способ контроля герметичности укупоренных изделий

Формула изобретения

1. Способ контроля герметичности укупоренных изделий, заключающийся в том, что изделие помещают в герметичную камеру, создают на стенках изделия перепад давления и судят о герметичности изделия по результатам измерения давления в камере, отличающийся тем, что о герметичности судят путем сравнения давления в камере с контрольным давлением, которое соответствует предварительно измеренному давлению в той же камере с герметичным эталонным изделием, идентичным контролируемому, причем перепад давления в камере с герметичным эталонным изделием и контролируемым изделием создают изменением количества газа в ней на одну и ту же величину, а давление в камере измеряют через одно и то же время после создания перепада давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при соответствии давления в камере контрольному о герметичности судят по изменению давления за определенный промежуток времени, при этом в качестве герметичного эталонного изделия выбирают изделие с минимальным объемом, предельно допустимым для контрольного изделия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для неразрушающего контроля укупоренных изделий.

Известен способ по Патенту №2182701, позволяющий проводить контроль герметичности укупоренных изделий и заключающийся в том, что посредством перемещения поршня в цилиндре на стенках укупоренного изделия, помещенного в герметичную камеру, создают перепад давления воздуха, а о герметичности судят путем сравнения величины обратного хода поршня с эталонной величиной, полученной при тех же условиях при использовании герметичного изделия, идентичного контролируемому.

К недостатку указанного способа следует отнести нестабильность величины обратного хода поршня вследствие зависимости силы трения между поршнем и цилиндров от многих факторов и низкую разрешающую способность шкалы, по которой определяют величину обратного хода поршня, что в конечном итоге приводит к низкой достоверности результата контроля.

Из ГОСТ 24054 известен “манометрический камерный способ”, выбранный за прототип и заключающийся в том, что в изделии создают давление газа, помещают изделие в герметичную камеру и судят о герметичности по изменению давления в камере за установленный промежуток времени.

Существенный недостаток “манометрического камерного способа” - невозможность контроля герметичности укупоренных изделий (примером такого изделия является закатанная консервная банка), т.к. такие изделия не позволяют без нарушения их целостности создать в их полости избыточное давление газа или вакуум. Создание избыточного давления непосредственно в камере с таким изделием также не дает результата. Дело в том, что в процессе создания избыточного давления в камере с негерметичным изделием, газ проникает в полость изделия и в нем так же как и в камере создается избыточное давление, поэтому за установленный промежуток времени изменения давления в камере не произойдет, и дефектное изделие ошибочно будет признано герметичным, причем вероятность ошибки возрастает с увеличением размеров дефекта (степени негерметичности).

Цель настоящего изобретения - создание достоверного неразрушающего способа контроля герметичности укупоренных изделий, использующего результаты измерений давления в камере.

Эта цель достигается тем, что в герметичную камеру с укупоренным изделием подают или откачивают из нее строго определенное количество газа и после этого судят о герметичности путем сравнения давления в камере с его контрольным значением, которое предварительно определяют при тех же условиях путем измерения давления в камере при установке в нее эталонного изделия.

На фиг.1 схематично изображена установка для реализации способа, включающая цилиндр 1 с поршнем 2, камеру 3 с прибором 4 для измерения давления, шланг 5, сообщающий подпоршневую полость цилиндра с камерой, в которую установлено укупоренное изделие 6. Поршень в цилиндре может перемещаться из одного крайнего положения в другое.

На фиг.2 представлена зависимость давления Р в камере от времени при подаче в камеру определенного количества газа. Кривые А, Б и В характеризуют давление в камере при установке в нее соответственно герметичного изделия, изделия с малым сквозным дефектом (с малой степенью негерметичности) и изделия с большим сквозным дефектом. Р_к - контрольное значение давления в камере, полученное при установке в камеру эталонного (герметичного) изделия, ₁ - момент завершения подачи газа, ₂ - момент измерения давления в камере и окончания контроля.

