Файл: Тарасевич Р.М. Методы и средства проверки герметичности узлов, отсеков и систем летательных аппаратов учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.07.2024
Просмотров: 79
Скачиваний: 0
В табл. 3 приведены наиболее часто применяемые в практике про изводства ЛА величины оценки степени герметичности и связанные с
нею величины: скорость |
натекания, скорость увеличения давления в |
||||
сосуде объемом I л, |
время увеличения давления |
на заданную вели |
|||
чину |
(І0—® |
мм р т .с т .) |
в |
сосуде объемом I л, время натекания Ісм3 |
|
газа |
(при |
нормальных условиях) и размеры эквивалентных этим течам |
|||
отверстий. |
|
|
|
|
|
Как видно из табл. 3, степени герметичности |
ІО- *3 л?мм.рт,ст./зек |
||||
эквивалентно отверстие- |
капилляр диаметром 0,2 |
мкм при длине ІО мм. |
Время натекания в этом случае I см3 газа при нормальных условиях через капилляр такого размера составит 240 лет.
Величина суммарной утечки (натекания), выраженная в потоке газа, или скорость натекания (утечки), выраженная в секундах, являются прямыми показателями степени герметичности. Увеличение давления за определенный промежуток времени (при известном объеме сосуда) или время, необходимое для натекания в сосуд известного объема опре
деленного количества |
газа (см .табл.3), принято |
считать косвенными |
показателями степени |
герметичности. |
|
Пример пересчета |
одного показателя степени |
герметичности в |
другой приводится ниже. Например, при степени герметичности или скорости натекания порядка ІО- "'' л*мм.рт.ст./сек увеличение давле ния внутри сосуда объемом I л в днях составит І*І0~^*24 часа*60
мин.60 сек = І0~^*8,6.І04= |
8 ,6 .І0 -3 |
|
мм рт.ст/день |
(24 |
часа), а |
||||||||
увеличение давления внутри сосуда объемом 5 л соответственно |
|||||||||||||
составит |
|
|
“3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 « |
= І,7 .І0 ~ 3мм рт.ст/день |
(24 |
часа). |
|
||||||||
|
— |
|
|||||||||||
Из уравнения (6)следует, что |
|
$ |
скорость |
увеличения |
|||||||||
давления-равна |
изменению давления |
АР |
за время |
A t |
, т .е . |
||||||||
|
|
|
|
|
4= |
At > |
|
|
|
|
|
(9) |
|
откуда |
|
|
|
|
|
A t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 10) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда время |
A t |
, |
необходимое для увеличения давления на |
||||||||||
АР |
|
ІО-3 |
мм рт.ст. |
в сосуде объемом |
I л, |
определится кая |
|||||||
At= |
Ар |
|
ІО'3 |
день = |
. |
чао |
= |
£ , / / |
часа, |
||||
4 |
S.S-ICT9 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13
а в сосуде объемом |
Ь л время увеличения давления |
яа |
Ар - ІСГ^ |
|
мм рт.ст. составит |
2.77*5 = 14 час. |
|
|
О |
* |
|
см газа при |
|
|
Определение времени натекания I |
нормальных усло |
виях, т .е . при давлении газа, взятого или пересчитанного к давле нию 760 мм рт.ст.(нормальное давление в I атм (физич^) произво дится на основании зависимости
(II)
где { -время натекания; у -объем сосуда;
3 - скорость натекания.
Подставив в уравнение (I I) заданный объем в литрах, значение скорости натекания из табл.З и приведя все значения к дням и дав лению в 760 мм, получим
ІО^Л гso |
я &Т диен. |
|
JO'1'&S час -ВО huh-SOсеИ |
||
|
Как видно из табл.З, указанной степени герметичности эквива лентно отверстие-капилляр диаметром 1,8 мкм и длиной 10 мм.
Зависимость степени герметичности-скорости натекания через ка либрованные капиллярные течи - от диаметра капилляра при постоян ной его длине 10 мм для «воздуха при температуре 20°С изображена на
рис.2. Для капилляра произвольной длины пропускная способность определяется путем деления полученной из графика величины на дли
ну капилляра, выраженную в сантиметрах.
Обеспечиваемая степень герметичности отдельных установок и видов соединений приведена в табл.4.
