Файл: Тарасевич Р.М. Методы и средства проверки герметичности узлов, отсеков и систем летательных аппаратов учеб. пособие.pdf

Количественная оценка измерительным устройством интенсив­ ности пучка Мг будет характеризовать концентрацию частиц гелия в смеси газов. Место расположения коллектора в круговой траектории

определяется условиями фокусировки.

Гелий принят в качестве пробного газа при масс-спектрометри-

химической инертностью, делающей применение его совершенно безвред­ ным и безопасным в работе.

Первое преимущество гелия позволяет обеспечить высокую чувст­ вительность метода, так как подлежащий регистрации сигнал появля­

широкого применения при использовании масс-спектрометрического ме­ тода из-за большого молекулярного веса (39,9) и высокого содержа­

10. Устройство и назначение передвижного течеискателя типа

6 и 7 (ПТИ-6. ПТИ-7)

Течеискатель представляет собой масс-спектрометр, настроенный на гелий. Он предназначен для испытания объемов (в том числе ЛА) на герметичность и обнаружения в них мест течей в процессе произ­ водства и при лабораторных исследованиях.

Блок-схема масс-спектрометра ПТИ-7 (передвижной течеискатель марки 7) показана на рис.27. Течеискатель состоит из масс-спектро-

56

Калидроба*-

нтгелиеШ

печь

метрической камеры с ионным источником и коллектором диффузионного пароструйного насоса с воздушным охлаждением (типа НВ0-40), пред­ назначенного для создания в камере течеискателя давления порядка 2-5*10“^ мм р т .с т . и механического (форвакуумного) насоса типа

: создания предварительного разрежения

Испытуемый объект или щуп при помощи дросселирующего вентиля и шланга соединяется с пароструйным насосом. Течеискатель имеет также усилитель постоянного тока (УПТ), блок питания камеры и изме­ рения давления (ВПК), панель включения, выносной пульт управления (ВПУ-З) со стрелочным прибором, что позволяет по отклонению стрелки прибора определять величину потока гелия, т .е . степень герметич­ ности .

Для улучшения вакуума на пароструйном насосе установлена вымо­ раживающая ловушка, а для определения чувствительности течеиска­ теля в схему включена калиброванная гелиевая течь. В схему включены вентиль ДУ-32, позволяющий плавно регулировать давление в камере, вентиль ДУ-25, дающий возможность отсоединять камеру от вакуумной системы при смене катода и при размораживании ловушки, вентили ДУ-8, предназначенные для управления предварительной откачной вакуумной системы течеискателя механическим насосом и напуска ат­ мосферы в вакуумную систему. Выделение гелия из общей смеси газов, поступающей в течеискатель из испытуемого объекта, происходит в масс-спектрометрической камере, являющейся одним из главных узлов течеискателя.

Масс-спектрометрическая камера (рис.28) представляет собой цилиндрический корпус 10 из нержавеющей немагнитной стали со съем­ ной крышкой, уплотненной резиновой прокладкой. Внутри камеры раз­

стенке камеры размещены ввод питания источника 2, патрубок с флан­ цем 3 для подсоединения к вакуумной системе течеискателя, разъем для ввода питания 5 и напряжения 6 манометра и разъем 8 для под­ соединения выносного каскада УПТ.

58

Рис.28 .Масс-спектрометрическая камера со вскрытым прием­ ником ионов

Источник ионов (рис.29) смонтирован на одной керамической плате 4. Основные его элементы: корпус I , ионизатор 2, катод 3. Все эти элементы источника ионов размещены в коробке, которая конструктивно выполнена разборной для периодической чистки элементов источника.

59

Впередней частя корпуса источника есть паз для его поворота

вмасо-спектрометряческой камере вокруг входной щели.

Угол поворота источника существенно сказывается на рабочих характеристиках масс-спектрометра. Поэтому положение ионного ис­ точника в камере юстировано на максимальное значение воздушного пика гелия. Приемник ионов (рис.30) состоит из коллектора ионов I, выходной диафрагмы 2 и супрессорного блока 3, отсеивающего ионы с недостаточной энергией.

