RU2488792C1

RU2488792C1 - Product leakage measuring device

Info

Publication number: RU2488792C1
Application number: RU2011152022/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Быков; Юрий Николаевич Петроченко; Андрей Яковлевич Стерлин
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-07-27
Also published as: RU2011152022A

Abstract

FIELD: test equipment.

SUBSTANCE: device includes a bubble chamber, a drain tube, a standard capacity, temperature and pressure sensors of gas in the standard capacity, five shutoff valves, connection tubes, a regulated valve, a microphone, an amplifier, a comparator, a setting device for level of actuation voltage of the comparator, a double-throw switch, six electronic switches, a switchgear, a pulser, a calculator with four input memory registers, a pulse counter, two adders, two dividers, a trigger, two timers, four delay elements, three memory units, two comparison units, and a pressure difference setting unit.

EFFECT: improving the accuracy of determination of low gas leaks of tested products.

1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для измерения негерметичности изделий, работающих под избыточным давлением.The invention relates to testing equipment and can be used to measure leakage of products operating under overpressure.

Известны устройства контроля негерметичности, основанные на погружении изделий в ванну с индикаторной жидкостью и заполнением их испытательным газом под давлением. При этом индикаторная жидкость находится при комнатной температуре, либо нагрета, а пространство над ванной находится при атмосферном давлении, либо вакуумировано. О негерметичности судят по интенсивности появления пузырьков газа (ГОСТ 24054-80 Методы испытания на герметичность. Общие требования). Недостатком известных устройств является то, что они дают только качественный ответ на вопрос, герметично изделие или нет. Количественную оценку течи эти устройства не обеспечивают. Кроме того, для реализации этих устройств требуется специальный стенд с ванной.Known leakage control devices based on immersion of products in a bath with indicator fluid and filling them with test gas under pressure. In this case, the indicator liquid is at room temperature, either heated, and the space above the bath is at atmospheric pressure, or is evacuated. Leaks are judged by the intensity of the appearance of gas bubbles (GOST 24054-80 Leak test methods. General requirements). A disadvantage of the known devices is that they give only a qualitative answer to the question of whether the product is sealed or not. These devices do not provide a quantitative assessment of leaks. In addition, the implementation of these devices requires a special stand with a bathtub.

Известны устройства контроля негерметичности, основанные на использовании пузырьковой камеры и подачи в нее через дренажную трубку испытательного газа, поступающего из контрольной камеры, в которую помещено испытуемое изделие, находящееся под избыточным давлением. О негерметичности судят по интенсивности появления пузырьков газа в пузырьковой камере после стабилизации системы (ГОСТ 24054-80). Недостаток устройства состоит в отсутствии возможности количественной оценки величины течи.Known leakage control devices based on the use of a bubble chamber and supplying it through a drainage tube of test gas coming from a control chamber into which the test article is placed under pressure. Leaks are judged by the intensity of the appearance of gas bubbles in the bubble chamber after stabilization of the system (GOST 24054-80). The disadvantage of this device is the inability to quantify the magnitude of the leak.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, описанное в патенте РФ №2261422, G01M 3/06, 2005г.«Способ контроля герметичности изделий и устройство для его реализации (варианты)». Устройство содержит пузырьковую камеру с жидкостью и дренажную трубку, один конец которой соединен с изделием, а другой опущен в жидкость. В указанном патенте предполагается, что изделие через посредство запорной арматуры подключается к источнику испытательного газа, а само изделие находится в испытательной камере, связанной с пузырьковой камерой посредством дренажной трубки, причем испытательная камера до начала испытаний соединяется с атмосферой. Конец дренажной трубки, опущенный в жидкость, имеет плоский торец, перпендикулярный оси трубки, при этом конец трубки изогнут так, что его торец расположен под фиксированным углом 0≤α≤90° к поверхности жидкости и опущен в жидкость на глубину, которая превышает более чем в 10 раз диаметр пузырьков газа, формируемых с помощью трубки. Количественная оценка течи в приведенном прототипе основывается на том, что из дренажной трубки, имеющей заданные геометрические параметры и фиксированное положение в пузырьковой камере, при истечении образуются пузырьки газа постоянного «калиброванного» объема, подсчет которых в единицу времени определяет объемную величину утечки.Closest to the proposed invention is the device described in the patent of Russian Federation No. 2261422, G01M 3/06, 2005. "Method for monitoring the tightness of products and a device for its implementation (options)". The device contains a bubble chamber with liquid and a drainage tube, one end of which is connected to the product, and the other is lowered into the liquid. The said patent assumes that the product is connected to the source of test gas through shutoff valves, and the product is located in the test chamber connected to the bubble chamber by means of a drainage tube, and the test chamber is connected to the atmosphere before the test starts. The end of the drainage tube, lowered into the liquid, has a flat end perpendicular to the axis of the tube, while the end of the tube is bent so that its end is located at a fixed angle of 0≤α≤90 ° to the surface of the fluid and is lowered into the fluid to a depth that exceeds more than 10 times the diameter of gas bubbles formed using a tube. A quantitative assessment of the leak in the given prototype is based on the fact that from a drainage tube having predetermined geometric parameters and a fixed position in the bubble chamber, gas bubbles of constant “calibrated” volume are formed upon expiration, counting them per unit time determines the volumetric amount of leakage.

