RU2736165C1 - Control capillary leak manufacturing method - Google Patents

Control capillary leak manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
RU2736165C1
RU2736165C1 RU2020113753A RU2020113753A RU2736165C1 RU 2736165 C1 RU2736165 C1 RU 2736165C1 RU 2020113753 A RU2020113753 A RU 2020113753A RU 2020113753 A RU2020113753 A RU 2020113753A RU 2736165 C1 RU2736165 C1 RU 2736165C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
capillary
flow
leak
test
Prior art date
Application number
RU2020113753A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Михайлович Кожевников
Original Assignee
Евгений Михайлович Кожевников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Михайлович Кожевников filed Critical Евгений Михайлович Кожевников
Priority to RU2020113753A priority Critical patent/RU2736165C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2736165C1 publication Critical patent/RU2736165C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/04—Re-forming tubes or rods
    • C03B23/047—Re-forming tubes or rods by drawing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/04—Re-forming tubes or rods
    • C03B23/08—Re-forming tubes or rods to exact dimensions, e.g. calibrating
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

FIELD: manufacturing technology.SUBSTANCE: invention relates to the methods for manufacturing control capillary leaks. Essence: a glass capillary is drawn to obtain the required flow of gas mixture in the working range of pressure of leaks. Capillary is installed and sealed in the body of the control leak. Inner cavity of the leak is evacuated and filled with a mixture of gases. At that, after capillary drawing, preliminary measurement of its micro channel diameter is performed and minimum pressure of gas mixture filling is calculated, above which flow of filled control gas mixture through the capillary will be laminar.EFFECT: ensuring stability and stability of the gas mixture flow when monitoring tightness and improving accuracy of the reproduced reference gas flow in the control mixture with neutral gas from the control leak.1 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности, к способу изготовления контрольных капиллярных течей, и может найти применение в тех областях техники, где проводится контроль герметичности изделий с целью определения места утечки потока пробного газа, а также для настройки и определении чувствительности течеискательной аппаратуры.The invention relates to the field of test technology, in particular, to a method for manufacturing test capillary leaks, and can be used in those areas of technology where the tightness of products is monitored in order to determine the location of the test gas flow leak, as well as to adjust and determine the sensitivity of the leak detection equipment.

Для поиска мест негерметичности изделий с утечкой пробного газа в диапазоне 10-8…10-9 м3⋅Па/с и менее применяется течеискатели различного типа со щупом (зондом). Однако, для настройки течеискательной аппаратуры необходимы контрольные течи с потоком пробного газа в таком же диапазоне, а так как поиск течи проводится при атмосферном давлении, то и течь должна быть откалибрована при атмосферном давлении.To find leaks in products with a test gas leak in the range of 10 -8 ... 10 -9 m 3 ⋅Pa / s and less, various types of leak detectors with a probe (probe) are used. However, to adjust the leak detection equipment, test leaks with a test gas flow in the same range are necessary, and since the leak search is carried out at atmospheric pressure, the leak must be calibrated at atmospheric pressure.

Известны капиллярные контрольные течи (ОСТ 92-2125-87. «Течи контрольные. Технические условия»), где для получения стабильного потока пробных газов используется тянутый стеклянный капилляр, устанавливаемый герметично в корпус контрольной течи, который представляет собой металлический баллон с заправочным клапаном. Однако недостатком данной течи является то, что поток пробного газа в диапазоне 10-8…10-9 м3⋅Па/с и менее не стабилен или вообще не возможен, так как капилляр перекрывается атмосферной влагой.Capillary test leaks are known (OST 92-2125-87. "Test leaks. Technical conditions"), where a stretched glass capillary is used to obtain a stable flow of test gases, which is installed hermetically into the test leak body, which is a metal cylinder with a filling valve. However, the disadvantage of this leak is that the test gas flow in the range of 10 -8 ... 10 -9 m 3 ⋅Pa / s or less is unstable or not possible at all, since the capillary is blocked by atmospheric moisture.