Камера масс-спектрометра помещается в зазоре между полюсами магнитной цепи, создающей в зазоре напряженность поля 1420-1450 эрстед.

На рис.31 показана упрощенная схема питания камеры масс-спект­ рометра, а также указаны величины подводимых напряжений питания.

60

2

Рис.31. Упрощенная схема питания камеры Частицы гелия, проникая через течи испытуемого объекта, посту­

пают в масс-спектрометрическую камеру. Здесь в ионном источнике (см.рис.29) камеры произойдет ионизация газа, поступающего в массспектрометр. Для этого поток электронов с катода на пути к иониза­ тору ускоряется электрическим полем и фокусируется магнитным полем, в котором находится камера. Ускоренные ионы вылетают через щель входной диафрагмы в пространство камеры масс-спектрометра. Там под действием магнитного поля они летят по круговым траекториям,радиус которых различен для частиц разной массы.

Магнитное поле и напряжение, ускоряющие ионы, подобраны так, что из всех образующихся ионов только ионы гелия могут пройти через щель диафрагмы 9 (рис.28), расположенной на круговой траектории, и

61

попасть в приемник ионов 7. Перед приемником ионов установлены три сетки с электрическим питанием (супрессорный блок).создающие поле, препятствующее движению ионов. Поэтому только ионы гелия, обладающие полной энергией, оказываются в состоянии преодолеть потенциальный барьер, создаваемый сетками, и попасть в приемник ионов. Ионы больших масс, потерявшие энергию в результате столк­ новений в камере масс-спектрометра,отсеиваются. Таким образом, в коллектор приемника ионов попадут только ионы газа гелия.

Ток с коллектора приемника ионов проходит через усилитель постоянного тока УПТ канала измерения ионного тока масс-спектро­ метра и поступает на стрелочный индикатор выносного пульта управ­ ления ВПУ-3. При полной герметичности проверяемого объекта, т .е . при отсутствии в камере масс-спектрометра гелия, в коллектор при­ емника ионы поступать не будут, и ионный ток будет равен нулю.

Чем ниже степень герметичности, тем больше гелия будет по - ступать в камеру масс-спектрометра, тем больше ионов будет по - ступать в коллектор приемника, тем больше будет ионный ток, а следовательно, тем значительнее будет отклонение стрелочного ин­ дикатора выносного пульта. Так осуществляется количественная оценка степени герметичности передвижным течеискателем типа ПТЧ-6, 7 , 8 .

Описание устройства и назначения щупа, калиброванной течи, ловушки и других узлов течеискателя приводится в следующей главе.

Чувствительность течеискателя к потоку

гелия порядка 4*І0“9 Л* ^ с е І ‘°Т* • Такая чувствительность может быть достигнута в режиме пониженной мощности на нагре­ вателе пароструйного насоса и при ус­ ловии заливки ловушки жидким азотом.

Рис.32. Общий вид течеискателя ПТИ-7

62

трубка,сжатой в конце. Величину течи в этом случае можно регули­ ровать, поджимая сплющенную трубку. На один конец трубка должен быть надет шланг для соединения с течейскателем, а на сплющенный конец - резиновый колпачок - уплотнитель. Практически пользуются только специально спроектированными и изготовленными щупами более

изготовления основных деталей щупа исключает влияние коррозии на величину течи.

Уплотнитель на конце щупа позволяет создать замкнутый объем у течи и предотвратить рассеивание гелия при его перемещении вдоль поверхности. Перемещая наконечник щупа вдоль проверяемой поверх­ ности или шва, можно обнаружить место нарушения герметичности, так

кая гелий,вытекающий из течи,будет улавливаться щупом и обнаружит­

ся течеискателем. При проверке герметичности с накоплением вместо колпачка-уплотнителя на наконечник щупа надевается игла Льюера для

прокола пленки, которой оклеен шов.

Габариты, форма и другие параметры щупов зависят от конструкции, размеров и формы проверяемых изделий, и потому в практике применяют щупы различной конструкции.

На рис. 34 изображен удлиненный щуп-натекатель, на рис.35 - короткий, а на рис. 36 - фланцевый щуп. Конструкция этих щупов позволяет регулировать величину натекания и обеспечивает хороший подход к возможному месту течи.

63