УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ СОСУДОВ БОЛЬШОГО ОБЪЕМА

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для проверки герметичности сосудов большого объема, работающих под давлением.

Известно техническое решение способ контроля герметичности сосудов большого объема и устройство для его осуществления (п. RU 2409806 С1 МПК G01M 3/00, опубл. 20.01.2011 Бюл. №2), обеспечивающее возможность испытания сосудов большого объема на герметичность с уровнем контроля утечки воздуха ≤1×10^-4 см³/сек при перепаде давления 1 кгс/см². Этот технический результат обеспечивается за счет того, что в проверяемый сосуд устанавливают компактное устройство для осуществления способа, содержащее эталонную камеру давления с присоединенными к ней герметично последовательно с помощью переходников-газовводов двух электроклапанов, датчика перепада давления, установленных в эталонную камеру термосопротивлений, а также жгутов управления приборами устройства и контроля за их показаниями через проходные гермоэлементы на контрольно-регистрирующую аппаратуру, расположенную вне сосуда.

Недостатком устройства является существующая опасность разрушения эталонной камеры и при этом причинение повреждений внутренним поверхностям и элементам сосуда при наличии в проверяемом сосуде значительной течи или несрабатывании (не открытии) электроклапанов при стравливании испытательного давления по окончании проверки сосуда.

Известно устройство для контроля герметичности сосудов большого объема (п. RU 123948 U1 МПК G01M 3/00, опубл. 10.01.2013 Бюл. №1), представляющее собой компактный узел, размещенный внутри замкнутого объема проверяемого сосуда и состоящий из эталонной камеры давления с присоединенными к ней герметично последовательно с помощью переходников-газовводов двух электроклапанов, датчика перепада давления, установленных в эталонную камеру термосопротивлений, предохранительного клапана, а также жгутов управления приборами устройства и контроля за их показаниями через проходные гермоэлементы проверяемого сосуда на контрольно-регистрирующую аппаратуру, расположенную вне сосуда.

Это устройство для контроля герметичности сосудов большого объема принимается за прототип, как наиболее близкое по технической сущности к заявляемому техническому решению.

Недостатком устройства является низкая теплопроводность воздуха внутри эталонной камеры, которая влияет на величину динамической температурной погрешности контроля герметичности сосудов большого объема.

Технической задачей является повышение точности контроля герметичности сосудов большого объема.

Задача решается тем, что в устройстве для контроля герметичности сосудов большого объема, представляющего собой компактный узел, размещенный внутри замкнутого объема проверяемого сосуда, и содержащего плиту, эталонную камеру давления, два электроклапана, соединенных между собой герметично последовательно с помощью переходника-газоввода, датчик перепада давления, стравливающий клапан, термосопротивление, установленное в эталонную камеру, а также жгуты управления и контроля, проходящие через проходные гермоэлементы на контрольно-регистрирующую аппаратуру, расположенную вне сосуда, внутренняя поверхность эталонной камеры омеднена и выполнена ступенчатой, внутри нее имеются две соосно-расположенные трубы, на каждой из которых установлены втулки и поджимающая втулки гайка, а также радиатор из материала высокой теплопроводности, выполненный в виде параллельно расположенных перфорированных дисков разного диаметра, каждый диск закреплен на соответствующем выступе ступенчатой поверхности и между втулками, снаружи эталонной камеры установлен с зазором вентиляционный кожух из теплопроводного материала, кожух выполнен в форме сферы, состоящей из двух полусфер, соединенных между собой крепежными элементами, в одной полусфере в полюсе имеется отверстие, в другой полусфере в полюсе имеется горловина с фланцем, которым она установлена напротив отверстия в плите и закреплена на плите с помощью крепежных элементов, с другой стороны плиты напротив горловины установлен с помощью крепежных элементов вентилятор.

В вариантах исполнения устройства:

- на наружной поверхности эталонной камеры выполнены проушины, которые входят в пазы между фланцами полусфер кожуха вентиляционного, а через имеющиеся отверстия в проушинах проходят крепежные элементы полусфер;

- два электроклапана соединены с эталонной камерой через трубопровод;

- вентилятор закреплен на переходнике, который установлен напротив горловины с другой стороны плиты и закреплен на плите с помощью крепежных элементов;

- диски радиатора выполнены из медной фольги;

- кожух выполнен из алюминиевого сплава.

Установка внутри эталонной камеры радиатора, выполненного из материала высокой теплопроводности в виде параллельно расположенных перфорированных дисков разных диаметров, каждый из которых закреплен на соответствующем выступе омедненной ступенчатой поверхности и между втулками, с зазором между собой, позволяет уменьшить тепловую инерцию эталонной камеры путем более быстрого теплообмена между дисками и стенками эталонной камеры, при этом теплоемкость дисков сравнима с теплоемкостью газовой среды внутри эталонной камеры, а площадь поверхности в несколько раз больше площади поверхности эталонной камеры.