Известны диффузионные контрольные течи («Меры потока (течи гелиевые) Гелит 1, Гелит 2.» Паспорт ТДМКО 339.022 ПС. ДГУП НПЦ «Детектор»), которые имеют диапазон пробного газа, в основном гелия, от 3-10-11 до 2⋅10-8 м3⋅Па/с, однако давление пробного газа в баллоне таких течей ниже атмосферного и используют их в основном при вакуумных испытаниях для контроля суммарной герметичности изделия в вакуумной камере. Калибровка течей также проводится в вакууме. Для контроля методом щупа на диффузионную течь устанавливают специальную насадку 6.451.012 («Течеискатель гелиевый ПТИ-10.» Паспорт.1984), но при ее применении между стеклянной колбой и насадкой образуется замкнутый объем, в котором накапливается гелий. При поднесении к отверстию насадки щупа на шкале течеискателя возникает всплеск сигнала на накопленный гелий, что может неправильно интерпретироваться при испытании, а далее при удержании щупа над отверстием насадки в объеме колбы возникает разряжении и только после создания перепада, возможен поток гелия, который может не соответствовать потоку, полученному при калибровке в вакууме.Known diffusion control leak ( "flow measures (helium leak) Gelit 1 Gelit 2." passport TDMKO PS 339,022. DGUP SPC "detector"), which have a range of sample gas, generally helium, from 3-10 to -11 2⋅ 10 -8 m 3 ⋅Pa / s, however, the pressure of the test gas in the cylinder of such leaks is below atmospheric and they are mainly used in vacuum tests to control the total tightness of the product in the vacuum chamber. Leak calibration is also carried out in a vacuum. For control by the probe method, a special nozzle 6.451.012 ("Helium leak detector PTI-10." Passport.1984) is installed on the diffusion leak, but when it is used, a closed volume is formed between the glass flask and the nozzle, in which helium is accumulated. When the probe is brought to the hole of the nozzle on the scale of the leak detector, a signal burst occurs on the accumulated helium, which can be incorrectly interpreted during testing, and then when the probe is held over the hole of the nozzle in the volume of the flask, a vacuum occurs and only after creating a drop, a helium flow is possible, which may not correspond the flow obtained when calibrated in vacuum.

Кроме того, для течей данного типа в качестве проницаемого элемента используется кварцевое стекло, которое проницаемое только для гелия, и не проницаемо для других пробных газов.In addition, for this type of leak, quartz glass is used as a permeable element, which is permeable only to helium and impermeable to other test gases.

Известна технология испытаний на герметичность (ОСТ 92-1527-85. «Изделия отрасли. Методы испытаний на герметичность с применением масс-спектрометрических течеискателей»), согласно которой испытания изделий на герметичность проводят контрольным газом (контрольной смесью), где для подачи в изделие используют, например, определенную концентрацию гелия в воздухе. В этом случае поток пробного газа и контрольной смеси через течь (негерметичность изделия) связаны формулой:The known technology of testing for tightness (OST 92-1527-85. "Industry products. Test methods for tightness using mass spectrometric leak detectors"), according to which testing of products for tightness is carried out with a test gas (control mixture), where for feeding into the product using , for example, a certain concentration of helium in the air. In this case, the flow of the test gas and the control mixture through the leak (product leakage) are related by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где QПР - поток пробного газа, м3⋅Па/с;where Q PR - test gas flow, m 3 ⋅Pa / s;

QCM - поток контрольной смеси, м3⋅Па/с;Q CM - flow of the control mixture, m 3 ⋅Pa / s;

С - концентрация пробного газа в контрольной смеси, %.С - concentration of the test gas in the control mixture,%.

Однако, поток газа через стеклянный капилляр контрольной течи может быть турбулентным, ламинарным, молекулярно-вязкостным и молекулярным, в связи с чем характер течения смеси газов может быть различным:However, the gas flow through the glass capillary of the test leak can be turbulent, laminar, molecular-viscous and molecular, and therefore the nature of the gas mixture flow can be different:

- при турбулентном истечении поток газов неустойчив;- with turbulent outflow, the gas flow is unstable;

- при ламинарном истечении смесь газов не изменяет своего состава;- with a laminar flow, the gas mixture does not change its composition;

- при молекулярном истечении потоки компонентов газовой смеси пропорциональны их парциальным давлениям и квадратному корню обратной величины молекулярных масс газов;- with molecular outflow, the flows of the components of the gas mixture are proportional to their partial pressures and the square root of the reciprocal of the molecular weights of gases;

- при молекулярно-вязкостном режиме истечения молекулы более легких газов имеют большую вероятность проникновения через капилляр, в результате поток проникающего газа обогащается легкой компонентой, т.е. происходит фракционирование смеси.- in the molecular-viscous flow regime, molecules of lighter gases have a higher probability of penetration through the capillary; as a result, the flow of the penetrating gas is enriched with a light component, i.e. the mixture is fractionated.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является изобретение (Патент РФ №2658588, G01M 3/02), согласно которому перед заправкой контрольной течи пробным газом определяют допустимый диапазон давления газа при заправке. Но известное изобретение применимо для конденсируемых газов, где давление заполнения выбирается из условия не превышения давления конденсации пара пробного газа в капилляре при температуре заполнения.The closest to the proposed technical solution is the invention (RF Patent No. 2658588, G01M 3/02), according to which the allowable range of gas pressure during refueling is determined before filling the test leak with a test gas. But the known invention is applicable to condensable gases, where the filling pressure is selected from the condition that the condensation pressure of the test gas vapor in the capillary is not exceeded at the filling temperature.

