Материал: Ракетно-космическая техника и технология 2015. тез. докл. Российской науч.- техн. конф., посвященной 50-летию первого запуска РН «Протон» 16 июля 1965 года. Федеральное космическое агентство

где к.т – поток пробного газа через контрольную течь, Вт.

11

10

1

13 8 9

3

2

6

5

1 – испытываемое изделие; 2, 5, 7, 9, 12 – вакуумные вентили; 3 – воздушно-гелиевый пульт; 4 – течеискатель;

6 – механический насос; 8 – паромасляной насос; 10 – датчик давления; 11 – ЭКТ; 13 – вакуумная камера

Рис. 4. Принципиальная схема испытаний на герметичность ВГС методом «вакуумирования»

Степень негерметичности объекта испытаний по контрольному газу определяется по формуле

мВ;

′- фон гелия после отключения контрольной течи, мВ;

–реакция течеискателя на поток гелия из течей объекта испытаний и фон гелия, мВ;

кт – поток гелия через контрольную течь, Вт;

– концентрация гелия в смеси, %.

При испытании на герметичность ВГС существенную роль в обеспечении качества и надежности испытаний играет

110

равномерность заполнения испытываемых полостей контрольным газом. Заполнение осуществляется следующими способами:

-раздельная подача гелия и воздуха (азота);

-подача смеси гелия и воздуха (азота).

Заполнение изделий без применения смесительных устройств рекомендуется проводить, когда:

-из-за конструктивных особенностей недопустимо откачивать внутреннюю полость изделия;

-изделие не имеет сложной внутренней поверхности и разветвленной системы трубопроводов, в связи с чем не требуется длительной выдержки, для образования равномерной смеси гелия с воздухом (азотом) по всему объему.

Раздельное заполнение изделий контрольным газом проводят с соблюдением рекомендаций:

-при заполнении полостей через штуцер, расположенный в верхней точке изделия, первым подается газ с меньшей молекулярной массой, например, гелий;

-при заполнении полостей через штуцер, расположенный в нижней точке изделия, первым подается газ с большей молекулярной массой, например, воздух (азот);

-давление гелия определяют по формуле

г = ∙( см ат),

где г – избыточное давление гелия, кгс/см2; см – избыточное давление контрольного газа, кгс/см2;

– концентрация гелия, %; ат – атмосферное давление, кгс/см2.

- после заполнения контрольным газом изделие выдерживают заправленным в течение времени, необходимого для образования равномерной смеси гелия с воздухом по всему объему.

Определение времени выдержки до образования равномерной концентрации гелия с воздухом (азотом) по всему объему изделия проводят технологическим путем, измеряя концентрации гелия на входе в изделие и в наиболее удаленной от входа точке.

Процесс образования равномерной смеси считается законченным, если значения концентраций гелия во всех точках измерения отличаются друг от друга и от заданной по КД не более, чем на 10%. Допускается и более 10%, если это оговорено в КД.

111

В целях сокращения времени образования равномерной концентрации гелия в контрольном газе рекомендуется изделие заполнять следующим образом:

-ступенями (порциями) по схеме: гелий – воздух, гелий – воздух и т.д;

-продувкой внутренней полости изделия гелием до необходимой концентрации;

-поочередным наддувом изделия избыточным давлением гелия, выдержкой в течение установленного времени и сбросом давления.

При замещении воздуха в изделии на пробный газ поочередным наддувом и сбросом давления гелия количество заполнений изделия гелием должно быть не менее величины «П», которая определяется по формуле

где П – количество заполнений изделия пробным газом давлением изб для создания в нем концентрации ;

– концентрация гелия, которой необходимо заполнить изделие, %;

изб – избыточное давление, которым возможно заполнить изделие при замещении воздуха на контрольный газ, кПа.

Заполнение контрольным газом изделий, допускающих откачку внутренних полостей до давления 0,665-1,33 кПа, можно проводить готовой смесью или чистым гелием. При этом измерение концентрации гелия в изделии можно не проводить. Если изделие заполняется чистым гелием, то в расчетах значения негерметичности принимать концентрацию гелия равной 90%.

Фактически, в производственных цехах заполнение гелием агрегатов и их составных элементов проводится продувкой внутренних полостей гелием до необходимой концентрации, поочередным наддувом полостей избыточным давлением гелия и сбросом его или вакуумированием испытываемой полости с последующим заполнением ее приготовленной воздушно-гелиевой смесью.

После полной сборки двигатель подвергают испытаниям на герметичность методом «мундштука»: необходимо еще раз

112

проверить герметичность всех агрегатов и места их стыковки. Не становится исключением и мембранный клапан.

Метод «мундштука» относится к числу самых простых и распространенных методов испытаний на герметичность уплотнительных элементов агрегатов, мембран и диафрагм. Недостатком этого метода является зависимость чувствительности испытаний от объема накопления, глубины погружения отводной трубки (мундштука) в жидкость и его диаметра, типа жидкости, изменения атмосферного давления и температуры окружающей среды.

Принципиальная схема контроля герметичности изделий методом «мундштука» приведена на рис. 5.

2 3

4 6

7

8

9

1 – пневмопульт; 2, 9 – вентиль; 3 – манометр 4 – испытываемое изделие; 5 – объем накопления;

6 – наполнитель (если применяется); 7 – отводная трубка; 8 - емкость с жидкостью

Рис.5.Принципиальная схема контроля герметичности изделий методом «мундштука»:

где – объем полости, заключенной между концом мундштука

иконтролируемым элементом (объем накопления), м3;

–время регистрации спада давления, с;

б– барометрическое давление, мм рт.ст.;

–диаметр выходного отверстия мундштука, м;

∆– изменение температуры изделия за время испытаний, К;

–температура в помещении при испытаниях, К;

113

– коэффициент поверхностного натяжения жидкости, в которую опущен мундштук, Н/м;

- глубина погружения мундштука в жидкость, м;

– плотность жидкости, кг/м3;

д– чувствительность испытаний, м3·Па/с.

Время испытаний находится в диапазоне от 3 до 10 мин. Считая, что за это время барометрическое давление и температура

Таким образом, чувствительность испытаний зависит в основном от объема накопления, коэффициента поверхностного натяжения жидкости и глубины погружения мундштука в жидкость.

В таблице приведены коэффициенты поверхностного натяжения и плотности различных жидкостей.

Свойства некоторых жидкостей

Данные, приведенные в таблице, показывают, что повышение чувствительности испытаний можно достигнуть, например, используя вместо воды спирт или керосин. Формула Н показывает, что определяющее влияние оказывает объем накопления. Поэтому уменьшение объема накопления или его исключение приводит к существенному повышению чувствительности испытаний. С этой целью внутрь объема накопления устанавливают наполнители, подают газ до появления пузырьков на срезе мундштука.

Диаметр отводной трубки рекомендуется принимать 4–6 мм, длину – не более 600 мм, глубину погружения среза – не более 10 мм.

При этих условиях время выдержки до появления первых пузырьков определяется по формуле

= 1000 ,

где – время выдержки до появления первых пузырьков, с;

114