Выбор способа измерения потока контрольной течи определяется величиной течи, необходимой точностью измерения й конструктивной особенностью проницаемого элемента. В процессе тарировок течеискательной аппаратуры и устройств для контроля герметичности может возник-нуть неооходимость в измерении потоков от 10
л мм3 МПа т-г
до 10.Для этого существует несколько методов.
Метод накопления пузырька в жидкости основан на измерении объема пузырька^за неко
торый промежуток времени при погружении выходного канала контрольной течи в жидкость. Объем пузырька определяют по его диаметру. Этот метод получил широкое распространение для калибровки контрольных течей, конструкция которых позволяет наблюдать за выходным каналом под слоем жидкости. Контрольные течи с проницаемыми элементами в виде оттянутого стеклянного капилляра, сплющенного металлического капилляра, а также пары «втулка — стержень», имеющие выходную щель на торце элемента, на потоки газа 10~2—10“5 -мм ^МПа калибруют преимущественно этим методом.
Существует три различных методики, основанные на данном методе.
1. Методика, при которой поток газа определяют по предельным размерам пузырька в момент отрыва от капилляра. Эту методику наиболее целесообразно применять для капилляров, имеющих цилиндрический канал, особенно на выходном торце.
В этом случае диаметр отрывающегося пузырька от капилляра зависит от радиуса капилляра, поверхностного натяжения и плотности жидкости, в которую погружают капилляр.
Выражение для потока газа через капилляр в этом случае имеет следующий вид:
где Ра — атмосферное давление; п — число пузырьков, образующихся за время наблюдения; г— радиус капилляра; с — поверхностное натяжение; Д/ — время наблюдения; g — ускорение силы тяжести; р—плотность жидкости.
Точность определения потока по данной методике невелика, так как диаметр отрывающегося пузырька зависит также и от остроты кромок канала на выходе, что трудно
учесть без непосредственного измерения диаметра отрывающегося пузырька.
-
2. Методика определения потока газа по диаметру пузырька в момент отрыва или до отрыва его от проницаемого элемента. Эта методика применима для произвольной микрогеометрии выходного канала проницаемого элемента. При ее использовании можно калибровать контрольные течи с точностью до ±30% в диапазоне потоков
6,7. ю~2—6,7-10~5 мм3 сМПа (OCT 1.41184—72). Схема уста-новки для калибровки по данной методике показана на рис. 10. При калибровке контрольных течей с потоками менее 1. 10~~2 -мм.3.- на ТОрце течи необходимо установить
диафрагму с малым отверстием, чтобы предотвратить попадание жидкости в канал течи.
Величину потока газа рассчитывают по формуле
где d — среднее арифметическое значение диаметра газового пузырька в момент отрыва, мм; т — среднее арифметическое значение времени образования газового пузырька, с.
В качестве жидкости для калибровки следует применять этиловый спирт или дистиллированную воду.
-
3. Методика определения потока газа по измерению оторвавшегося пузырька под смоченной поверхностью стеклянной пластинки.
Из рассмотренных методик данная обеспечивает наиболее точную калибровку с погрешностью не более ± 10%. Повышение точности калибровки обеспечивается в результате проведения измерения диаметра пузырька в статических условиях с применением высокоточного инструментального микроскопа, а также возможности введения поправки на искажение сферической формы пузырька. При данной методике диапазон измерений расширяется в сторону увеличения до потоков 10. Методика применяется
для калибровки контрольных течей с металлическими щелевыми капиллярами и состоит в следующем: в сосуд, заполненный жидкостью (дистиллированной водой) до установленной на нем стеклянной пластинки (рис. 11), вводят щелевой капилляр так, чтобы всплывающие пузырьки попадали под смоченную стеклянную пластинку. В момент погружения капилляра включается секундомер, после отрыва пузырька или серии пузырьков секундомер выключается, а капил/тяр выводится из-под стеклянной пластинки. Диаметр одиночного пузырька обмеряется в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на инструментальном микроскопе. Серия пузырьков перед обмером собирается в один.
Расчет производят по формуле
где d — диаметр пузырька, мм; t — время накопления
пузырька, с; + ога~ коэффициент, учитывающий от-личие формы пузырька от сферы; Рб—барометрическое давление, МПа.
Подставляя значение Ксф в формулу (50), получаем
Соотношение для коэффициента Лсф определено экспериментально для диаметров пузырьков 0,8—8,0 мм под смоченной стеклянной пластинкой в дистилли-ППНЯННПЙ RO7TP.
ления в присоединен-.
ной емкости применим для потоков больше 10 2-.Проницаемый элемент контрольной течи не
имеет контакта с жидкостью. С помощью данного метода ка-
Метод падения дав-
либруют контрольные течи с различными проницаемыми элементами, в том числе и такие, которые нельзя из-за конструктивного оформления калибровать по накоплению пузырька в жидкости. Схема устройства для калибровки показана на рис. 12. Повышение чувствительности измерительного устройства достигается путем применения U-об-разного дифференциального манометра, одно колено которого соединено с глухой емкостью, а другое — с емкостью, на которой установлен проницаемый элемент контрольной течи. С уменьшением объемов сравниваемых емкостей измеряются меньшие потоки, с увеличением — большие.
Расчетная формула потока газа через проницаемый мм3-/МПа
элемент, имеет вид
где V — объем присоединенной емкости, мм3; ДР — перепад давления в U- образном дифференциальном манометре, мм вод. ст.; t — время калибровки, с.
Метод измерения потоков по возрастанию давления в отвакуумирован-ном объеме применяют для точных измерений по-
1л_ймм3-МПа J-,
токов менее 10 ”— . При этом используют измерительную установку с компрессионным манометром Мак-Леода, схема которой показана на рис. 13. Протекающий индикаторный газ через контрольную течь 1 предварительно накапливается в течение времени Д/ в малом объеме 2, отделенном ртутным затвором 3 от калиброванного объема 4. Время накопления зависит от величины потока и величины калиброванного объема 4. Схема предусматривает изменение величины калиброванного объема в широких пределах в результате замены вспомогательного баллона 5. Объем накопления вакуумируют, закрывают ртутный затвор, а через промежуток времени А/ — открывают. Из объема накопления газ поступает в калиброванный объем, предварительно откаченный до высокого вакуума и изолированный от откачки.
гт м3» мкПа
Поток через контрольную течь, определяют
по формуле где V — объем изолированного вакуума, м3; АР — изменение давления в изолированном объеме после соединения с объемом накопления, мкПа; А/ — время накопления, с.
