способ испытания изделия на герметичность

Формула изобретения

1. Способ испытания изделия на герметичность, при котором испытуемое изделие заполняют рабочей средой, создают в испытуемом изделии переменное давление и осуществляют контроль утечки рабочей среды с помощью датчика, отличающийся тем, что в полости испытуемого изделия, заполненного рабочей средой (жидкостью или газом) создают регулятором расхода знакопеременное давление посредством создания вакуума и избыточного давления по чередующемуся циклу, рабочую среду нагревают до определенной температуры, причем скорость нагрева зависит от ее плотности или вязкости, а величину перепада давления рабочей среды обеспечивают механизмом пульсации давления, при этом для ускорения процесса испытания, снаружи к испытуемому изделию подают воздух с заданной концентрацией озона, а контроль утечки рабочей среды, по периметру зоны герметизации, осуществляют с помощью датчиков, установленных на испытуемом изделии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу воздуха с заданной концентрацией озона к испытуемому изделию осуществляют с помощью озонной установки и оптического газоанализатора озона.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что управление регулятором расхода рабочей среды осуществляют задающим генератором.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что пульсацию давления рабочей среды обеспечивают механизмом, состоящим из золотникового устройства, редуктора и асинхронного электродвигателя.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру рабочей среды в испытуемом изделии повышают с помощью нагревательного элемента, размещенного в баке.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что уровень и температуру рабочей среды в баке и испытуемом изделии в заданных пределах контролируют с помощью датчиков: уровня и температуры.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение утечки среды из испытуемого изделия осуществляют посредством группы датчиков: температуры, давления и утечки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к методам испытания изделий (детали, агрегаты) автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, а также может использоваться при испытании на герметичность: специальной техники (пожарные, эвакуаторные, спасательные и другие), авиа-, ракетно-космической техники, железнодорожного, рельсового, подвесного конвейерного транспорта, станкостроения, текстильного машиностроения, горнодобывающего оборудования и машин для добычи полезных ископаемых (нефть, газ и т.д.).

Из уровня техники известны способы испытания на герметичность изделий путем создания избыточного давления уплотняемой среды в изделии, измерения утечки из изделия или падения давления в них, создания вакуума снаружи изделий и измерения давления в уплотняемой полости.

Например, известен способ испытания изделий на герметичность (по авторскому свидетельству на изобретение СССР № 1677548, МПК: G01M 3 3/26, опубликован 15.09.1991 г.), в котором при определении изменения давления судят о величине негерметичности изделия через время выдержки, причем учет объема изделия при контроле малых утечек, после окончания времени выдержки перед определением изменения давления изделие соединяют с дополнительной емкостью, параметры которой выбирают из приведенных в способе соотношений.

Недостаток известного способа состоит в том, что при таком испытании затрачивается значительный промежуток времени для выявления утечки.

Известен также, способ испытания изделия на герметичность (по авторскому свидетельству на изобретение СССР № 2020302, МПК: F15B 19/00, G01M3 3/26, опубликован 30.09.94 г.), который принят нами за прототип. При этом способе испытуемое изделие заполняют рабочей средой под давлением испытания, выдерживают, а в процессе выдержки соединяют с дополнительной емкостью, давление в которой превышает давление рабочей среды испытания, и контролируют параметр процесса изменения давления в изделии. В качестве параметра, по которому судят о герметичности изделия, используют длительность выдержки.

Недостаток способа по прототипу состоит в длительности выдержки для выявления утечки. Оба указанных способа способствуют, но не решают полностью задачи изобретения.

Задача изобретения состоит в сокращении времени испытания на герметичность за счет выявления утечки путем изменения физико-механических и химических характеристик изделий в зоне уплотнения жидкой или газовой среды.

Сущность предложенного способа испытания изделия на герметичность состоит в том, что испытуемое изделие заполняют рабочей средой, создают в испытуемом изделии переменное давление, осуществляют контроль утечки рабочей среды с помощью датчика, отличие согласно изобретению заключается в том, что в полости испытуемого изделия, заполненного рабочей средой (жидкостью или газом) создают регулятором расхода знакопеременное давление посредством создания вакуума и избыточного давления по чередующемуся циклу, рабочую среду нагревают до определенной температуры, причем скорость нагрева зависит от ее плотности или вязкости, а величину перепада давления рабочей среды обеспечивают механизмом пульсации давления, при этом для ускорения процесса испытания, снаружи к испытуемому изделию подают воздух с заданной концентрацией озона в пределах эксплуатационных показателей изделия, а контроль утечки рабочей среды, по периметру зоны герметизации, осуществляют с помощью группы датчиков, установленных на испытуемом изделии.

Кроме того, отличия состоят еще в том, что

- подачу воздуха с заданной концентрацией озона к испытуемому изделию осуществляют с помощью озонной установки и оптического газоанализатора озона.

- управление регулятором расхода рабочей среды осуществляют задающим генератором.

- пульсацию давления обеспечивают механизмом, состоящим из золотникового устройства, редуктора и асинхронного электродвигателя.

- температуру рабочей среды в испытуемом изделии повышают с помощью нагревательного элемента, размещенного в баке.