Технической проблемой настоящего изобретения является обеспечение стабильности и устойчивости потока смеси газов при проведении контроля герметичности и повышение точности воспроизводимого эталонного потока пробного газа в контрольной смеси с нейтральным газом от контрольной течи.The technical problem of the present invention is to ensure the stability and stability of the flow of a mixture of gases during leak testing and to improve the accuracy of a reproducible reference flow of a test gas in a test mixture with a neutral gas from a test leak.

Для решения технической проблемы предлагается способ изготовления контрольной капиллярной течи, заключающийся в вытягивании стеклянного капилляра с получением требуемого потока смеси газов в рабочем диапазоне давления течи, установки и герметизации его в корпусе контрольной течи, вакуумировании внутренней полости течи и заполнении ее смесью газов, отличающийся тем, что после вытягивания капилляра проводят предварительное измерение диаметра его микроканала и определяют по формуле минимальное давление заправки смеси газов, выше которого поток заправляемой контрольной смеси газов через капилляр будет ламинарным:To solve the technical problem, a method for manufacturing a control capillary leak is proposed, which consists in pulling out a glass capillary to obtain the required flow of a mixture of gases in the operating range of the leak pressure, installing and sealing it in the body of a control leak, evacuating the internal cavity of the leak and filling it with a mixture of gases, characterized by that after pulling out the capillary, a preliminary measurement of the diameter of its microchannel is carried out and the minimum filling pressure of the gas mixture is determined by the formula, above which the flow of the filled control gas mixture through the capillary will be laminar:

Figure 00000002
Figure 00000002

где PminКC - минимальное давление заправки контрольной смеси газов, выше которого поток ее будет ламинарным, Па;where P minКC is the minimum filling pressure of the control gas mixture, above which its flow will be laminar, Pa;

PminГ1 - минимальное давление заправки первого газа (например, пробного), выше которого поток его будет ламинарным, Па;P minГ1 - the minimum filling pressure of the first gas (for example, a test gas), above which its flow will be laminar, Pa;

PminГ2 - минимальное давление заправки второго газа (например, нейтрального), выше которого поток его будет ламинарным, Па;P minГ2 - the minimum filling pressure of the second gas (for example, neutral), above which its flow will be laminar, Pa;

СГ1 - концентрация первого газа в контрольной смеси, %,С Г1 - concentration of the first gas in the control mixture,%,

при этом минимальное давление заправки каждого газа PminГi (Па) определяется по формуле:at the same time, the minimum filling pressure of each gas P minГi (Pa) is determined by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где k=1,38⋅10-23 - постоянная Больцмана, Дж/К;where k = 1.38⋅10 -23 is the Boltzmann constant, J / K;

Т - температура газа, К;T is the gas temperature, K;

σi - диаметр молекулы i-го газа, м;σ i is the diameter of the i-th gas molecule, m;

d - внутренний диаметр вытянутой части капилляра, м.d - inner diameter of the elongated part of the capillary, m.

Сравнение заявляемого технического решения - способ изготовления контрольной течи - с уровнем техники по научно-технической литературе и патентным источникам показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна. Следовательно, оно соответствует условию патентоспособности - «новизна».Comparison of the proposed technical solution - a method of manufacturing a control leak - with the prior art in scientific and technical literature and patent sources shows that the set of essential features of the claimed solution was not known. Consequently, it meets the requirement of patentability - “novelty”.

Заявляемое решение может быть промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности - «промышленная применимость».The claimed solution can be industrially applicable, since can be industrially manufactured, feasible and reproducible, therefore, it meets the condition of patentability - "industrial applicability".

Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются:Distinctive features of the proposed technical solution are:

- предварительное измерение геометрических параметров вытянутого капилляра (внутреннего диаметра микроканала - d) перед его установкой в контрольную течь;- preliminary measurement of the geometrical parameters of the elongated capillary (internal diameter of the microchannel - d) before its installation into the test leak;

- определение минимального давления заправки пробным и нейтральным газом по расчетным формулам, выше которого поток заправляемой контрольной смеси газов через капилляр будет ламинарным.- determination of the minimum filling pressure with test and neutral gas according to the calculation formulas, above which the flow of the filled test gas mixture through the capillary will be laminar.

Для получения стабильного потока пробного газа заполнение контрольных капиллярных течей, согласно ОСТ 92-2125-87, проводят в рабочем диапазоне давления от 19,62⋅104 до 9,81⋅105 Па (от 2,0 до 10,0 кгс/см2).To obtain a stable flow of a test gas, filling of control capillary leaks, according to OST 92-2125-87, is carried out in the operating pressure range from 19.62⋅10 4 to 9.81⋅10 5 Pa (from 2.0 to 10.0 kgf / cm 2 ).

При изготовлении контрольной течи вытягивается стеклянный капилляр из стекла термометрического, для получения необходимого потока капилляр подрезается и определяется поток в рабочем диапазоне давления пробного газа, после чего производится заправка пробным газом до требуемого давления.When making a test leak, a glass capillary is pulled out of thermometric glass, to obtain the required flow, the capillary is cut and the flow is determined in the operating range of the test gas pressure, after which the test gas is charged to the required pressure.

При заправке контрольной течи смесью нейтрального и пробного газов важным фактором является определение для капилляра режима течения газа, так как применительно к капилляру контрольной течи характер истечения контрольной смеси газов через капилляр может быть, как отмечено выше: турбулентным, ламинарным, молекулярно-вязкостным и молекулярным.When filling a test leak with a mixture of neutral and test gases, an important factor is to determine the gas flow mode for the capillary, since with regard to the test leak capillary, the nature of the flow of the test gas mixture through the capillary can be, as noted above: turbulent, laminar, molecular-viscous and molecular.

Учитывая, что при ламинарном истечении через капилляр смесь газов не изменяет своего состава, необходимо определить его границы, при которых поток может переходить на верхней границе ламинарного режима в неустойчивый и турбулентный режим, а на нижней - в молекулярно-вязкостный, т.е. определить максимальное и минимальное давление в корпусе течи, при которых режим истечения смеси газов через капилляр будет сохраняться ламинарным.Taking into account that during a laminar flow through a capillary the gas mixture does not change its composition, it is necessary to determine its boundaries at which the flow can pass at the upper boundary of the laminar regime into an unstable and turbulent regime, and at the lower boundary into a molecular-viscous one, i.e. determine the maximum and minimum pressure in the leak body, at which the flow mode of the gas mixture through the capillary will remain laminar.

Устойчивое ламинарное течение (Пипко А.И. и др. Конструирование и расчет вакуумных систем. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1979) имеет место при:Stable laminar flow (Pipko A.I. et al. Design and calculation of vacuum systems. 3rd edition, revised and enlarged - M .: Energiya, 1979) takes place when:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Re - число Рейнольдса, которое определяется по формуле:where Re is the Reynolds number, which is determined by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где m - масса молекулы газа, кг;where m is the mass of a gas molecule, kg;

Q - поток газа, протекающего через капилляр, м3⋅Па/с;Q - gas flow through the capillary, m 3 ⋅Pa / s;

k=1,38⋅10-23 - постоянная Больцмана, Дж/К;k = 1.38⋅10 -23 - Boltzmann constant, J / K;

T - температура газа, К;T is the gas temperature, K;

η - коэффициент динамической вязкости газа, Па⋅с;η — coefficient of dynamic gas viscosity, Pa⋅s;

d - диаметр выходного отверстия капилляра, м.d is the diameter of the capillary outlet, m.

Ламинарный поток газа может быть оценен по формуле Пуазейля [Дэшман С. Научные основы вакуумной техники: Пер. с англ. - М: «Мир». 1964. - 715 с.]:Laminar gas flow can be estimated by the Poiseuille formula [S. Deshman Scientific foundations of vacuum technology: Per. from English. - M: "Peace". 1964. - 715 p.]:

Figure 00000006
Figure 00000006

где P1 и P2 - соответственно давления в начале и конце капилляра, Па;where P 1 and P 2 - respectively, the pressure at the beginning and end of the capillary, Pa;

l - длина капилляра, м.l - capillary length, m.