Недостатком прототипа в силу ряда нижеприводимых причин является невысокая точность определения утечки. К этим недостаткам следует отнести:The disadvantage of the prototype due to a number of the following reasons is the low accuracy of leak detection. These disadvantages include:

1) Объемный расход газа, определяемый известным устройством, не является однозначной характеристикой величины течи испытываемого изделия, т.к. объем пузырьков газа, образующихся в пузырьковой камере, зависит не только от конструкции и расположения дренажной трубки, но и от свойств среды, в которой формируются пузырьки. К таким свойствам относятся плотность, вязкость, коэффициент поверхностного натяжения жидкости, а также давление атмосферы, действующее на жидкость.1) The volumetric flow rate of gas determined by the known device is not an unambiguous characteristic of the leakage rate of the test product, because the volume of gas bubbles formed in the bubble chamber depends not only on the design and location of the drainage tube, but also on the properties of the medium in which the bubbles form. Such properties include density, viscosity, surface tension coefficient of a liquid, and atmospheric pressure acting on a liquid.

2) Получение зависимостей, позволяющих определять объемы калиброванных пузырьков газа по наружным и внутренним диаметрам и по углу расположения плоскости торца дренажной трубки, связано с проведением обширных градуировочных работ, которые должны выполняться в одинаковых условиях окружающей среды, например, по давлению и температуре. К факторам, влияющим на результаты градуировки, могут быть отнесены также сила земного притяжения (зависимость от географического места проведения градуировочных работ), химический состав жидкости, заливаемой в пузырьковую камеру, материал дренажной трубки и т.п..2) Obtaining dependences that allow us to determine the volumes of calibrated gas bubbles by the outer and inner diameters and by the angle of the plane of the end face of the drainage tube is associated with extensive calibration work that must be performed under the same environmental conditions, for example, pressure and temperature. Factors affecting the calibration results can also include gravity (depending on the geographical location of the calibration work), the chemical composition of the liquid poured into the bubble chamber, the material of the drainage tube, etc.

3) Каждый процесс измерения при помощи градуированной дренажной трубки с количественной оценкой негерметичности испытываемого изделия должен проводиться в условиях, идентичных процессу градуировки как по свойствам жидкости в пузырьковой камере, так и по условиям окружающей среды.3) Each measurement process using a graduated drainage tube with a quantitative assessment of the leakage of the tested product should be carried out under conditions identical to the calibration process both in terms of the properties of the liquid in the bubble chamber and environmental conditions.

4) В прототипе отсутствуют средства точного подсчета пузырьков и времени, за которое проводится этот отсчет.4) In the prototype there are no means of accurate counting of bubbles and the time for which this counting is carried out.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения утечек газа из испытываемого изделия за счет организации калибровки массы пузырьков перед каждым измерением негерметичности, а также создания технических средств точного определения интервала времени между соседними пузырьками.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining gas leaks from the test product by organizing the calibration of the mass of bubbles before each measurement of leakage, as well as the creation of technical means for accurately determining the time interval between adjacent bubbles.