Рис.2. Зависимость пропускной способности капилляра длиной
в 10 мм от его диаметра
14
|
|
|
Т а б л и ц а 4 |
Обеспечиваемая степень герметичности (скорость натекания) |
|||
Установка или отдель |
Краткая характерис |
Степень герметич |
|
ные узлы вакуумной |
тика |
условий про |
ности (скорость |
си стемы |
верки |
герметичности |
натекания) |
Ящик с перчатками для |
Как правило,допусти- |
манипуляции |
мо увеличение давле |
|
ния на 0,05$ за I |
|
час в объеме 250 л |
Установка для плавки |
Общая скорость нате- |
металлов в вакууме |
кания |
2,5*10-*
л«мм р т .ст ./сек
М О 1 со
л*мм рт.ст./сек
Вакуумная установка для разделения изо топов
Высоковакуумная система
Торцевое уплотнение
Рычажный затвор
Сверхвысоковакуумный
ЗаТВОр
Сверхвысоковакуумный
затвор Уплотнения с прокладками
из кремнийорганической резины
Уплотнение с медными прокладками
Сварное соединение металлических деталей
Общая скорость натекания
Скорость натекания
всей установки в це лом
Уплотнение с подпру жиненным выступом
Проходной диаметр
32-500 мм Сильфонное уплотнение
Сильфонное уплотнение золотые прокладки
Ножевое уплотнение, индиевое седло
Диаметр ІЮ мм при сечении 6x6 мм
Ширина прокладки I мм диаметр 78 мм, нагруз ка 10 000 кгс Максимально допустима* величина натекания
2*ІО“5
л*мм р т .ст ./сек
І*І0~6
Л*мм р т .ст ./сек
5*10"'
л*мм р т .ст ./сек
І*І0"7
л«мм р т .ст ./сек
ІО-8 л*мм р т .ст ./сек
2*ІО-11
л*мм р т .ст ./сек
2*ІО-4
л*мм р т.ст./сек .сі (после обезгаживания в течение
I часа при темпе ратуре І50°С)
3 ‘Ю“8
л*мм р т .с т ./с е к .
2*ІО-8
л*мм р т .с т ./с е к .с
15
Уплотнения с прокладками из пластических материа лов для низких температур
Уплотнения на основе эластомерных прокладок
16
Продолжение
Величина скорости
натекания ІСГ^см-5
гелия (при нор мальных условиях)
за I час на единицу длины уплотнения при давлении 70 кг/см2 и температуре 20°С
8 * 10г' 9
л*мм рт.ст./сек«см
Допустимый диапа |
От 6.10-0до 3*КГЫ |
зон |
л*мм рт.ст./сек*см |
% ■ - - 1' * г ,- .
* |
<, Г . . |
%V |
3 .Краткая характеристика вакуумной (герметичной) системы
Для количественной оценки герметичности в большинстве случаев требуется создание вакуума внутри проверяемого узла, отсека или помещение отсека в вакуум, а также использование устройств, имею щих вакуумные насосы. Однако, как правило, не удается сразу полу чить необходимое разрежение, и приходится устанавливать причину неисправности вакуумной системы и устранять ее.
Существуют три основные причины, затрудняющие или делающие не возможным получение предусмотренного технологическим процессом вакуума:
|
а) |
неисправность насоса; |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
газоотделение в узле или |
в системе; |
|
|
|
|||
|
в) натекание в систему или |
|
в узел |
г а за , |
т .е . |
негерметич |
|
||
|
|
ность, определение количественного значения которой и |
|
||||||
|
|
предусматривается технологическим процессом. |
|
||||||
Поэтому следует прежде всего определить наличие первых двух |
|
||||||||
основных причин, |
устранить их, и только после этого можно объек |
|
|||||||
тивно |
оценивать герметичность. |
|
|
|
|
|
|
||
Для проверки работы вакуумного насоса от него при помощи вен |
|||||||||
тиля следует изолировать откачиваемую систему. Измерив давление |
|
||||||||
р |
в момент |
отделения системы |
от насоса и давления р |
, |
|||||
р3 |
, |
Рі! |
и т .д . через различные |
промежутки |
времени At |
, |
|||
надо построить график зависимости |
р = /(і) |
(рис.З). |
Если давле |
|
|||||
ние в системе оказывается значительно выше предельного вакуума |
|
||||||||
насоса |
и после перекрытия крана практически не меняется (прямая |
|
|||||||
а |
на ри с.З ), |
то это означает, что установка не может быть от |
|||||||
качана из-за неисправности насоса. |
|
|
|
О |
|
|
|||
Изменение давления в соответствии с кривой |
(рис.З) сви |
||||||||
детельствует о наличии в системе источников газоотделения, так |
|
||||||||
как с |
некоторого |
момента давление |
в |
системе перестает изменяться |
|
благодаря установлению нового равновесия между выделением и погло щением стенками газов или паров. Если давление в системе, откачан
ной до Ъ < ^ р |
ß |
, непрерывно возрастает пропорционально вре- |
мени (прямая |
на рис.З), то причиной этому натекание в |
|
систему извне |
(негерметичность). |
|
|
|
17 |
\ |
Г**. пу»/тчн** |
|
научи* - Тихи*. |
г |
|
Аі**ііиаіак4 ГОГИ |
давления р в изолиро - ванной от насоса системе:
а - неисправен насос; б - газоотделение системы; в - на текание в систему
Б устройствах для получения вакуума применяются дв£ основных типа насосов.
