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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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