В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Проверка герметичности вакуумной системы
Проверка герметичности вакуумной системы - Галоидные течеискатели
Измерение и контроль вакуума - Контрольно-измерительная аппаратура
Оглавление
Проверка герметичности вакуумной системы
Испытание под давлением (опрессование)
Испытание с помощью трансформатора Тесла
Применение внешнего вакуумного колпака
Галоидные течеискатели
Все страницы

Действие галоидных течеискателей основано на свойстве платины, накаленной до 800—900° С, увеличивать эмиссию положительных ионов в присутствии галоидов. Эффект наблюдается как при атмосферном давлении, так и в вакууме. Это позволяет обнаруживать течь по натеканию в нее галоидов, а также позволяет обнаруживать утечки в системах, содержащих галоиды.

Чувствительный элемент галоидного течеискателя представляет собой платиновый диод с анодом прямого накала, навитым на керамическую трубку. Эмитируемые анодом ионы воспринимаются вторым электродом — коллектором, соединенным с усилителем постоянного тока. Стрелочный прибор на выходе усилителя регистрирует увеличение ионного тока при попадании галоидов в межэлектродное пространство чувствительного элемента. Сигнал дублируется звуковым индикатором.

 Внешний вид галоидного течеискателя

Отечественные галоидные течеискатели состоят из датчика течеискателя,содержащего чувствительный элемент, и измерительного блока. Переносный течеискатель ГТИ-3 обнаруживает течи в системах, заполненных изнутри галоидосодержащей газовой смесью. Чувствительность течеискателя составляет 2,4*10-3 л-мкм рт. ст./с фреона-12, что позволяет установить утечку в атмосферу 0,5 г фреона-12 в год.

Натекание фреона 2,4-10-3 л-мкм рт. ст/с вызывает отклонение стрелки не менее чем на 30% самой чувствительной шкалы. Чтобы обнаружить большие течи, следует уменьшить накал датчика.

Датчик течеискателя ГТИ-3 выполнен в виде щупа-пистолета. Непосредственно за чувствительным элементом, расположенным в передней части щупа, размещено вентиляционное устройство, благодаря которому воздух проходит через межэлектродное пространство датчика. Щуп перемещается вдоль испытываемой поверхности. При повышении концентрации галоидов вблизи течи течеискатель подает сигнал.

При работе с галоидным течеискателем фоновые сигналы могут вызывать пары растворителей и конструкционных материалов, содержащих галоиды. Течеискатель нельзя поэтому использовать в помещении, содержащем газы с примесью галоидов. Загрязнения, составляющие 6—10%, могут вывести прибор из строя.

Вакуумно-атмосферный галоидный течеискатель ВАГТИ-4 предназначен не только для проверки вакуумных систем на герметичность путем создания внутри этих систем избыточного давления галоидосодержащего газа, также и для проверки путем обдувания оболочек вакуумных систем галоидами. Соответственно этому течеискатель снабжен двумя датчиками — атмосферным и вакуумным.

Атмосферный датчик предназначен для обследования опрессованных систем, выполнен в виде щупа-пистолета и аналогичен датчику течеискателя ГТИ-3.

Вакуумный датчик течеискателя выполнен в виде отрезка трубопровода с фланцами, внутри которого размещен чувствительный элемент. Датчик включается в трубопровод предварительного разрежения. Проникая через течь в вакуумную систему во время обдувания ее галоидосодержащим газом, пробный газ попадает и в чувствительный элемент, что вызывает в нем изменение ионного тока, регистрируемое индикаторами.

Чувствительность течеискателя регулируется переключением сопротивлений во входной цепи усилителя. Три диапазона имеют кратность 10. Переход на последнюю, самую чувствительную шкалу отвечает пятикратному увеличению чувствительности по сравнению с предыдущей. Первая, самая грубая шкала предусмотрена для измерения фонового тока, определяемого общим уровнем парциального давления галоидов. Наблюдение за содержанием галоидов необходимо в связи с тем, что длительное их воздействие на работающий чувствительный элемент приводит к отравлению эмиттера. При больших фоновых токах следует обеспечить очистку помещений от галоидов. Восстановления характеристик эмиттера можно достичь прокаливанием чувствительного элемента в чистой атмосфере.