Сопоставив соотношения (4), (5) и (6), получим формулу для определения значения максимального давления заправки, обеспечивающее устойчивый ламинарный режим течения газа, выше которого характер течения газа становится неустойчивым и переходит в турбулентный:Comparing relations (4), (5) and (6), we obtain a formula for determining the value of the maximum filling pressure, which ensures a stable laminar gas flow regime, above which the gas flow becomes unstable and becomes turbulent:

Figure 00000007
Figure 00000007

где Pmax - максимальное давление заправки газом, Па;where P max is the maximum gas filling pressure, Pa;

РСР - давление среды, в которую истекает газ из контрольной течи, Па (при истечении в вакуум РСР=0).Р СР - pressure of the medium into which the gas flows from the control leak, Pa (when flowing into vacuum Р СР = 0).

Нижняя граница ламинарного режима течения газа через капилляр характеризуется соотношением (Пипко А.И. и др. Конструирование и расчет вакуумных систем. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1979):The lower limit of the laminar flow of gas through a capillary is characterized by the ratio (Pipko A.I. et al. Design and calculation of vacuum systems. 3rd edition, revised and supplemented - M .: Energiya, 1979):

Figure 00000008
Figure 00000008

где λ - средняя длина свободного пути молекул газа, м;where λ is the average free path length of gas molecules, m;

d - диаметр капилляра, м.d - capillary diameter, m.

Средняя длина свободного пути молекул газа согласно кинетической теории может быть определена по соотношению (Пипко А.И. и др. Конструирование и расчет вакуумных систем. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1979):The average length of the free path of gas molecules according to the kinetic theory can be determined by the ratio (Pipko A.I. et al. Design and calculation of vacuum systems. 3rd ed., Revised and add. - M .: Energiya, 1979):

Figure 00000009
Figure 00000009

где σ - диаметр молекулы газа, м;where σ is the diameter of a gas molecule, m;

Р - давление газа, Па.Р - gas pressure, Pa.

Из соотношений (8) и (9) получим формулу для определения значения минимального давления заправки, ниже которого режим течения газа переходит в молекулярно-вязкостный:From relations (8) and (9), we obtain the formula for determining the value of the minimum filling pressure, below which the gas flow regime becomes molecular-viscous:

Figure 00000010
Figure 00000010

где Pmin - минимальное давление заправки газом, ниже которого режим течения молекулярно-вязкостный, Па;where P min is the minimum gas filling pressure, below which the flow regime is molecular-viscous, Pa;

Из аналитических расчетов следует, что диаметр выходного отверстия капилляра для контрольных течей в диапазоне рабочих потоков газов от 10-8 до 10-2 м3⋅Па/с находится приблизительно в пределах от 10-6 до 10-5 м (от 104 до

Figure 00000011
), поэтому в таблице 1 для данных диаметров представлены расчеты максимального и минимального давления заправки различных газов, которые могут быть использованы как пробные, так и нейтральные.From analytical calculations, it follows that the diameter of the capillary outlet for test leaks in the range of working gas flows from 10 -8 to 10 -2 m 3 ⋅Pa / s is approximately in the range from 10 -6 to 10 -5 m (from 10 4 to
Figure 00000011
), therefore, table 1 for these diameters presents the calculations of the maximum and minimum filling pressures of various gases, which can be used both test and neutral.

Figure 00000012
Figure 00000012

Как видно из таблицы 1, значение максимального давления Pmax (для l=0,01 м), при котором режим течения газа переходит в неустойчивый и турбулентный поток, для всех газов превышает значение максимального давления заправки в контрольную течь, согласноAs can be seen from Table 1, the value of the maximum pressure P max (for l = 0.01 m), at which the gas flow regime turns into an unstable and turbulent flow, for all gases exceeds the value of the maximum filling pressure into the control leak, according to

ОСТ 92-2125-87, которое составляет 1,0 МПа, поэтому в этом случае верхним пределом будет максимально-допустимое давление заправки газа в контрольную течь.OST 92-2125-87, which is 1.0 MPa, therefore, in this case, the upper limit will be the maximum allowable gas filling pressure into the test leak.

В связи с этим, при изготовлении контрольной течи для получения стабильного потока пробного газа в контрольной смеси от контрольной течи после вытягивания капилляра предварительно измеряется диаметр d микроканала вытянутой части капилляра, как представлено на фиг. 1, после чего расчетным путем по формулам (3) и (2) определяется граничное минимальное давление заправки, выше которого поток контрольной смеси газов будет ламинарным.In this regard, when making a test leak, to obtain a stable test gas flow in the test mixture from a test leak after pulling out the capillary, the diameter d of the microchannel of the extended part of the capillary is preliminarily measured, as shown in Fig. 1, after which, by calculation using formulas (3) and (2), the boundary minimum filling pressure is determined, above which the flow of the control gas mixture will be laminar.