Технический результат обеспечивается тем, что в устройстве, содержащем пузырьковую камеру с жидкостью и дренажную трубку, входной конец которой через первый запорный вентиль и первую трубку соединен с испытательной камерой, с расположенным в ней испытуемым изделием под давлением, задаваемым через второй запорный вентиль и вторую трубку от источника испытательного газа, третий запорный вентиль соединяет испытательную камеру с атмосферой, выходной конец дренажной трубки опущен под уровень жидкости в пузырьковой камере на расстояние, более чем в 10 раз превышающее диаметр пузырьков газа. При этом в устройство дополнительно введены эталонная емкость, два запорных вентиля, один регулируемый вентиль, две трубки, соединяющие эталонную емкость с источником испытательного газа и с входным концом дренажной трубки, микрофон, усилитель, компаратор, задатчик уровня напряжения срабатывания компаратора, перекидной ключ, шесть электронных ключей, переключатель, вычислитель с четырьмя входными регистрами памяти, счетчик импульсов, два сумматора, два делителя, триггер, два таймера, четыре элемента задержки, три блока памяти, два блока сравнения, блок уставки разности давлений, датчик давления и датчик температуры, при этом эталонная емкость через третью трубку, регулируемый вентиль и четвертый запорный вентиль соединена с входным концом дренажной трубки, через четвертую трубку и пятый запорный вентиль эталонная емкость соединена с источником испытательного газа, микрофон прикреплен к внешней поверхности стенки пузырьковой камеры и звукоизолирован вместе с ней от внешних источников звука, выход микрофона подключен к входу усилителя, выход усилителя соединен с первым входом компаратора, второй вход компаратора связан с выходом задатчика уровня напряжения срабатывания компаратора, выход компаратора соединен с входом перекидного ключа, первый выход перекидного ключа соединен с входом первого электронного ключа, выход первого электронного ключа соединен с входом счетчика импульсов и первым управляющим входом переключателя, управляющий вход первого электронного ключа также как и второй управляющий вход переключателя и управляющий вход вычислителя соединены с выходом первого блока сравнения, выход счетчика импульсов соединен с прямым входом первого сумматора, на инверсный вход которого подана единица, выход первого сумматора подан на первый вход первого делителя, второй вход первого делителя связан с выходом вычислителя, выход первого делителя соединен с входом первого блока памяти, управляющий вход блока памяти и вход «сброс» счетчика через первый и второй элементы задержки подключены к выходу первого блока сравнения, выход первого блока памяти связан со вторым входом второго делителя, выход переключателя соединен с управляющими входами второго и третьего электронных ключей, а также с входом импульсатора, информационные входы второго и третьего электронных ключей соответственно соединены с датчиками температуры и давления, находящимися в эталонной емкости, выходы указанных ключей связаны с входами первого и второго регистров памяти вычислителя, выход импульсатора подключен к управляющим входам четвертого и пятого электронных ключей, информационные входы которых соответственно соединены с выходами датчиков давления и температуры, выходы этих ключей связаны с входами третьего и четвертого регистров памяти вычислителя, выходы третьего и пятого электронных ключей, кроме того, соединены с инверсным и прямым входами второго сумматора, выход второго сумматора подан на первый вход первого блока сравнения, второй вход этого блока соединен с выходом блока уставки разности давлений, второй выход перекидного ключа соединен с входом триггера, прямой выход триггера соединен с входом «пуск» первого таймера и входом «стоп» второго таймера, инверсный выход триггера соединен с входом «стоп» первого таймера и входом «пуск» второго таймера, выход первого таймера связан с входом второго блока памяти, выход второго таймера связан с входом третьего блока памяти, входы «стоп» каждого таймера соединены с управляющими входами соответствующих им второго и третьего блоков памяти, а также через третий и четвертый элементы задержки, с входами «сброс» этих таймеров, выходы второго и третьего блоков памяти соединены с входами второго блока сравнения, выход второго блока сравнения связан с управляющим входом шестого электронного ключа, информационный вход которого соединен с выходом второго блока памяти, выход этого ключа подключен к первому входу второго делителя, выход которого является выходом устройства.The technical result is ensured by the fact that in a device containing a bubble chamber with liquid and a drainage tube, the inlet end of which is connected through the first shutoff valve and the first tube to the test chamber, with the test article located therein, set through the second shutoff valve and the second tube from the source of the test gas, a third shut-off valve connects the test chamber to the atmosphere, the outlet end of the drainage tube is lowered to a distance below the liquid level in the bubble chamber, more less than 10 times the diameter of the gas bubbles. At the same time, a reference capacitance, two shut-off valves, one adjustable valve, two tubes connecting the reference capacitance to the test gas source and the inlet end of the drainage tube, a microphone, an amplifier, a comparator, a comparator operating voltage level adjuster, a cross over key, six are introduced into the device electronic keys, switch, calculator with four input memory registers, pulse counter, two adders, two dividers, trigger, two timers, four delay elements, three memory blocks, two blocks of comparison, a pressure difference setting unit, a pressure sensor and a temperature sensor, wherein the reference capacitance is connected to the inlet end of the drainage tube through a third tube, an adjustable valve and a fourth shutoff valve, the reference capacitance is connected to a test gas source through a fourth tube and a fifth shutoff valve, a microphone attached to the outer surface of the wall of the bubble chamber and soundproofed with it from external sound sources, the microphone output is connected to the input of the amplifier, the output of the amplifier is connected to the first m of the comparator input, the second input of the comparator is connected to the output of the comparator operating voltage level adjuster, the comparator output is connected to the input of the cross over key, the first output of the cross over key is connected to the input of the first electronic key, the output of the first electronic key is connected to the pulse counter input and the first control input of the switch, the control input of the first electronic key as well as the second control input of the switch and the control input of the calculator are connected to the output of the first comparison unit, the output the pulse counter is connected to the direct input of the first adder, the unit of which is inverted, the output of the first adder is fed to the first input of the first divider, the second input of the first divider is connected to the output of the calculator, the output of the first divider is connected to the input of the first memory block, the control input of the memory unit and the counter reset input through the first and second delay elements is connected to the output of the first comparison unit, the output of the first memory unit is connected to the second input of the second divider, the output of the switch is connected to the control with the inputs of the second and third electronic keys, as well as with the input of the pulse generator, the information inputs of the second and third electronic keys are respectively connected to temperature and pressure sensors located in the reference capacitance, the outputs of these keys are connected to the inputs of the first and second registers of the computer memory, the pulse output is connected to the control inputs of the fourth and fifth electronic keys, the information inputs of which are respectively connected to the outputs of the pressure and temperature sensors, the outputs of these communication keys with the inputs of the third and fourth registers of the computer memory, the outputs of the third and fifth electronic keys are, in addition, connected to the inverse and direct inputs of the second adder, the output of the second adder is fed to the first input of the first comparison unit, the second input of this block is connected to the output of the difference set point pressures, the second output of the flip key is connected to the trigger input, the direct output of the trigger is connected to the “start” input of the first timer and the “stop” input of the second timer, the inverse trigger output is connected to the “stop” input of the first measure and the “start” input of the second timer, the output of the first timer is connected to the input of the second memory block, the output of the second timer is connected to the input of the third memory block, the “stop” inputs of each timer are connected to the control inputs of the corresponding second and third memory blocks, and also through the third and fourth delay elements, with reset inputs of these timers, the outputs of the second and third memory blocks are connected to the inputs of the second comparison unit, the output of the second comparison unit is connected to the control input of the sixth electronic key, information the input of which is connected to the output of the second memory block, the output of this key is connected to the first input of the second divider, the output of which is the output of the device.