Чувствительность течеискателя с вакуумным датчиком характеризуется минимально индицируемым парциальным давлением фреона 5- 10-8 мм рт. ст. Такое давление вызывает отклонение стрелки выходного прибора не менее чем на 20% самой чувствительной шкалы и соответствует потоку фреона через датчик 5•10-8 л*мкм рт. ст./с при эффективной скорости его откачки 1 л/с.

Вакуумный датчик предназначен для работы при давлениях от 10-2 до 1 мм рт. ст.

С помощью атмосферного датчика-щупа течеискатель обнаруживает истечение в атмосферу 2,5•1O-3 л-мкм рт. ст./с фреона (Ф-12 или Ф-22). Постоянная времени измерительного блока меняется от 2,5 до 5 с при переходе с грубой на самую чувствительную шкалу.

Техническая характеристика течеискателя ВАГТИ-4

 

Батарейный галоидный течеискатель БГТИ-5 предназначен для работы ев помещениях и на открытом воздухе. Его применяют для испытаний больших объемов, находящихся под избыточным давлением пробного газа. Питание_от батареи аккумуляторов. В выносном щупе имеется чувствительный элемент, аналогичной применяемому в течеискателях ГТИ-3 и ВАГТИ-4, и вентиляционное устройство. Течеискатель хорошо работает в полевых условиях благодаря расширенному диапазону рабочих температур, нечувствительности приборов к запыленности воздуха и к ветру. Для обеспечения возможности длительных испытаний течеискатель БГТИ-3 комплектуется зарядным устройством для одновременной зарядки всех аккумуляторов в батарее.

Чувствительность течеискателя к утечкам фреона Ф-12 или Ф-22 не менее 1,5 г в год. Соответствующий этой утечке поток 7 •10-3 л-мкм рт. ст./с составляет по крайней мере 30% шкалы на самом чувствительном диапазоне. Постоянная времени течеискателя без удлинительных насадок не превышает 3 с. С насадкой длиной 750 мм постоянная времени увеличивается до 10 с.

Техническая характеристика течеискателя БГТИ-5

 При работе с аккумуляторами КНГК-ЮД нижняя граница изменения температур составляет 0° С.Течеискатель ГТИ-6 предназначен для проверки герметичности систем, поддающихся испытаниям опрессовкой галоидосодержащим газом, а также вакуумных систем в диапазоне давлений 10—1 мм рт. ст.Чувствительность течеискателя при работе по методу опрессовки с выносным щупом к потоку фреона не менее 1•1O-3 л*мкм рт. ст./с, а чувствительность с вакуумным датчиком к парциальному давлению фреона 10-8 мм рт. ст. Постоянная времени течеискателя с выносным щупом менее 1,5 с.

 

Масс-спектрометрический течеискатель выделяет пробный газ из общей смеси поступающих в него газов благодаря разделению ионов газа по массам под действием электрического и магнитного полей. Течеискатель отбирает газовую смесь из испытываемого объема, подвергаемого извне воздействию пробного газа. Если снаружи через течь внутрь вакуумной системы попадет пробный газ, то он попадет и в течеискатель, который в этот момент подаст соответствующий сигнал. Может быть и наоборот — течеискатель отбирает газовую смесь из пространства, окружающего испытываемый объем, впрессованный изнутри пробным газом.

Попадающая в течеискатель газовая смесь поступает в ионный источник, где газ ионизируется и формируется ионный пучок. В анализаторе происходит разложение этого пучка на компоненты по массам и выделение пучка ионов пробного вещества. В приемном устройстве регистрируется и измеряется ток выделенных ионов.

Таким образом, пробное вещество регистрируется вне зависимости от присутствия других газов.

Передвижные масс-спектрометрические течеискатели ПТИ-6 и ПТИ-7 представляют собой масс-спектрометры, настроенные на регистрацию гелия, применяемого в качестве пробного газа. Масс-спектрометрический анализ газов в течеискателях производится в магнитном анализаторе, работающем в однородном магнитном поле, направленном перпендикулярно движению ионов.

Ионы образуются электронной бомбардировкой. Моноэнергетический пучок формируется электрическим полем, созданным между электродами источника ионов. Выделенный в анализаторе пучок ионов гелия поступает на коллектор, связанный с электрометрическим усилителем постоянного Тока. Усилитель позволяет измерять токи от 10"10 до 10~14 А, что обеспечивает индикацию парциальных давлений гелия от 5- 10-8 до 5-10-12 мм рт. ст.