Тогда, в этом случае, отношения потоков пробного и нейтрального газа будут прямо пропорциональны отношению давлений заправки пробного и нейтрального газов:Then, in this case, the ratio of the test and neutral gas flows will be directly proportional to the ratio of the test and neutral gas charging pressures:

Figure 00000013
Figure 00000013

где QПГ - поток пробного газа, м Па/с;where Q SG is the test gas flow, m Pa / s;

QНГ - поток нейтрального газа, м -Па/с;Q NG is the flow of neutral gas, m -Pa / s;

РПГ - давление заправки пробным газом, Па;Р PG - test gas filling pressure, Pa;

РНГ - давление заправки нейтральным газом, Па.Р НГ - filling pressure with neutral gas, Pa.

Предлагаемое решение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображены измеряемые размеры микроканала капилляра, а на фиг. 2 изображена схема заполнения контрольной течи пробным и нейтральным газами.The proposed solution is illustrated in the drawing, where FIG. 1 shows the measured dimensions of a capillary microchannel, and FIG. 2 shows a diagram of filling a test leak with test and neutral gases.

Изготовление контрольной течи проводится следующим образом, после вытягивания капилляра и подрезки измеряются с применением микроскопа его геометрические размеры: внутренний диаметр микроканала d вытянутой части капилляра. После этого капилляр герметично устанавливается в корпус контрольной течи.The production of a control leak is carried out as follows, after the capillary is pulled out and trimmed, its geometric dimensions are measured using a microscope: the inner diameter of the microchannel d of the extended part of the capillary. After that, the capillary is hermetically installed in the test leak housing.

Заполнение контрольной течи осуществляется следующим образом. Контрольная течь, включающая в себя 1 - капилляр, 2 - герметичный корпус течи, 3 - мановакуумметр и 4 - заправочный клапан, присоединяется через штуцер 5 к устройству для заполнения газами, состоящему из 6, 9, 11, 14, 16 - клапанов, 7, 12 - мановакуумметров, 8, 13 - регуляторов давления; 10, 15 - манометров; 17 - вакуумного датчика; 18 - вакуумного насоса. Вакуумным насосом 18 откачивается внутренняя полость корпуса течи 2, контроль остаточного давления в полости осуществляется по мановакуумметру 3 и вакуумному датчику 17. В корпус подается пробный газ через регулятор давления 13 до требуемого значения давления, контроль давления пробного газа осуществляется по мановакуумметрам 3 и 12. Далее в корпус подается нейтральный газ через регулятор давления 8 до требуемого значения давления, контроль давления нейтрального газа осуществляется по мановакуумметрам 3 и 7. При этом учитывается, что минимальное давление заправки контрольной смеси PminКC должно быть больше величины, рассчитанной по формуле (2):The control leak is filled in the following way. Test leak, including 1 - capillary, 2 - sealed leak body, 3 - manovacuum meter and 4 - filling valve, is connected through fitting 5 to the device for filling with gases, consisting of 6, 9, 11, 14, 16 - valves, 7 , 12 - manovacuum meters, 8, 13 - pressure regulators; 10, 15 - manometers; 17 - vacuum sensor; 18 - vacuum pump. A vacuum pump 18 evacuates the inner cavity of the leak body 2, the residual pressure in the cavity is monitored using a pressure gauge 3 and a vacuum gauge 17. A test gas is supplied to the body through a pressure regulator 13 to the required pressure value, and the pressure of the test gas is monitored using pressure gauges 3 and 12. Further neutral gas is supplied to the body through the pressure regulator 8 to the required pressure value, the neutral gas pressure is monitored using manovacuum meters 3 and 7. It is taken into account that the minimum filling pressure of the control mixture P minКC should be greater than the value calculated by the formula (2):

Figure 00000014
Figure 00000014

где РminКС - минимальное давление заправки контрольной смеси газов, выше которого поток ее будет ламинарным, Па;where P minKS is the minimum filling pressure of the control gas mixture, above which its flow will be laminar, Pa;

РminГ1 - минимальное давление заправки первого газа (например, пробного), выше которого поток его будет ламинарным, Па;Р minГ1 - the minimum filling pressure of the first gas (for example, a test gas), above which its flow will be laminar, Pa;

PminГ2 - минимальное давление заправки второго газа (например, нейтрального), выше которого поток его будет ламинарным, Па;P minГ2 - the minimum filling pressure of the second gas (for example, neutral), above which its flow will be laminar, Pa;

СГ1 - концентрация первого газа в контрольной смеси, %.С Г1 - concentration of the first gas in the control mixture,%.

