capacity, then you can determine the expression:
Q = (ρgh st • V w ) / t Σ , (Wt), (10)
where t Σ is the time of expiration of all the liquid from the working tank.
При истечении одной капли величина потока газа, натекающего в рабочую емкость находится по формуле
Q=mк/Tк•hст/nк•g. (11)
Причем величину mк можно определить через массу всей контрольной жидкости и количеству капель в емкости, либо прямым взвешиванием (для повышения точности метода, при больших периодах истечения, возможно учитывать процессы испарения жидкости). Период истечения Т может определяться прямым замером времени между истечением капель, либо пересчетом, по времени истечения капель и их количеству.When one drop expires, the value of the gas flow flowing into the working capacity is found by the formula
Q = m k / T k • h st / n k • g. (eleven)
Moreover, the value of m k can be determined through the mass of the entire control liquid and the number of drops in the tank, or by direct weighing (to increase the accuracy of the method, for large periods of expiration, it is possible to take into account the processes of liquid evaporation). The period of the expiration of T can be determined by direct measurement of the time between the expiration of the drops, or by recounting, according to the time of the expiration of the drops and their number.
Примечание. При относительно больших величинах периода истечения капли - Тк, для повышения точности метода следует учитывать процессы испарения, для чего в формулу (11) вводится поправка δт, определяемая расчетным либо опытным путем для каждого случая (см. выражение (1)).Note. At relatively large values of the drop-out period — T k , to increase the accuracy of the method, the evaporation processes should be taken into account, for which a correction δ t is introduced into formula (11) , which is determined either by calculation or empirically for each case (see expression (1)).
Контроль собственного натекания - Qсн производится по формуле (1) путем выдержки системы в течение определенного времени после вакуумирования и определении периода истечения капли. В случае отсутствия истечения в течение значительного времени собственное натекание можно считать нулевым.Control of its own leakage - Q sn is carried out according to the formula (1) by holding the system for a certain time after evacuation and determining the period of the drop. If there is no outflow for a considerable time, the intrinsic leakage can be considered zero.
Непосредственное измерение микропотока газа начинается с подсоединения через переходник 8 источника контролируемого микропотока газа 9 и открытия вентиля 7 на штуцере 6. Микропоток газа вызывает повышение в полости S и, следовательно, истечение жидкости из контрольной емкости. После чего, например, с помощью секундомера, измеряется период истечения капли и по формуле (1) определяется величина суммарного потока - QΣ. Величина микропотока контролируемой течи - Qмп находится как разность суммарного потока - QΣ и величины собственного натекания системы - Qсн:
Qмп = QΣ-Qсн. (12)
Примечание. Величины зазоров обоих вентилей в открытом состоянии должны значительно превышать дроссельные характеристики контрольного отверстия в фильере и источника контролируемого микропотока газа.The direct measurement of the gas microflow begins by connecting the source of the controlled microflow 9 through the adapter 8 and opening the valve 7 on the nozzle 6. The gas microflow causes an increase in the cavity S and, consequently, the outflow of liquid from the control tank. After which, for example, with the help of a stopwatch, the period of the drop's expiration is measured and the value of the total flux, Q Σ, is determined by formula (1). The magnitude of the microflow of the controlled leak - Q mp is found as the difference between the total flow - Q Σ and the value of the system’s own leak - Q sn :
Q mp = Q Σ -Q sn . (12)
Note. The gaps of both valves in the open state should significantly exceed the throttle characteristics of the control hole in the die and the source of the controlled gas microflow.
Чувствительность метода, по предварительным оценкам, может составлять 7,7•10-11 Вт и лучше.The sensitivity of the method, according to preliminary estimates, can be 7.7 • 10 -11 W or better.
