установка для определения утечек газа из емкости

Формула изобретения

Установка для определения утечек газа из емкости, содержащая эталонную емкость, магистрали подачи газа в контролируемую и эталонную емкости, клапаны, установленные в магистралях, манометр, соединенный с контролируемой емкостью, измерительную магистраль, дифференциальный манометр, установленный в измерительной магистрали и выполненный в виде U-образной трубки, заполненной жидкостью и соединенной одним своим коленом с контролируемой, а другим с эталонной емкостями, и отсчетное устройство, отличающаяся тем, что отсчетное устройство выполнено в виде лазера, двух плоских оптически прозрачных крышек, установленных герметично на торцах колен U-образной трубки, глухого зеркала, установленного вдоль оси колена, соединенного с контролируемой емкостью, полупрозрачного зеркала и фотоприемника, установленных последовательно вдоль оси колена, соединенного с эталонной емкостью, блока обработки сигналов и индикатора, при этом оба зеркала расположены под углом 45^o к оси оптического излучения лазера, выход фотоприемника подключен к входу блока обработки сигналов, выход которого подключен к входу индикатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к контролю герметичности емкостей, например, баков ракетных двигателей.

Известна установка для определения утечек газа из емкости, содержащая эталонную емкость, трубопроводы, клапаны, манометр, дифференциальный манометр и отсчетное устройство /1/.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка для определения утечек газа из емкости, содержащая эталонную емкость, магистрали подачи газа в контролируемую и эталонную емкости с установленными в них клапанами, манометр, соединенный с контролируемой емкостью, измерительную магистраль с установленным в ней дифференциальным манометром, представляющим собой U-образную трубку, заполненную жидкостью, с нанесенными на ее поверхность рисками делениями шкалы (отсчетное устройство), соединенную одним своим коленом с контролируемой, а другим с эталонной емкостями /2/.

Эта установка принята за прототип.

Недостаток прототипа и других известных установок состоит в низкой точности определения изменения перепада давлений (утечек) газа по делениям шкалы U-образной трубки, что объясняется наличием мениска у жидкости, заполняющей U-образную трубку, величина которого в значительной мере зависит от степени однородности стекла, из которого изготовлена U-образная трубка, и в еще более значительной мере от температуры жидкости в U-образной трубке (при разогреве или охлаждении жидкости происходит изменение объема последней и, следовательно, изменение величины мениска, что сопровождается показаниями отсчетного устройства, эквивалентными изменениями перепада давлений).

Целью изобретения является повышение точности определения.

Указанная цель достигается тем, что в известной установке для определения утечек газа из емкости, содержащей эталонную емкость, магистрали подачи газа в контролируемую и эталонную емкости с установленными в них клапанами, манометр, соединенный с контролируемой емкостью, измерительную магистраль с установленным в ней дифференциальным манометром, представляющим собой U-образную трубку, заполненную жидкостью, соединенную одним своим коленом с контролируемой, а другим с эталонной емкостями, и отсчетное устройство, отсчетное устройство образовано лазером, двумя плоскими оптическими прозрачными крышками, герметично закрывающими торцы U-образной трубки, вдоль оси одного из которых, соединенного с контролируемой емкостью, установлено глухое зеркало, а вдоль оси другого, соединенного с эталонной емкостью, последовательно установлены полупрозрачное зеркало и фотоприемник, при этом оба зеркала расположены под углом 45^o к оси оптического излучения лазера блоком обработки сигналов и индикатором, выход фотоприемника подключен к входу блока обработки сигналов, выход которого подключен к входу индикатора.

На чертеже дана установка для определения утечек газа из емкости.

Установка для определения утечек газа из контролируемой емкости 1 содержит эталонную емкость 2, магистрали 3 и 4 подачи газа в контролируемую 1 и эталонную 2 емкости с установленными в них клапанами 5,6 и 7, манометр 8, соединенный с контролируемой емкостью 1, измерительную магистраль 9 с установленным в ней дифференциальным манометром 10, представляющим собой U-образную трубку 11, заполненную жидкостью 12, соединенную одним коленом с контролируемой 1, а другим с эталонной 2 емкостями, отсчетное устройство 13, образованное лазером 14, двумя плоскими оптически прозрачными крышками 15 и 16, герметично закрывающими торцы колен U-образной трубки 11, вдоль оси одного из которых, соединенного с контролируемой емкостью 1, установлено глухое зеркало 17, а вдоль оси другого, соединенного с эталонной емкостью 2, последовательно установлены полупрозрачное зеркало 18 и фотоприемник 19, при этом зеркала 17 и 18 расположены под углом 45^o к оси оптического излучения лазера 14 блоком обработки сигналов 20 и индикатором 21, выход фотоприемника 19 подключен к входу индикатора 21.

Работает установка для определения утечек газа из емкости следующим образом.

При открытых клапанах 5, 6 и 7 через магистрали 3 и 4 газ подается в контролируемую 1 и эталонную 2 емкости. При достижении в емкостях 1 и 2 испытательного давления (контроль давления по манометру 8) закрывают клапан 7 и производят выдержку, необходимую для выравнивания давления газа в контролируемой 1 и эталонной 2 емкостях, после чего клапаны 5 и 6 закрывают. Возникновение перепада давлений в дифференциальном манометре 10 свидетельствует об утечках газа из контролируемой емкости 1.

При равенстве давлений в контролируемой 1 и эталонной 2 емкостях уровни жидкости 12 в коленах U-образной трубки 11 совпадают по высоте. Луч света от лазера 14, направленный в колено U-образной трубки 11, соединенное с эталонной емкостью 2 полупрозрачным зеркалом 18, освещает поверхность жидкости 12 в этом колене, отражается ею и поступает на фотоприемник 19. Кроме того, тот же луч света от лазера 14, направленный в колено U-образной трубки 11, соединенное с контролируемой емкостью 1 глухим зеркалом 17, освещает поверхность жидкости 12 в этом колене, отражается ею и также поступает на фотоприемник 19. Обе части луча света от лазера 14, будучи когерентными, интерферируют и образуют на фотоприемнике 19 систему полос (интерференционную картину), которая в виде электрических сигналов передается фотоприемником 19 на блок обработки сигналов 20.

При утечке газа из контролируемой емкости 1 уровень жидкости 12 в колене U-образной трубки 11, соединенном с контролируемой емкостью 1, понизится, а в колене U-образной трубки 11, соединенной с эталонной емкостью 2, повысится, в результате чего интерференционная картина на фотоприемнике 19 придет в движение. По электрическим сигналам с фотоприемника 19 блок обработки сигналов 20 подсчитывает количество сместившихся полос интерференционной картины и формирует двоичные коды смещений, подаваемые в индикатор 21, где они преобразуются в численные значения перепада давлений и отображаются на экране.

При колебаниях температуры объем жидкости 12 в U-образной трубке 11 увеличивается или уменьшается, что приводит к согласованному движению поверхностей жидкости 12 в обоих коленах U-образной трубки 11 в одном направлении (вверх или вниз) и не отражается на положениях полос интерференционной картины на фотоприемнике 19.

Предложенная установка позволяет повысить точность контроля герметичности емкостей, например, баков ракетных двигателей, в обычных условиях и в еще более значительной мере в условиях температурных возмущений.