На фигуре приведена схема предлагаемого устройства измерения негерметичности изделий. Устройство состоит из пузырьковой камеры 1 с жидкостью, в которую опущена дренажная трубка 2 на глубину, более чем в 10 раз превышающую диаметр пузырьков газа. К входному концу дренажной трубки подсоединены первый запорный вентиль 3 и первая трубка 4, которая соединена с испытательной камерой 5, с расположенным в ней испытуемым изделием 6. В изделие 6 подается испытательный газ от источника питания через второй запорный вентиль 7 и вторую трубку 8. Третий запорный вентиль 9 соединяет испытательную камеру 5 с атмосферой. На внешней поверхности стенки пузырьковой камеры вблизи конца дренажной трубки 2 прикреплен микрофон 10, звукоизолированный вместе со стенками пузырьковой камеры от внешних звуковых воздействий слоем изоляции 11. Выход микрофона 10 соединен со входом усилителя 12. Эталонная емкость 13 через третью трубку 14, регулируемый вентиль 15 и четвертый запорный вентиль 16 соединена с входным концом дренажной трубки 2. Через четвертую трубку 17 и пятый запорный вентиль 18 эталонная емкость 13 соединена с источником испытательного газа. Выход усилителя 12 соединен с первым входом компаратора 19. Второй вход компаратора 19 связан с выходом задатчика 20 уровня напряжения срабатывания компаратора. Выход компаратора 19 соединен с входом перекидного ключа 21. Первый выход перекидного ключа 21 соединен с входом первого электронного ключа 22. Выход первого электронного ключа 22 соединен с входом счетчика импульсов 23 и первым управляющим входом переключателя 24. Управляющий вход первого электронного ключа 22 также, как и второй управляющий вход переключателя 24 и управляющий вход вычислителя 25 соединены с выходом первого блока сравнения 26. Вход «сброс» счетчика 23 через первый элемент задержки 27 также соединен с выходом блока 26. Выход счетчика импульсов 23 соединен с прямым входом первого сумматора 28, на инверсный вход которого подана единица. Выход первого сумматора 28 подан на первый вход первого делителя 29. Второй вход первого делителя 29 связан с выходом вычислителя 25. Выход первого делителя 29 соединен с входом первого блока памяти 30, управляющий вход которого через второй элемент задержки 31 подключен к выходу первого блока сравнения 26. Выход первого блока памяти 30 связан со вторым входом второго делителя 32. Выход переключателя 24 соединен с управляющими входами второго 33 и третьего 34 электронных ключей, а также с входом импульсатора 35. Информационные входы второго и третьего электронных ключей соответственно соединены с датчиками температуры 36 и давления 37, находящимися в эталонной емкости 13. Выходы указанных ключей связаны с входами первого «а» и второго «b» регистров памяти вычислителя 25. Выход импульсатора 35 подключен к управляющим входам четвертого 38 и пятого 39 электронных ключей, информационные входы которых соответственно соединены с выходами датчиков температуры 36 и давления 37. Выходы ключей 38,39 связаны с входами третьего «с» и четвертого «d» регистров памяти вычислителя 25. Выходы третьего 34 и пятого 39 электронных ключей, кроме того, соединены с инверсным и прямым входами второго сумматора 40. Выход второго сумматора подан на первый вход первого блока сравнения 26. Второй вход блока 26 соединен с выходом блока 41 уставки разности давлений. Второй выход перекидного ключа 21 соединен с входом триггера 42. Прямой выход триггера 42 соединен с входом «пуск» первого таймера 43 и входом «стоп» второго таймера 44. Инверсный выход триггера 42 соединен с входом «стоп» первого таймера 43 и входом «пуск» второго таймера 44. Выход первого таймера 43 связан с входом второго блока памяти 45. Выход второго таймера 44 связан с входом третьего блока памяти 46. Входы «стоп» таймеров 43, 44 соединены с управляющими входами соответствующих им второго 45 и третьего 46 блоков памяти, а также через третий и четвертый элементы задержки 47, 48 с входами «сброс» этих таймеров. Выходы второго 45 и третьего 46 блоков памяти соединены с входами второго блока сравнения 49. Выход второго блока сравнения 49 связан с управляющим входом шестого электронного ключа 50, информационный вход которого соединен с выходом второго блока памяти 45. Выход ключа 50 подключен к первому входу второго делителя 32, выход которого является выходом устройства.The figure shows a diagram of the proposed device for measuring leakage of products. The device consists of a bubble chamber 1 with a liquid into which the drainage tube 2 is lowered to a depth of more than 10 times the diameter of the gas bubbles. The first shutoff valve 3 and the first tube 4 are connected to the inlet end of the drainage tube, which is connected to the test chamber 5, with the test article 6 located in it. The test gas is supplied to the product 6 from the power source through the second shutoff valve 7 and the second tube 8. Third a shutoff valve 9 connects the test chamber 5 to the atmosphere. A microphone 10 is attached to the outer surface of the wall of the bubble chamber near the end of the drainage tube 2, soundproofed together with the walls of the bubble chamber from external sound effects by an insulation layer 11. The output of the microphone 10 is connected to the input of the amplifier 12. The reference capacitance 13 through the third tube 14, an adjustable valve 15 and a fourth shutoff valve 16 is connected to the inlet end of the drainage tube 2. Through a fourth tubing 17 and a fifth shutoff valve 18, a reference container 13 is connected to a test gas source. The output of the amplifier 12 is connected to the first input of the comparator 19. The second input of the comparator 19 is connected to the output of the setter 20 of the comparator operating voltage level. The output of the comparator 19 is connected to the input of the flip key 21. The first output of the flip key 21 is connected to the input of the first electronic key 22. The output of the first electronic key 22 is connected to the input of the pulse counter 23 and the first control input of the switch 24. The control input of the first electronic key 22 is also and the second control input of the switch 24 and the control input of the calculator 25 are connected to the output of the first comparison unit 26. The input "reset" of the counter 23 through the first delay element 27 is also connected to the output of the block 26. The output of the counter mpulsov 23 is connected to the direct input of the first adder 28 is inverted at the input of which is fed unit. The output of the first adder 28 is fed to the first input of the first divider 29. The second input of the first divider 29 is connected to the output of the calculator 25. The output of the first divider 29 is connected to the input of the first memory unit 30, the control input of which is connected to the output of the first comparison unit 26 through the second delay element 31 The output of the first memory block 30 is connected with the second input of the second divider 32. The output of the switch 24 is connected to the control inputs of the second 33 and third 34 electronic keys, as well as to the input of the pulse 35. Information inputs of the second and third e electronic keys are respectively connected to temperature sensors 36 and pressure 37 located in the reference capacitance 13. The outputs of these keys are connected to the inputs of the first "a" and second "b" of the memory registers of the calculator 25. The output of the pulse generator 35 is connected to the control inputs of the fourth 38 and fifth 39 electronic keys, the information inputs of which are respectively connected to the outputs of the temperature sensors 36 and pressure 37. The outputs of the keys 38.39 are connected to the inputs of the third "c" and fourth "d" of the memory registers of the calculator 25. The outputs of the third 34 and fifth 39 electrons keys furthermore connected with an inverted and a direct input of the second adder 40. The output of the second adder supplied to the first input of the first comparator 26. The second input unit 26 connected to the output unit 41 the pressure difference setpoint. The second output of the flip key 21 is connected to the input of the trigger 42. The direct output of the trigger 42 is connected to the start input of the first timer 43 and the stop input of the second timer 44. The inverse output of the trigger 42 is connected to the stop input of the first timer 43 and the start input "The second timer 44. The output of the first timer 43 is connected to the input of the second memory block 45. The output of the second timer 44 is connected to the input of the third memory block 46. The stop inputs of the timers 43, 44 are connected to the control inputs of the corresponding second 45 and third 46 memory blocks as well as through the third and fourth delay elements 47, 48 with reset inputs for these timers. The outputs of the second 45 and third 46 memory blocks are connected to the inputs of the second comparison block 49. The output of the second comparison block 49 is connected to the control input of the sixth electronic key 50, the information input of which is connected to the output of the second memory block 45. The output of the key 50 is connected to the first input of the second divider 32, the output of which is the output of the device.

