Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ ОБОЛОЧКИ

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам контроля проницаемости разделительных оболочек, и может найти применение также в тех областях техники, где предъявляются повышенные требования к надежности изделий.

Известен способ контроля проницаемости оболочки, заключающийся в том, что заполняют ее воздухом и погружают в ванну с жидкостью, по появлению газовых пузырьков судят о проницаемости оболочки (1).

Недостатком способа является невозможность его применения, если оболочка находится внутри агрегата, например разделительной оболочки бака.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ контроля проницаемости разделительной оболочки, заключающийся в том, что герметично устанавливают разделительную оболочку между двух камер, заправляют одну камеру рабочей жидкостью, другую камеру контрольным газом и производят оценку проницаемости по наличию пузырьков газа, проходящих через жидкость (2).

Данный способ принят заявителем за прототип.

Недостатком способа является невозможность контроля, в случае если затруднен доступ к оболочке и невозможен визуальный контроль пузырьков газа.

Задачей изобретения является повышение достоверности контроля и обеспечение возможности контроля оболочек, расположенных конструктивно внутри агрегатов, например разделительных оболочек баков.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность контроля проницаемости разделительных оболочек (мембран) между жидкостной и газовой камерами агрегатов в процессе эксплуатации и, как следствие, повышение надежности эксплуатации изделия в целом.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе контроля проницаемости разделительной оболочки, заключающемся в том, что герметично устанавливают разделительную оболочку между двумя камерами, заправляют одну камеру рабочей жидкостью, другую камеру заправляют контрольным газом и производят оценку проницаемости, при этом в качестве контрольного газа используют диоксид углерода, который заправляют до испытательного давления, затем сбрасывают его до атмосферного давления и одновременно измеряют объем сбрасываемого диоксида углерода, а о проницаемости разделительной оболочки судят по количеству сброшенного диоксида углерода путем сравнения его с расчетным количеством.

Очевидно, что в случае разрушения разделительной оболочки мы имеем дело с растворимостью (абсорбцией) контрольного газа в рабочей жидкости. Из теории растворов известно:
1) устойчивые, высоко дисперсные системы, в которых раздробленное вещество доведено до размеров молекулярного состояния (1•10^-6мм), называются молекулярными растворами, далее просто растворами;
2) растворы занимают промежуточное положение между химическими соединениями и механическими смесями;
3) молекулы растворимого вещества взаимодействуют с растворителем, образуя сложные комплексы, которые называются сольватами, и, как следствие, при растворении выделяется (или поглощается) количество теплоты;
4) растворенный газ стремится занять весь объем растворителя и выровнять свою концентрацию;
5) под растворимостью газа подразумевается масса газа, насыщающая данный объем жидкости при данном давлении;
6) насыщенным раствором называется раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворяемого газа, т.е. в единицу времени из раствора выделяется столько же газа, сколько переходит в раствор;
7) растворимость газов в жидкостях подчиняется закону Генри-Дальтона: при постоянной температуре растворимость каждого из компонентов газовой смеси в данной жидкости прямо пропорциональна eгo парциальному давлению над жидкостью и не зависит от общего давления газовой смеси и содержания других компонентов; и, как следствие, при снижении парциального давления газа над жидкостью растворенный газ выделяется в свободном виде;
8) растворимость (абсорбция) газа в жидкости зависит от их природы молекулярного строения), а именно, если у жидкости молекулы неполярны или малополярны (например, бензол, эфир), то в них хорошо будут растворяться газы с неполярными или малополярными молекулами, хуже газы с большой полярностью и практически не будут растворяться газы, построенные по ионному типу. Наоборот, жидкость с сильно выраженным полярным характером (например, вода) будет хорошо растворять газы с молекулами полярного и отчасти ионного типов и плохо - газы с неполярными молекулами.

Рассмотрим случай, где рабочей жидкостью является, например, вода. При нормальных условиях (температуре 20^oС и парциальном давлении в одну атмосферу) один объем воды растворит 0,01 объема гелия (Не), 0,016 объема азота (N₂), 0,02 объема водорода (Н₂), 0,03 объема кислорода (О₂), 0,04 объема аргона (Аr), 0,87 объема диоксида углерода (СO₂), 400 объемов хлористого водорода (НСl), 700 объемов аммиака (NН₃) и т.д.

Из перечисленных газов первые (He, N₂, H₂, O₂, Ar) слабо растворяются в воде, последние (НСl, NН₃) очень хорошо растворяются в воде, но отличаются как они сами, так и их растворы в воде химической активностью и токсичностью. Таким образом видно, что диоксид углерода (СО₂) обладает достаточно хорошей растворимостью в воде и химически неактивен ни он, ни его раствор. Для сравнения с наиболее применяемыми при испытаниях газами: гелием, азотом, воздухом, растворимость диоксида углерода в воде при нормальных условиях выше более чем в 50 раз (3; 4).

Именно использование в качестве контрольного газа диоксида углерода и последующее измерение объема сбрасываемого газа в совокупности решает поставленную задачу.

Предлагаемый способ контроля проницаемости разделительной оболочки осуществляется следующим образом:
- после того, как герметично установят разделительную оболочку между двумя камерами (полостей), например, бака, заправляют одну камеру рабочей жидкостью, например водой:
- заправляют другую камеру диоксидом углерода до остановившегося значения испытательного давления, и, если разделительная оболочка имеет разрушения, часть массы диоксида углерода попадает в жидкостную камеру и растворяется в рабочей жидкости, и время достижения испытательного давления ни что иное, как время получения насыщенного раствора контрольного газа в рабочей жидкости;
- сбрасывают диоксид углерода до атмосферного давления и одновременно измеряют объем сбрасываемого газа, например, с помощью газового счетчика типа ГСБ-400;
- сравнивают сброшенное количество диоксида углерода с расчетным, которое определяется по известным величинам испытательного давления и объема газовой камеры.

Если разделительная оболочка непроницаема, фактически герметична, то количество сброшенного газа будет равно расчетному.

Если разделительная оболочка проницаема (фактически имеет место перетечка газа в жидкостную полость и насыщение рабочей жидкости), то количество сброшенного газа будет больше расчетного, что свидетельствует о проницаемости разделительной оболочки, то есть о нарушении ее целостности.

Использование предлагаемого способа контроля проницаемости разделительной оболочки позволяет повысить качество испытаний агрегатов и, как следствие, повышает надежность эксплуатации изделия в целом.

Способ достаточно прост в реализации и не требует дополнительной доработки испытательного оборудования.

Источники информации
1. Технология сборки и испытаний космических аппаратов./ Под общей редакцией проф. И.Т.Белякова и проф. И.А.Зернова. М.: Машиностроение, 1990 г., с.169-170.

2. Авторское свидетельство СССР 354343, 1971 г.

3. Н.Л.Глинка "Общая химия" (издание двадцать третье исправленное).

4. Б.В. Некрасов "Учебник общей химии".