При этом, минимальное давление заправки первого PminГ1 и второго PminГ2 газа рассчитывается по формуле (3).In this case, the minimum filling pressure of the first P minГ1 and the second P minГ2 gas is calculated by the formula (3).

В качестве примера, в таблице 2 представлены значения минимального давления заправки для контрольной смеси газов гелия и азота для капилляра с диаметром выходного отверстия d=10-5 м, рассчитанные по формуле (2), при различных концентрациях гелия в смеси, выше которого поток смеси газов будет ламинарным.As an example, Table 2 shows the values of the minimum filling pressure for a control mixture of helium and nitrogen gases for a capillary with an outlet diameter d = 10 -5 m, calculated by formula (2), at various concentrations of helium in the mixture, above which the mixture flow gases will be laminar.

Как видно из таблицы 2, в зависимости от требуемой концентрации гелия в контрольной смеси минимальное давление заправки смеси газов находится в диапазоне минимальных значений давления заправки азота PminN2=0,1735 МПа и гелия PminHe=0,383 МПа, рассчитанных по формуле (3). Максимальное значение будет ограничиваться допустимым давлением заправки контрольной течи Pmax=1,0 МПа. Если установить на контрольную течь мановакуумметр, то ее можно эксплуатировать до того момента, когда давление контрольной смеси в корпусе течи не достигнет минимального значения, при котором характер течения газов через капилляр будет ламинарный.As can be seen from Table 2, depending on the required concentration of helium in the control mixture, the minimum filling pressure of the gas mixture is in the range of minimum values of the nitrogen filling pressure P minN2 = 0.1735 MPa and helium P minHe = 0.383 MPa, calculated by formula (3). The maximum value will be limited by the permissible test leak filling pressure P max = 1.0 MPa. If a manovacuum meter is installed on the test leak, then it can be operated until the pressure of the test mixture in the leak body reaches the minimum value, at which the nature of the gas flow through the capillary will be laminar.

Figure 00000015
Figure 00000015

Таким образом, применение предлагаемого способа изготовления контрольной течи с определением необходимого минимального значения давления заполнения смесью газов позволит получить стабильность потока пробного газа в контрольной смеси при эксплуатации капиллярной контрольной течи и повысит точность воспроизведения потока пробного газа в контрольной смеси, следовательно, повысит и надежность проведения испытаний на герметичность.Thus, the use of the proposed method for manufacturing a test leak with the determination of the required minimum value of the filling pressure with a mixture of gases will make it possible to obtain stability of the test gas flow in the test mixture during the operation of a capillary test leak and increase the accuracy of reproducing the test gas flow in the test mixture, therefore, it will also increase the reliability of the tests. for tightness.

Claims (12)