Работа устройства состоит из двух этапов. На первом этапе производится калибровка пузырьков по массе газа в них содержащихся. Для этого запорный вентиль 3 закрыт, вентиль 9 открыт, вентиль 7 закрыт.Вентиль 18 открывается для заполнения эталонной емкости 13 испытательным газом до заданного уровня давления, а затем закрывается. Газ в этот отрезок времени, натекает в эталонную емкость через трубку 17. Перекидной ключ 21 ставится в положение соединения выхода компаратора 19 с входом первого электронного ключа 22. Ключ 22 находится в нормально замкнутом состоянии. Регулируемый дроссель 15 предварительно ставится в положение, обеспечивающее пузырьковый режим истечения газа из дренажной трубки 2. После проведения указанных предварительных операций открывают запорный вентиль 16 и по трубке 14 через вентили 15, 16 газ поступает на вход в дренажную трубку 2 и в виде пузырьков выходит с ее выходного конца. В момент отрыва пузырьков от выхода дренажной трубки 2 возникает звук, который фиксируется микрофоном 10. Выходной сигнал микрофона усиливается усилителем 12 и подается на первый вход компаратора 19. На другой вход компаратора 19 подан уровень напряжения срабатывания компаратора от задатчика 20. При изменении напряжения на выходе усилителя 12 на величину большую, чем задана задатчиком, компаратор срабатывает и выдает электрический импульс, который определяет момент прохождения пузырька газа. С выхода компаратора 19 через перекидной ключ 21 и нормально замкнутый первый электронный ключ 22 импульс поступает на вход счетчика 23 и первый вход переключателя 24. Счетчик 23 начинает счет импульсов. Переключатель 24 по первому пришедшему импульсу со своего выхода выдает постоянный сигнал на управляющие входы второго и третьего нормально разомкнутых электронных ключей 33, 34. Эти ключи замыкаются и передают информацию о температуре и давлении с выходов датчиков 36, 37, расположенных в эталонной емкости, в первый «а» и второй «b» регистры памяти вычислителя 25. Через указанные входы вычислителя на него поступает текущая информация от датчиков температуры и давления. Кроме того постоянный сигнал с выхода переключателя 24 поступает на вход импульсатора 35, который преобразует этот постоянный сигнал в импульсный. Импульсный сигнал с выхода импульсатора 35 поступает на управляющие входы четвертого и пятого нормально разомкнутых электронных ключей 38, 39. Во время существования этого импульсного сигнала ключи 38, 39 замкнуты и соединяют выходы датчиков температуры и давления 36,37 с входами третьего «с» и четвертого «d» регистров памяти вычислителя 25. Тем самым запоминаются начальные значения температуры и давления газа в эталонной емкости на этапе калибровки пузырей.The operation of the device consists of two stages. At the first stage, the bubbles are calibrated by the mass of gas contained in them. To do this, the shut-off valve 3 is closed, the valve 9 is open, the valve 7 is closed. The valve 18 is opened to fill the reference tank 13 with test gas to a predetermined pressure level, and then closes. Gas in this period of time flows into the reference tank through the tube 17. The flip key 21 is placed in the position of the output connection of the comparator 19 with the input of the first electronic key 22. The key 22 is in a normally closed state. The adjustable throttle 15 is preliminarily placed in a position that provides a bubble mode of gas outflow from the drainage tube 2. After carrying out these preliminary operations, the shutoff valve 16 is opened and through the valves 14 through the valves 15, 16 gas enters the inlet of the drainage tube 2 and exits in the form of bubbles her exit end. At the moment of separation of the bubbles from the output of the drainage tube 2, a sound arises which is recorded by the microphone 10. The output signal of the microphone is amplified by an amplifier 12 and fed to the first input of the comparator 19. The voltage of the comparator from the setter 20 is applied to the other input of the comparator 19. When the output voltage changes amplifier 12 by an amount greater than that specified by the master, the comparator is activated and generates an electrical impulse that determines the moment of passage of the gas bubble. From the output of the comparator 19 through the rocker switch 21 and the normally closed first electronic key 22, the pulse is fed to the input of the counter 23 and the first input of the switch 24. The counter 23 starts the pulse count. The switch 24 on the first incoming pulse from its output provides a constant signal to the control inputs of the second and third normally open electronic keys 33, 34. These keys are closed and transmit information about temperature and pressure from the outputs of the sensors 36, 37 located in the reference capacitance to the first “A” and second “b” are the memory registers of the calculator 25. Through the indicated inputs of the calculator, current information from temperature and pressure sensors is supplied to it. In addition, a constant signal from the output of the switch 24 is fed to the input of the pulser 35, which converts this constant signal into a pulse. The pulse signal from the output of the pulsator 35 is fed to the control inputs of the fourth and fifth normally open electronic keys 38, 39. During the existence of this pulse signal, the keys 38, 39 are closed and connect the outputs of the temperature and pressure sensors 36.37 with the inputs of the third “c” and fourth "D" of the memory registers of the calculator 25. Thus, the initial values of the temperature and pressure of the gas in the reference capacity at the stage of calibration of the bubbles are stored.