Способ реализуется следующим образом. Предварительно определяют контрольное значение давления. Для этого помещают в камеру 3 эталонное изделие, идентичное контролируемому, или любое другое герметичное изделие, наружный объем которого равен наружному объему контролируемого изделия. Перемещением поршня 2 в цилиндре 1 из крайнего верхнего положения в крайне нижнее подают в камеру 3 определенное количество воздуха, в данном случае равное количеству воздуха в подпоршневой полости цилиндра, тем самым уменьшая объем замкнутой системы и создавая в ней избыточное давление воздуха. Для исключения самопроизвольного подъема поршня под действием давления поршень фиксируют в крайнем нижнем положении и по прибору 4 измеряют давление в камере. Полученное значение давления Р_к считают контрольным, т.е. соответствующим герметичному изделию. Непосредственный контроль герметичности проводят аналогичным образом, установив в камеру контролируемое изделие. Величина давления при этом после подачи определенного количества воздуха будет зависеть только от герметичности или степени негерметичности изделия. Действительно, согласно газовому закону Бойля-Мариотта давление в замкнутой системе обратно пропорционально ее объему, но изменение этого объема после установки в ту же камеру идентичного герметичного изделия полностью соответствует изменению объема при использовании эталонного изделия, поэтому очевидно, что в выбранный момент времени ₂ давление в камере будет равно контрольному значению Р_к (кривая А на фиг.1), что является свидетельством герметичности контролируемого изделия. Если же в камере находится негерметичное изделие, то объем замкнутой системы больше на величину объема газа, содержащегося в полости контролируемого изделия, поэтому в момент времени ₂ давление в камере всегда будет меньше контрольного давления Р_к. Таким образом сравнивая через установленный промежуток времени величину давления в камере с контрольным значением Р_к, можно однозначно судить о герметичности укупоренного изделия, причем чем больше разница, тем выше степень негерметичности контролируемого изделия. Приведенные рассуждения справедливы и при откачке определенного количества газа, в этом случае поршень 2 перемещают из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее, создавая в камере 3 давление ниже атмосферного.

При этом необходимо отметить следующее: идентичность эталонного и контролируемого изделий - понятие относительное. Дело в том, что в результате допусков на размеры любое контролируемое изделие будет отличаться от эталонного по наружному объему на некоторую величину, поэтому давление в камере при контроле герметичного изделия с наружным объемом, например, меньше эталонного будет ниже контрольного значения Р_к, и герметичное изделие будет ошибочно признано негерметичным. С другой стороны, при контроле изделия с малой степенью негерметичности и наружным объемом больше эталонного, давление в камере через установленный промежуток времени может оказаться выше контрольного значения Р_к и негерметичное изделие будет ошибочно признано герметичным.

Для исключения указанных моментов целесообразны следующие отличия от предложенного способа: в качестве эталонного изделия используют изделие с минимальным наружным объемом, предельно допустимым для данного контролируемого изделия, а о герметичности судят по изменению давления за установленный промежуток времени, если после создания перепада давления газа давление в камере достигло (превысило) контрольное значение, причем изделие считают негерметичным, если давление не достигло контрольного значения.

Указанный вариант способа понятен из рассмотрения кривых на фиг.2, где Р_к* - контрольное значение давления в камере, полученное при использовании эталонного изделия с минимальным наружным объемом, предельно допустимым для контрольного изделия. Кривая А, соответствующая герметичному изделию, имеет с момента времени ₁ горизонтальный участок, т.е. изменения давления не происходит, т.к. утечек газа из камеры в полость изделия нет. Давление в камере с изделием, имеющим малую степень негерметичности (кривая Б), с момента времени ₁ уменьшается за счет утечек газа в полость изделия. Несмотря на то, что давление в камере при этом достигло контрольного значения Р_к*, уменьшение давления за установленный промежуток времени ₁- ₂ может быть зарегистрировано соответствующим прибором и сделан однозначный вывод о негерметичности изделия. Если же в момент времени ₁ или ₂ давление в камере не достигло P_к* (кривая В), что возможно только при значительных утечках газа в полость изделия, то вывод так же очевиден: контролируемое изделие негерметично.

Проведенные натурные испытания подтвердили возможность и эффективность контроля герметичности укупоренных изделий предлагаемым способом.