Установка снаружи эталонной камеры с зазором вентиляционного кожуха из теплопроводного материала, выполненного в форме сферы, состоящей из двух полусфер, соединенных между собой крепежными элементами, а также наличие в одной полусфере в полюсе отверстия, а в другой полусфере - в полюсе горловины с фланцем, которым она установлена напротив отверстия в плите, и вентилятора, установленного с другой стороны плиты напротив горловины, позволяет увеличить эффективность теплопередачи между газовой средой проверяемого сосуда и стенкой эталонной камеры.

Наличие проушин у эталонной камеры, заходящих в пазы во фланцах полусфер, позволяет закрепить эталонную камеру с зазором внутри вентиляционного кожуха.

На фиг. 1 изображен общий вид конструкции устройства контроля герметичности сосудов большого объема, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, на фиг. 3 -сечение Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 - вид В на фиг. 1.

Конструкция устройства контроля герметичности сосудов большого объема, представляет собой компактный узел, размещенный внутри замкнутого объема проверяемого сосуда 1, и состоит из:

- плиты 2;

- вентиляционного кожуха 3, состоящего из полусферы 4 с горловиной, имеющей фланец, и полусферы 5 с отверстием «а», которые соединены между собой крепежными элементами 6. Полусфера 4 закреплена на плите 2 с помощью крепежных элементов 7;

- переходника 8, закрепленного на плите 2 с помощью крепежных элементов 9;

- вентилятора 10, закрепленного на переходнике 8 с помощью крепежных элементов 11;

- термосопротивления 12, закрепленного на внешней поверхности вентиляционного кожуха 3 с помощью стоек 13 и крепежных элементов 14;

- эталонной камеры 15 с омедненной внутренней поверхностью, и имеющей проушины 16, с помощью которых она установлена в пазы между фланцами полусфер 4 и 5. В проушинах эталонной камеры 15 имеются отверстия, через которые проходят крепежные элементы 6. Эталонная камера 15 расположена внутри вентиляционного кожуха 3 с зазором «в». Во внутренней полости эталонной камеры 15 имеются соосно-расположенные трубы 17 и 18 с втулками 19 и поджимающими гайками 20. Внутри эталонной камеры 15 размещен радиатор 21, представляющий собой набор разного диаметра перфорированных дисков 22. Каждый диск 22 установлен между втулками 19 с опорой на соответствующую ступеньку (на фиг. не показаны) внутренней поверхности эталонной камеры 15, при этом между дисками 22 имеется зазор «»;

- термосопротивления 23, установленного в трубе 17;

- стравливающего клапана 24, соединенного с эталонной камерой 15 через трубопровод 25 и закрепленного на плите 2 с помощью крепежных элементов 26;

- двух электроклапанов 27 и 28, соединенных между собой посредством переходника-газоввода 29 и закрепленных на плите 2 с помощью стоек 30 с крепежными элементами 31. Электроклапаны 27 и 28 соединены с эталонной камерой 15 через трубопровод 32;

- блока управления (контроллера) 33, закрепленного на плите 2 крепежными элементами 34;

- датчика перепада давления 35, соединенного с эталонной камерой 15 через трубопровод 36 и закрепленного на плите 2 с помощью стоек 37 и крепежных элементов 38;

- датчика абсолютного давления 39, закрепленного на плите 2 крепежными элементами 40;

- жгутов управления и контроля 41.

Использование устройства контроля для определения герметичности сосудов большого объема производится в следующей последовательности:

- устанавливают устройство в полость проверяемого сосуда 1;

- стыкуют жгуты управления и контроля 41 приборами устройства через проходные гермоэлементы проверяемого сосуда 1 с контрольно-регистрирующей аппаратурой;

- закрывают сосуд 1 и дистанционно открывают электроклапаны 27 и 28 эталонной камеры 15;

- производят подачу в сосуд 1 через имеющейся у него штуцер сжатого воздуха до установившегося испытательного давления;

- после прекращения подачи воздуха и при равенстве установившегося испытательного давления в эталонной камере 15 и контролируемом сосуде 1 электроклапаны 27 и 28 дистанционно перекрывают. На протяжении времени, установленного для проведения испытания, производят регистрацию изменения перепада давления по показаниям датчика перепада давления 35. На основании этих показаний определяют величину утечки и делают выводы о герметичности проверяемого сосуда, при этом исключены ошибки измерения герметичности из-за разницы температур в проверяемом сосуде и эталонной камере.

Для проведения испытания герметичности сосуда объемом около 7 м³ был изготовлен опытный образец устройства, который позволил сократить время проверки и повысить точность измерения герметичности сосуда. При избыточном давлении 0,1 Мпа в сосуде контроль уровня утечки воздуха определяют с точностью не хуже 1×10^-4 см³/сек.