По мере истечения газа из эталонной емкости 13 давление в ней падает и изменяется температура. Эти изменения измеряются датчиками температуры и давления 36, 37 и через замкнутые электронные ключи 33, 34 непрерывно поступают на входы первого «а» и второго «b» регистров памяти вычислителя 25. Количество пузырьков, выходящих из дренажной трубки, подсчитывается счетчиком 23. На прямом входе второго сумматора 40 за счет импульсного замыкания пятого электронного ключа 39 запоминается величина давления газа в эталонной емкости в начале этапа калибровки. Т.к. третий электронный ключ 34 замкнут постоянным сигналом с выхода переключателя 24, то на инверсный вход сумматора 40 поступает текущее значение давления в эталонной емкости, измеряемое датчиком давления 37. Образующаяся разность давления с выхода сумматора 40 поступает на один из входов первого блока сравнения 26. На второй вход блока сравнения 26 с блока уставки разности давлений 41 подается сигнал уставки давления ΔР, выбранный из условий минимизации погрешности измерения падения давления в эталонной емкости. Как только сигнал разности давлений с выхода второго сумматора 40 сравняется с величиной сигнала АР с блока уставки разности давлений 41, первый блок сравнения 26 вырабатывает управляющий сигнал, который поступает на первый электронный ключ 22 и размыкает его. Счетчик 23 останавливает счет импульсов, соответствующих числу образовавшихся пузырьков газа, и через некоторое время, задаваемое первым элементом задержки 27, сбрасывается. Этот же сигнал приходит на второй вход переключателя 24 и обнуляет его выходной сигнал. В результате этого электронные ключи 33, 34 размыкаются. На первом и втором регистрах памяти вычислителя 25 фиксируются величины температуры и давления в эталонной емкости в конце этапа калибровки. Кроме того сигнал с выхода первого блока сравнения 26 поступает на управляющий вход вычислителя 25, чем инициирует вычисление массы газа, утекшего из эталонной емкости, по записанным в начале и конце этапа калибровки величинам температуры, давления и известному объему эталонной емкости. Расчет производится по термодинамическим формулам.As the gas flows from the reference tank 13, the pressure in it drops and the temperature changes. These changes are measured by temperature and pressure sensors 36, 37 and through closed electronic keys 33, 34 are continuously fed to the inputs of the first "a" and second "b" of the memory registers of the calculator 25. The number of bubbles leaving the drainage tube is counted by a counter 23. On the direct the input of the second adder 40 due to the pulse closure of the fifth electronic key 39 is stored the gas pressure in the reference capacitance at the beginning of the calibration stage. Because the third electronic key 34 is closed by a constant signal from the output of the switch 24, then the inverse input of the adder 40 receives the current pressure value in the reference capacitance measured by the pressure sensor 37. The resulting pressure difference from the output of the adder 40 is supplied to one of the inputs of the first comparison unit 26. To the second the input of the comparison unit 26 from the set point of the pressure difference 41 sends a signal of the pressure setting ΔP, selected from the conditions of minimizing the error in measuring the pressure drop in the reference tank. As soon as the signal of the pressure difference from the output of the second adder 40 is equal to the value of the signal AP from the set point of the pressure difference 41, the first comparison unit 26 generates a control signal that is supplied to the first electronic key 22 and opens it. The counter 23 stops the count of pulses corresponding to the number of gas bubbles formed, and after some time, set by the first delay element 27, is reset. The same signal comes to the second input of the switch 24 and resets its output signal. As a result, the electronic keys 33, 34 are opened. The first and second memory registers of the calculator 25 records the temperature and pressure in the reference capacitance at the end of the calibration stage. In addition, the signal from the output of the first comparison unit 26 is fed to the control input of the calculator 25, which initiates the calculation of the mass of gas leaked from the reference tank using the temperature, pressure, and known volume of the reference tank recorded at the beginning and end of the calibration stage. The calculation is made according to thermodynamic formulas.