- уровень и температуру рабочей среды в баке и испытуемом изделии в заданных пределах контролируют с помощью датчиков.

- измерение утечки среды из испытуемого изделия осуществляют посредством группы датчиков, установленных на нем.

Технический результат, получаемый от использования изобретения, заключается в определении времени наработки испытуемого изделия до появления утечки уплотняемой среды в зависимости от необратимых процессов изменения физического (упругость, прочность, адгезия) и химического (старение) состояния герметизирующего материала испытуемого изделия.

Контроль времени и места возникновения утечки позволяет проводить отбраковку изделий и последующую конструктивную доработку с целью увеличения надежности работы изделия (безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность и ресурс работы).

Предложенное изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

Фиг.1 - гидравлическая схема стенда для испытания изделия на герметичность;

Фиг.2 - диаграмма осредненной температуры масла в двигателе.

Гидравлическая система стенда включает:

- объект испытаний 1 с рабочей средой (жидкостью или газом) и размещенной на нем группой датчиков: температуры 2, давления 3 и утечки 4;

- масляный насос 5 с асинхронным многоскоростным двигателем 6;

- золотниковое устройство 7, редуктор 8 и асинхронный двигатель 9 создают пульсацию давления рабочей среды;

- давление рабочей среды устанавливают краном 10 (для ручной регулировки расхода);

- регулятор расхода рабочей среды 11 управляется генератором 12, задающим частоту и амплитуду пульсации давления рабочей среды в объекте испытаний 1;

- бак 13 с нагревательным элементом 14, датчиками: уровня 15 и температуры 16;

- подачу воздуха с заданной концентрацией озона с наружной стороны испытуемого изделия осуществляют с помощью озонной установки 17, а для постоянного контроля концентрации озона используют оптический газоанализатор озона 18.

Способ испытания на герметичность по предложенному изобретению коротко осуществляется следующим образом.

Объект испытаний 1 (испытуемое изделие) наполняют рабочей средой (жидкостью или газом), нагружают рабочую среду по специальному циклу знакопеременным давлением - вакуумом с обеспечением повышенной температуры рабочей среды с помощью специального нагревателя 14, размещенного в баке 13, подачей с наружной стороны к испытуемому изделию воздуха с определенной концентрацией озона, постоянным контролем параметров зоны герметизации по утечке рабочей среды, визуальным контролем контактных поверхностей после прекращения испытаний и демонтажа изделия.

Гидравлическая схема работает следующим образом.

Испытуемое изделие 1 заполняют рабочей средой (жидкостью или газом), с помощью масляного насоса 5, приводимого в движение посредством асинхронного многоскоростного электродвигателя 6 через клиноременную передачу. Для контроля: температуры, давления и утечки рабочей среды, на испытуемом изделии 1 установлена группа датчиков: температуры 2, давления 3 и утечки 4.

Максимальное давление рабочей среды устанавливают краном 10. Рабочая среда из испытуемого изделия 1 самотеком по трубопроводу попадает в бак 13, в котором установлен нагревательный элемент 14, который обеспечивает нагрев рабочей среды до заданной температуры (75-90°С), а уровень и температуру рабочей среды в заданных пределах контролируют с помощью датчиков: уровня 15 и температуры 16.

Пульсацию давления рабочей среды в испытуемом изделии 1 обеспечивают механизмом, состоящим из золотникового устройства 7, редуктора 8 и асинхронного электродвигателя 9.

Контроль величины давления в объекте испытаний 1 осуществляют датчиком давления 3.

При работе в режиме пульсирующего нагружения верхнее давление задают краном 10, а нижнее - регулятором расхода 11. Регулятор расхода 11 имеет основную дроссельную ступень и клапан разности давления.

Основная дроссельная ступень состоит из пропорционального магнита с датчиком положения корпуса, в котором расположен золотник и пружина, устанавливающая золотник в исходное положение (на чертеже не показано).

Гидроклапан разности давлений, входящий в состав регулятора расхода 11, состоит из корпуса, золотника и пружины, усилием которой обеспечивают постоянный перепад давлений на дросселирующей кромке золотникового устройства 7.

Пульсацию давления рабочей среды осуществляют электродвигателем 9, редуктором 8 с эксцентриком на валу и регулятором расхода жидкости 11, управляемым задающим генератором 12.

Подачу воздуха с заданной концентрацией озона с наружной стороны испытуемого изделия осуществляют с помощью озонной установки 17, а для постоянного контроля концентрации озона используют оптический газоанализатор озона 18.

На фиг.2 изображена диаграмма температур в нижнем картере двигателя в зависимости от времени работы, где:

1 - температура в зоне разъема картера и блока цилиндров;

2 - температура масла в картере двигателя.

Как показывает практика, температура моторного масла в автомобильном двигателе (нижнем картере) не превышает 95°С, а температура в районе уплотняющей прокладки может достигать 80-100°С.

Указанные значения температуры принимаются в расчет при составлении условий испытаний. Показатели пульсации давления обусловлены параметрами испытаний агрегатов.

Таким образом, использование предложенного способа испытания позволит сократить время испытания на герметичность за счет выявления утечки путем изменения физико-механических и химических характеристик изделий в зоне уплотнения жидкой или газовой среды.