Способ изготовления контрольной капиллярной течи, заключающийся в вытягивании стеклянного капилляра с получением требуемого потока смеси газов в рабочем диапазоне давления течи, установке и герметизации его в корпусе контрольной течи, вакуумировании внутренней полости течи и заполнении ее смесью газов, отличающийся тем, что после вытягивания капилляра проводят предварительное измерение диаметра его микроканала и определяют по формуле минимальное давление заправки смеси газов, выше которого поток заправляемой контрольной смеси газов через капилляр будет ламинарным:A method of manufacturing a test capillary leak, which consists in pulling out a glass capillary to obtain the required flow of a gas mixture in the operating range of the leak pressure, installing and sealing it in the test leak body, evacuating the internal cavity of the leak and filling it with a gas mixture, characterized in that after pulling out the capillary, preliminary measurement of the diameter of its microchannel and determine by the formula the minimum filling pressure of the gas mixture, above which the flow of the filled control gas mixture through the capillary will be laminar:
Figure 00000016
Figure 00000016
 где PminКС - минимальное давление заправки контрольной смеси газов, выше которого поток ее будет ламинарным, Па;where P minKS is the minimum filling pressure of the control gas mixture, above which its flow will be laminar, Pa; PminГ1 - минимальное давление заправки первого газа (например, пробного), выше которого поток его будет ламинарным, Па;P minГ1 - the minimum filling pressure of the first gas (for example, a test gas), above which its flow will be laminar, Pa; PminГ2 - минимальное давление заправки второго газа (например, нейтрального), выше которого поток его будет ламинарным, Па;P minГ2 - the minimum filling pressure of the second gas (for example, neutral), above which its flow will be laminar, Pa; СГ1 - концентрация первого газа в контрольной смеси, %,С Г1 - concentration of the first gas in the control mixture,%, при этом минимальное давление заправки каждого газа PminГi (Па) определяется по формуле:at the same time, the minimum filling pressure of each gas P minГi (Pa) is determined by the formula:
Figure 00000017
Figure 00000017
 где k=1,38⋅10-23 - постоянная Больцмана, Дж/К;where k = 1.38⋅10 -23 is the Boltzmann constant, J / K; T - температура газа, К;T is the gas temperature, K; σi - диаметр молекулы i-го газа, м;σ i is the diameter of the i-th gas molecule, m; d - внутренний диаметр вытянутой части капилляра, м.d - inner diameter of the elongated part of the capillary, m.
RU2020113753A 2020-04-03 2020-04-03 Control capillary leak manufacturing method RU2736165C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113753A RU2736165C1 (en) 2020-04-03 2020-04-03 Control capillary leak manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113753A RU2736165C1 (en) 2020-04-03 2020-04-03 Control capillary leak manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2736165C1 true RU2736165C1 (en) 2020-11-12

Family

ID=73460891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020113753A RU2736165C1 (en) 2020-04-03 2020-04-03 Control capillary leak manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2736165C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4608071A (en) * 1984-01-17 1986-08-26 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for reducing diameter of a glass rod or tube by drawing
RU2386936C1 (en) * 2009-02-18 2010-04-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт "Гермес" Controlled check leak
RU2658588C1 (en) * 2017-06-07 2018-06-21 Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт "Гермес" Method of manufacturing of the control capillary leak

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4608071A (en) * 1984-01-17 1986-08-26 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for reducing diameter of a glass rod or tube by drawing
RU2386936C1 (en) * 2009-02-18 2010-04-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт "Гермес" Controlled check leak
RU2658588C1 (en) * 2017-06-07 2018-06-21 Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт "Гермес" Method of manufacturing of the control capillary leak

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tison Experimental data and theoretical modeling of gas flows through metal capillary leaks
CN102928172B (en) Gas micro calibration lower limit is extended to 10 by one -14pam 3the system and method of/s
US7707871B2 (en) Leak detection system with controlled differential pressure
US10816434B2 (en) Apparatus and method for leak testing
US20200402783A1 (en) Novel partial-pressure mass spectrometer calibration device and method
CN106226000A (en) A kind of vacuum leakproofness energy measurement apparatus and method
CN111141506B (en) Device and method for measuring gas pressure and components of cavity of extremely-small sealing device
CN111453217B (en) Device and method for on-site inspection or calibration of oil storage device of oil chromatograph in high-altitude area
JP2018533736A (en) Pressure measurement at the test gas inlet
US20180038758A1 (en) Static expansion method
CN105651854A (en) System and method for quantitatively determining trace <3>He in tritium-containing aging sample
CN104006929A (en) Mass spectrometry single point leak detection system and method based on voltage limiting-shunting method in atmospheric environment
US3939695A (en) Apparatus for detecting leaks
CN104236813A (en) Positive pressure leakage hole calibration device and method based on static accumulation attenuation comparison method
RU2736165C1 (en) Control capillary leak manufacturing method
US20150276541A1 (en) Method for Testing a Leakage Detection System
CN202853862U (en) System for extending lower limit of gas micro-flow calibration to 10<-14>Pam<3>/s
CN104764862B (en) A kind of gas concentration on-the-spot test method
Vinogradov et al. How to choose a leak detection method
EP1191319A2 (en) Accelerated leakage testing
Hagenbach et al. PVT Relations of Nitrogen and Ethylene Mixtures at High Pressure
CN205826251U (en) A kind of vacuum leakproofness energy measurement apparatus sealing container
CN207300820U (en) It is a kind of to be used to measure under rated differential head film to the system of specific gas leak rate
CN109323817A (en) A kind of lower limit is 10-16Pam3The ultra-sensitivity leakage detection apparatus and method of/s
RU2658588C1 (en) Method of manufacturing of the control capillary leak