Результат расчета массы утекшего газа в качестве делимого поступает на один из входов первого делителя 29. На другой вход этого делителя через сумматор 28 поступает информация о количестве интервалов между пузырями, подсчитанными счетчиком 23. Для этого сумматор 28 из числа пузырей, насчитанных счетчиком, вычитает единицу. На делителе 29 производится операция деления массы утекшего газа на число полученных интервалов, в результате чего определяется масса газа в одном пузырьке. С выхода делителя 29 сигнал поступает на вход первого блока памяти 30. Запись в этот блок информации о массе пузыря выполняется с некоторой задержкой, необходимой для проведения указанных вычислений. Задержка обеспечивается вторым элементом задержки 31, который получает входной сигнал с выхода первого блока сравнения 26. На этом этап калибровки пузырьков заканчивается.The result of calculating the mass of leaked gas as a dividend is fed to one of the inputs of the first divider 29. The information on the number of intervals between the bubbles counted by the counter 23 is received to the other input of the divider through the adder 28. For this, the adder 28 subtracts one from the number of bubbles counted by the counter . On the divider 29, the operation of dividing the mass of leaked gas by the number of intervals obtained is performed, as a result of which the mass of gas in one bubble is determined. From the output of the divider 29, the signal is fed to the input of the first block of memory 30. Writing into this block information about the mass of the bubble is performed with some delay necessary for performing these calculations. The delay is provided by the second delay element 31, which receives the input signal from the output of the first comparison unit 26. At this stage, the calibration of the bubbles ends.

На втором этапе, зная массу пузырька, хранящуюся в первом блоке памяти 29, количественно определяют негерметичность изделия (величину течи). Для этого делают следующие предварительные операции. Запорный вентиль 16 закрывают. Вентиль 7 открывают и подают испытательный газ в испытуемое изделие. Вентиль 3 открывают. Вентиль 9 закрывают. Перекидной ключ 21 ставят в положение соединения выхода компаратора 19 с входом триггера 42. При открытых вентилях 3, 7 и закрытых вентилях 9, 16 газ в случае негерметичности изделия 6 поступает в испытательную камеру 5, а из нее по трубке 4 через вентиль 3 в дренажную трубку 2. На выходе дренажной трубки 2 начинается пузырьковый режим истечения, который микрофоном 10, усилителем 12 и компаратором 19 идентифицируется как последовательность электрических импульсов. Эти импульсы поступают на вход триггера 42. С прямого выхода триггера 42 идут нечетные импульсы, с инверсного - четные. Нечетные импульсы поступают на вход «пуск» первого таймера 43 и на вход «стоп» второго таймера 44. Четные импульсы поступают на вход «стоп» таймера 43 и на вход «пуск» таймера 44. С выхода таймера 43 информация о промежутке времени между нечетными и четными импульсами, получаемая таймером 43, записывается во второй блок памяти 45. Информация о промежутке времени между четными и нечетными импульсами, получаемая таймером 44, записывается в третий блок памяти 46. Через некоторое время, заданное элементами задержки 47, 48 после получения соответствующих сигналов «стоп», таймеры 43, 44 поочередно сбрасываются.At the second stage, knowing the mass of the bubble stored in the first memory unit 29, the leakage of the product (leak rate) is quantified. To do this, do the following preliminary operations. The shutoff valve 16 is closed. Valve 7 is opened and test gas is supplied to the test article. Valve 3 is opened. Valve 9 is closed. The flip key 21 is put in the position of connection of the output of the comparator 19 with the input of the trigger 42. With open valves 3, 7 and closed valves 9, 16 gas in case of leakage of the product 6 enters the test chamber 5, and from it through the pipe 4 through the valve 3 into the drain tube 2. At the outlet of the drainage tube 2, a bubble outflow mode begins, which is identified by a microphone 10, amplifier 12, and comparator 19 as a sequence of electrical pulses. These pulses are fed to the input of trigger 42. Odd pulses go from the direct output of trigger 42, and even pulses from the inverse. The odd pulses go to the start input of the first timer 43 and to the stop input of the second timer 44. The even pulses go to the stop input of the timer 43 and to the start input of the timer 44. From the output of timer 43, information about the time interval between the odd and even pulses received by the timer 43, is recorded in the second memory block 45. Information about the time interval between the even and odd pulses received by the timer 44 is recorded in the third memory block 46. After some time, specified by the delay elements 47, 48 after receiving the corresponding ignalov "stop", the timers 43, 44 are alternately reset.