Течеискатель имеет собственную вакуумную систему, состоящую из механического и пароструйного насосов с воздушным охлаждением. Он также имеет ловушки, предохраняющие от загрязнения масс-спектрометрический анализатор. Вакуумная система позволяет прокачивать через течеискатель поток газа 2 л-мкм рт. ст./с при давлении в анализаторе 2-10"4 мм рт. ст. Регистрация в этих условиях парциального давления гелия 5 • 10"12 мм рт. ст. определяет способность течеискателей индицировать концентрацию гелия, равную 2,5-10-8 л-мкм рт. ст./с.

Вакуумная система течеискателей сообщается с испытываемыми объемами через дросселирующий вентиль Ду 32, позволяющий плавно регулировать давление в камере анализатора. В течеискателях предусмотрена возможность изоляции масс-спектрометрического анализатора от вакуумной системы при размораживании охлаждаемой ловушки и для ремонта при работающей вакуумной системе.

 

 

Гелиевый масс-спектрометрический течеискатель СТИ-8 предназначен для высокочувствительной проверки герметичности систем с малым газоотделением. Вакуумная система течеискателя выполнена на металлических уплотнениях. В течеискателе возможны два режима проверки герметичности: режим предварительных испытаний с откачкой пароструйным насосом и режим высокочувствительных испытаний при откачке цеолитовым насосом.

Минимальная течь, обнаруживаемая течеискателей в режиме высокочувствительных испытаний, составляет от 5-10-10 до 5-10-11 л-мкм рт. ст./с при подаче гелия соответственно от 1 до 10 мин. Выбор гелия в качестве пробного газа объясняется почти полным его отсутствием в окружающей атмосфере и среди газов, выделяемых стенками вакуумной аппаратуры, а также хорошим проникновением его даже в самые незначительные течи.

Промышленные испытания изделий больших габаритов на плотность показали, что вакуумные испытания гелиевым течеискателей значительно эффективнее и дешевле, чем воздушные и водородные. Воздушные и водородные испытания изделий больших габаритов очень трудоемки и громоздки, а также не безопасны для обслуживающего персонала. Испытания гелиевым течеискателей позволяют определить неплотность в любом аппарате независимо от его габаритов. Наиболее рационально этим методом можно определить неплотность при остаточных давлениях от 5 до 0,1 мм рт. ст.

Обнаруженные неплотности быстро устраняются электросваркой, если аппарат находится под разрежением. При проверке и откачке больших объемов следует применять для предварительной откачки от атмосферного давления вращательные многопластинчатые, поршневые или водокольцевые насосы, а вращательные масляные насосы включать после создания предварительного давления порядка десятых долей атмосферы.

На рис. 531 приведена схема установки для определения течи методом гелиевого щупа. Откачиваемый объем 8 заполняется гелиево-воздушной смесью с концентрацией гелия от 5% и выше. В шланге 6 создается разрежение (откачка производится насосом 2), в результате чего гелий, проникающий через неплотность и попадающий в щуп 9, засасывается через шланг 6 в течеискатель. Величина минимальной течи, которую можно обнаружить щупом, зависит от длины и диаметра шланга 6, от пропускной способности самого щупа, от концентрации гелия в объекте и от чувствительности течеискателя.

Чувствительность повышается при замене воздуха, окружающего испытываемый объект, газовой средой, не содержащей гелия. Существенно повысить чувствительность удается при замене воздуха азотом в камерах, окружающих испытываемый предмет. Система отбора газа для анализа с применением щупа усложняет измерения из-за значительных фоновых эффектов, в связи с чем предложен порционный метод отбора, предусматривающий перепуск гелия в течеискатель после удаления всех других газов цеолитовым насосом.

Качество испытаний обдуванием вакуумной системы гелием (рис. 532) и испытаний способом щупа может быть проверено способом избыточного давления. Он позволяет определить очень малую негерметичность объекта с большим внутренним газовыделением (рис. 533). В барокамере 3 создается вакуум, а в испытываемый объект 9 подается гелий.

 



 
=
Рейтинг@Mail.ru