Следует отметить, что формула (1) справедлива для расчета величины микропотока, натекающего в полость S, в случае "нулевого" гидравлического сопротивления фильеры, которое, в свою очередь зависит от физических свойств жидкости и геометрических характеристик отверстия в фильере (диаметр, длина, шероховатость) и т.п. Данная проблема может быть решена двумя путями:
1) возможен подбор фильеры с гидравлическим сопротивлением, близким к нулю - подбирается отверстие с геометрическими характеристиками, максимально приближенными к критическим, при которых равновесное удержание жидкости после вакуумирования перестает выполняться;
2) определяется поправка на гидравлическое сопротивление фильеры - выполняется с помощью двух замеров потока одной контрольной течи с постоянной дроссельной характеристикой через две фильеры с различными геометрическими характеристиками при условии применения одной и той же жидкости, при неизменных внешних условиях.It should be noted that formula (1) is valid for calculating the magnitude of the microflow flowing into the cavity S in the case of "zero" hydraulic resistance of the die, which, in turn, depends on the physical properties of the fluid and the geometric characteristics of the hole in the die (diameter, length, roughness ) etc. This problem can be solved in two ways:
1) it is possible to select a die with hydraulic resistance close to zero - a hole is selected with geometric characteristics that are as close as possible to critical, in which the equilibrium liquid retention after evacuation ceases to be fulfilled;
2) the correction for the hydraulic resistance of the die is determined - it is performed using two measurements of the flow of one control leak with a constant throttle characteristic through two dies with different geometric characteristics, provided the same fluid is used, under constant external conditions.
Ожидаемая относительная погрешность измерения микропотока, при неизменных внешних условиях (температура, влажность) - менее 3-5%. The expected relative error in measuring the microflow, under constant external conditions (temperature, humidity), is less than 3-5%.
Характерным практическим примером применения заявляемых способа и устройства является проверка суммарной негерметичности заправленного блока хранения ксенона из состава системы коррекции КА SESAT, которая должна была производиться для подтверждения топливного бюджета космического аппарата по требованию Заказчика (EUTELSAT). Расчетная величина допускаемой негерметичности для указанной проверки составляла 20 мкВт. Проработка данного вопроса в НПО ПМ совместно с представителями фирмы EUTELSAT показала, что готовые методы решения данной задачи, не требующие значительных затрат и позволяющие произвести указанную проверку с требуемой точностью, представителям обеих сторон неизвестны. A typical practical example of the application of the proposed method and device is to check the total leakage of a charged xenon storage unit from the SESAT spacecraft correction system, which was to be carried out to confirm the fuel budget of the spacecraft at the request of the Customer (EUTELSAT). The estimated value of the permissible leakage for this test was 20 μW. The study of this issue at NPO PM together with representatives of EUTELSAT showed that ready-made methods for solving this problem that do not require significant costs and allow the specified verification to be performed with the required accuracy are unknown to both parties.
Предлагаемые устройство и способ измерения микропотока газа позволяют решать подобные задачи. The proposed device and method for measuring the gas microflow allow solving such problems.
Наряду с низкой стоимостью и простотой эксплуатации, заявляемые способ и устройство измерения микропотока газа имеют высокую чувствительность и точность. Диапазон измерения потоков газа у предлагаемого способа значительно шире, чем у известных аналогов. С его помощью возможно:
- точное определение дроссельных характеристик элементов различных пневмогидросхем;
- определение расхода микродвигателей;
- определение суммарной герметичности практически любых емкостей (как с применением вакуумных камер, так и без);
- тарировка контрольных течей;
- тарировка расходомеров, основанных на иных физических принципах, и т. п.Along with low cost and ease of operation, the inventive method and device for measuring the micro flow of gas have high sensitivity and accuracy. The range of measurement of gas flows from the proposed method is much wider than that of known analogues. With its help it is possible:
- accurate determination of the throttle characteristics of the elements of various pneumohydrocircuits;
- determination of micromotor consumption;
- determination of the total tightness of virtually any container (both with and without vacuum chambers);
- calibration of control leaks;
- calibration of flow meters based on other physical principles, etc.