Сигналы с выходов блоков памяти 45, 46 поступают на вход второго блока сравнения 49. До тех пор пока не установится стабильный режим истечения испытательного газа через дренажную трубку, интервалы между следующими один за другим пузырьками будут не одинаковые и таймеры 43, 44 будут определять разное время. Поэтому на входах блока сравнения 49 будут разные сигналы и он не сработает. Как только наступит режим установившегося истечения сигналы на входах блока сравнения 49 станут равными, он сработает и на выходе выдаст сигнал, который замкнет шестой электронный ключ 50 в результате чего информация о промежутке времени между двумя соседними импульсами (пузырьками) с выхода второго блока памяти 45 в качестве делителя поступит на один из входов второго делителя 32. Т.к. на другом входе этого делителя была информация о массе одного пузырька, то на выходе делителя 32, т.е. на выходе устройства получится величина массового расхода газа через течь.The signals from the outputs of the memory blocks 45, 46 are fed to the input of the second comparison block 49. Until the test gas flows out through the drainage tube, the intervals between successive bubbles are not the same and timers 43, 44 will determine different times . Therefore, the inputs of the comparison unit 49 will have different signals and it will not work. As soon as the steady-state expiration occurs, the signals at the inputs of the comparison unit 49 become equal, it will work and output a signal that closes the sixth electronic key 50, resulting in information about the time interval between two adjacent pulses (bubbles) from the output of the second memory unit 45 in as a divider will go to one of the inputs of the second divider 32. Since at the other input of this divider there was information about the mass of one bubble, then at the output of the divider 32, i.e. at the output of the device, the mass flow rate of gas through the leak will be obtained.

Данный способ был опробован на действующем макете при измерении искусственно создаваемых негерметичностей экспериментальной емкости. Сравнение результатов измерения утечек газа при одинаковой степени негерметичности экспериментальной емкости не отличались более чем на 0,2%, что соответствовало точности измерительных приборов, используемых при испытании.This method was tested on the current layout when measuring artificially created leaks in the experimental capacity. Comparison of the results of measuring gas leaks with the same degree of leakage of the experimental capacity did not differ by more than 0.2%, which corresponded to the accuracy of the measuring instruments used in the test.

Claims

A device for measuring leakage of products containing a bubble chamber with a liquid and a drainage tube, the inlet end of which is connected through the first shutoff valve and the first tube to the test chamber, with the test article located therein, which is set through the second shutoff valve and the second tube from the test source gas, the third shut-off valve connects the test chamber to the atmosphere, the outlet end of the drainage tube is lowered by more than 10 times the diameter of gas bubbles, characterized in that a reference capacitance, two shut-off valves, one adjustable valve, two tubes connecting the reference capacitance to the test gas source and the inlet end of the drainage tube, a microphone, an amplifier, a comparator, a setter are additionally introduced into the device comparator operating voltage level, rocker switch, six electronic keys, switch, pulse generator, calculator with four input memory registers, pulse counter, two adders, two dividers, trigger p, two timers, four delay elements, three memory units, two comparison units, a differential pressure setting unit, a pressure sensor and a temperature sensor, while the reference capacitance is connected to the inlet end of the drain pipe through a third tube, an adjustable valve and a fourth shut-off valve the fourth tube and the fifth shut-off valve, the reference capacitance is connected to the source of the test gas, the microphone is attached to the outer surface of the wall of the bubble chamber and is soundproofed with it from external sound sources, mic output offa is connected to the input of the amplifier, the output of the amplifier is connected to the first input of the comparator, the second input of the comparator is connected to the output of the voltage level adjuster of the comparator, the output of the comparator is connected to the input of the cross over key, the first output of the cross over key is connected to the input of the first electronic key, the output of the first electronic key is connected with the input of the pulse counter and the first control input of the switch, the control input of the first electronic key as well as the second control input of the switch and control the input of the calculator is connected to the output of the first comparison unit, the output of the pulse counter is connected to the direct input of the first adder, to which the unit is inverted, the output of the first adder is fed to the first input of the first divider, the second input of the first divider is connected to the output of the calculator, the output of the first divider is connected to the input of the first memory unit, the input "reset" of the counter and the control input of the memory unit through the first and second delay elements are connected to the output of the first comparison unit, the output of the first memory unit is connected to the second the input of the second divider, the output of the switch is connected to the control inputs of the second and third electronic keys, as well as to the input of the pulse generator, the information inputs of the second and third electronic keys are respectively connected to temperature and pressure sensors located in the reference capacitance, the outputs of these keys are connected to the inputs of the first and the second registers of the memory of the computer, the output of the pulsator is connected to the control inputs of the fourth and fifth electronic keys, the information inputs of which are respectively connected with the outputs of the pressure and temperature sensors, the outputs of these keys are connected to the inputs of the third and fourth registers of the computer memory, the outputs of the third and fifth electronic keys are also connected to the inverse and direct inputs of the second adder, the output of the second adder is fed to the first input of the first comparison unit, the second input of this unit is connected to the output of the pressure difference setpoint unit, the second output of the flip key is connected to the trigger input, the direct output of the trigger is connected to the “start” input of the first timer and the “stop” input of the second timer, the inverse trigger output is connected to the stop input of the first timer and the start input of the second timer, the output of the first timer is connected to the input of the second memory block, the output of the second timer is connected to the input of the third memory block, the stop inputs of each timer are connected to the control the inputs of the corresponding second and third memory blocks, as well as through the third and fourth delay elements with inputs “reset” of these timers, the outputs of the second and third memory blocks are connected to the inputs of the second comparison unit, the output of the second comparison unit with connected with the control input of the sixth electronic key, the information input of which is connected to the output of the second memory block, the output of this key is connected to the first input of the second divider, the output of which is the output of the device.