|
Механические насосы применяются для получения низкого вакуу |
||
ма |
(ІО- ^ мм р т .с т .) , |
пароструйные насосы - для получения высоко |
|
го |
вакуума (ІО-7 мм |
р т .с т .) . |
|
|
Различные типы и виды вакуумных насосов отличаются следующими |
||
основными параметрами: |
|
||
|
1) предельным вакуумом - той максимальной |
разреженностью, кото |
|
рую можно получить при помощи данного насоса. |
Предельный вакуум |
соответствует равновесию между количеством газа (пара), откачивае мого насосом, и количеством газа , поступающим в него в результате газоотделения стенок, газоотделения и испарения рабочей жидкости насоса и возможного проникания воздуха извне. Применение специаль ных устройств и технологических приемов (ловушек,обезжиривания, сушки и т . д . ) , сущность которых будет изложена далее, позволяет повысить предел вакуума насоса;
2) максимальным выпускаемым давлением - предельно большим дав лением в выпускном патрубке насоса, при котором он нормально работает. У механических насосов максимальное выпускаемое давление несколько выше атмосферного. У пароструйных насосов выпускаемое давление значительно ниже, чем у механических, и находится в пре делах 0,1 - 0,2 мм р т .ст . Поэтому, чтобы система работала для соз-
18
Дания вакуума,к пароструйному насосу последовательно подсоединяют механический насос, который создает требуемое предварительное раз режение в выпускном патрубке пароструйного насоса;
3) быстродействием насоса (быстротой откачки, или скоростью откачки), измеряемым объемом газа, проходящего при давлении р через сечение выпускного патрубка насоса за единицу времени.
|
|
а |
|
|
s |
V- Р ' |
( 12) |
где |
-быстрота действия насоса; |
насосом в единицу |
|
|
q -количество газа, удаляемого |
||
|
р |
времени (поток газа ); |
|
|
-давление газа в впускном клапане насоса. |
||
|
Серьезным препятствием для создания |
предусмотренного техноло |
гическим процессом вакуума и для правильной оценки герметичности
проверяемого |
узла или отсека |
является газоотделение, |
происходящее |
|
в проверяемом |
объекте. |
|
|
|
Газоотделение - |
свойство |
твердых тел удерживать |
в своей тол |
|
ще и на поверхности |
молекулы |
паров и газов и медленно |
выделять |
их в процессе откачки. Интенсивность газоотделения зависит от тем пературы, размеров и качества обработки поверхности, наличия на поверхности влаги, масел и других загрязнений. Насколько большое влияние оказывают поверхностные загрязнения, можно судить хотя бы по тому, что I мг воды, испарившийся при комнатной температуре в
объеме, откачанном до давления |
порядка ІСГ^мм р т .с т .; дает 9,4* |
*10^ л пара. Это количество пара |
может быть откачано насосом с |
быстротой откачки 100 л/сек почти за сутки. Проницаемость материа ла, из которого изготовлены стенки изделия, может также существен но снижать герметичность. При этом следует учитывать, что разные газы по-разному проникают в различные материалы. Для примера на рис .4 приведены графики проницаемости различных материалов для газов при изменении температуры. Сплошными линиями обозначены данные, полученные экспериментально, пунктирными-теоретические данные.
19