Claims (2)
Q= (mк/Tк•hст/nк•g)+δт,
где Q - величина микропотока газа;
mк - масса капли;
Тк - период истечения капель;
hст - высота столба жидкости в сосуде;
nк - количество капель в пересчете на весь объем жидкости;
g - ускорение свободного падения;
δт - поправка на испарение жидкости.1. The method of measuring the gas microflow, which consists in displacing the flowing gas gas from the working tank through at least one control hole, and the magnitude of the gas flow flowing into the tank is determined by the amount of displaced fluid and its expiration time, characterized in that before displacing the liquid is balanced in the tank, evacuating the gas cavity of the working tank, the displaced liquid is fragmented into equilibrium droplets, the period of expiration of the droplets is determined, and the magnitude of the microflow of the gas flowing into capacity, calculated by the formula
Q = (m k / T k • h st / n k • g) + δ t ,
where Q is the magnitude of the gas microflow;
m to - the mass of the drop;
T to - the period of expiration of the drops;
h article - the height of the liquid column in the vessel;
n to - the number of drops in terms of the entire volume of liquid;
g is the acceleration of gravity;
δ t - correction for liquid evaporation.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000121004A RU2194262C2 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Method and device for measuring gas micro-flow |
| PCT/RU2001/000280 WO2002012852A1 (en) | 2000-08-04 | 2001-07-10 | Method for measuring a gaseous microflow and device for carrying out said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000121004A RU2194262C2 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Method and device for measuring gas micro-flow |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000121004A RU2000121004A (en) | 2002-08-20 |
| RU2194262C2 true RU2194262C2 (en) | 2002-12-10 |
Family
ID=20238906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000121004A RU2194262C2 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Method and device for measuring gas micro-flow |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2194262C2 (en) |
| WO (1) | WO2002012852A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103604574A (en) * | 2013-12-02 | 2014-02-26 | 滁州汽车与家电技术及装备研究院 | Aerostat air bag leakage detection system and method based on synchronous measurement data fusion |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4103537A (en) * | 1976-09-07 | 1978-08-01 | Rice Hydro Equipment Manufacturing | Means and method of hydrostatic testing |
| SU821987A1 (en) * | 1979-06-01 | 1981-04-15 | Karsavin Lev V | Flowmeter for determining leaks of articles |
| SU1095045A1 (en) * | 1982-08-25 | 1984-05-30 | Предприятие П/Я А-7179 | Method of testing articlesfor fluid-tightness |
| DE3725052A1 (en) * | 1987-07-29 | 1989-02-09 | Bayerische Motoren Werke Ag | Method and device for determining the amount of leakage air in injection valves |
| SU1597649A1 (en) * | 1988-08-19 | 1990-10-07 | Предприятие П/Я А-7179 | Method of testing articles for hermetic sealing |
| US5086644A (en) * | 1990-11-01 | 1992-02-11 | Environmental Protection Technology, Inc. | Ultra sensitive leak detection |
-
2000
- 2000-08-04 RU RU2000121004A patent/RU2194262C2/en not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-07-10 WO PCT/RU2001/000280 patent/WO2002012852A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002012852A1 (en) | 2002-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109724667B (en) | Method and system for detecting volume percentage of liquid in container and dispenser with system | |
| CN109708707B (en) | Gas flow measuring device and measuring method | |
| CN111044230A (en) | Table for determining the pressure-holding property pt of a pressure vessel or system | |
| WO2005030109A2 (en) | Regimen for the administration of rifamycin-class antibiotics | |
| RU2194262C2 (en) | Method and device for measuring gas micro-flow | |
| RU2344380C1 (en) | Method of measuring volume of liquid in closed reservoir | |
| CN205280291U (en) | Measurement device for small leakage quantity that lets out of hydraulic component | |
| CN103411724B (en) | A kind of measuring method of pressure of constant-volume quick inflation/deflation air cavity | |
| CN112213048A (en) | Aerostatics helium valve leakage quantity detection device | |
| RU2397453C1 (en) | Method of measuring volume of liquid in closed reservoir | |
| RU2007118117A (en) | METHOD FOR MEASURING OIL WELL PRODUCTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2118798C1 (en) | Method of calibration and checking of gas flowmeter and device intended for its realization | |
| RU164946U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PARAMETERS OF LOW-VISCOUS AND VISCOUS FLUIDS IN A PIPELINE | |
| RU2243536C1 (en) | Method of determining gas concentration in liquid | |
| RU2258916C2 (en) | Method for low-energy containment control and device for realization of said method | |
| CN104764500A (en) | Laser micro-flow metering instrument | |
| CN210375568U (en) | Gas flow detection device | |
| CN217505575U (en) | Rock stress sensitivity testing device | |
| EP1673597A2 (en) | Method and apparatus for determining the volume of a container through permeation measures | |
| RU2246704C1 (en) | Device for calibrating flow meters and liquid counters (versions) | |
| RU2426084C1 (en) | Device for generation of reference flows of probe gas and procedure for determination of reference flow of probe gas | |
| RU2488792C1 (en) | Product leakage measuring device | |
| SU1017974A1 (en) | Device for determination of poure distribution by sizes | |
| RU2488794C1 (en) | Product leakage measuring device | |
| JPS59188523A (en) | Microflowmeter injector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090805 |