RU2042108C1 - Method of measurement of effective areas of leakages - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method makes it possible to measure values of effective areas of leakages of any shape. Testing chamber is connected leak-tight to one side of plane in which leakage is measured. Testing matter is fed into it. Temperature inside chamber and outside of its surface is set equal and is kept identical. Flow rate of matter and pressure difference in chamber are measured. Value F_э of effective area of leakage is calculated by formula

, where F_э is effective area of leakage; W is flow rate of testing matter; ε is compression factor of testing matter; r is density of testing matter; DP is pressure difference in chamber and outside of it. EFFECT: expanded application field, improved authenticity of measurements. 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения величин эффективных площадей неплотностей в любых сложных по форме объектах, например в автомобилестpоении для измерения величин эффективных площадей неплотностей кузовов автомобилей. The invention relates to instrumentation and can be used to measure the values of the effective area of leaks in any complex shape objects, for example in the automotive industry to measure the values of the effective area of leaks of car bodies.

Известен пневматический способ измерения среднего диаметра капиллярных трубок [1] В соответствии с данным способом через измеряемый капилляр дважды при давлении в 20 и 90 КПа пропускают сжатый воздух. Измеряют расход воздуха и перепад давлений. По полученным данным расчетным путем определяется средний диаметр капилляра. A known pneumatic method for measuring the average diameter of capillary tubes [1] In accordance with this method, compressed air is passed through a measured capillary twice at a pressure of 20 and 90 kPa. Measure air flow and pressure drop. According to the data obtained by calculation, the average diameter of the capillary is determined.

Однако данный способ имеет следующие недостатки:
с его помощью можно измерять только диаметры капиллярных трубок и нельзя измерять поперечные размеры более сложных по конфигурации отверстий, например, нельзя измерять площади неплотностей в уплотнениях дверей автомобилей;
для осуществления одного измерения необходимо дважды определить расход воздуха через капилляр при двух разных перепадах давлений;
для измерения необходимо создавать высокое давление воздуха до 90 КПа, значит для осуществления способа необходим насос высокого давления;
для осуществления способа требуется сложная установка, в которую входят не менее трех стабилизаторов давлений.However, this method has the following disadvantages:
it can be used to measure only the diameters of capillary tubes and it is impossible to measure the transverse dimensions of holes with a more complex configuration, for example, it is impossible to measure the area of leaks in car door seals;
for one measurement, it is necessary to determine twice the air flow through the capillary at two different pressure drops;
for measurement it is necessary to create a high air pressure of up to 90 KPa, which means that a high pressure pump is necessary for the implementation of the method;
the implementation of the method requires a complex installation, which includes at least three pressure stabilizers.

Наиболее близким к изобретению является пневматический способ измерения [2] который заключается в том, что воздух продувают через измеряемый зазор, определяют величину зазора по разности расхода воздуха через измеряемый зазор и через калибровочное отверстие в период перепада давления в системе прибора, что характеризует соотношение площадей поперечных сечений измеряемого зазора и калибровочного. Closest to the invention is a pneumatic measurement method [2] which consists in blowing air through the measured gap, determining the gap by the difference in air flow through the measured gap and through the calibration hole during the pressure drop in the device system, which characterizes the ratio of transverse cross sections of the measured gap and calibration.

Однако данный способ недостаточно точен, так как коэффициенты расхода воздуха через калибровочное отверстие и через зазоры в сопряженных деталях не равны между собой. В данном способе не учитывается также влияние температур на результат измерений, что приводит к снижению их точности. Так, если данным способом измерять площадь неплотности, имеющей большой продольный размер, например, в несколько метров, а температура вдоль нее или по обе ее стороны будет различной, то в результате появления гравитационных сил полученные результаты измерений будут неточными. However, this method is not accurate enough, since the coefficients of air flow through the calibration hole and through the gaps in the mating parts are not equal to each other. This method also does not take into account the effect of temperatures on the measurement result, which leads to a decrease in their accuracy. So, if using this method to measure the area of leaks having a large longitudinal size, for example, several meters, and the temperature along it or on both sides will be different, then as a result of the appearance of gravitational forces, the obtained measurement results will be inaccurate.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений. The technical result of the invention is to improve the accuracy of measurements.

Это достигается тем, что испытательное вещество подают в испытательную камеру, герметично установленную с одной стороны неплотности, температуру по всему объему испытательной камеры и снаружи неплотности выравнивают и поддерживают одинаковой, а эффективную площадь F_э неплотности определяют по формуле:
F_э

где W расход испытательного вещества через неплотность;
ε коэффициент сжимаемости испытательного вещества;
ρ плотность испытательного вещества;
Δ Р перепад давлений в испытательной камере и снаружи.This is achieved by the fact that the test substance is fed into the test chamber, hermetically installed on one side of the leak, the temperature throughout the volume of the test chamber and outside the leak is equalized and maintained the same, and the effective area F _{e of the} leak is determined by the formula:
F _e

where W is the flow rate of the test substance through leaks;
ε is the compressibility factor of the test substance;
ρ is the density of the test substance;
Δ P pressure difference in the test chamber and outside.

На чертеже приведена схема установки, с помощью которой осуществляется предлагаемый способ. The drawing shows the installation diagram, with which the proposed method is carried out.

Установка содержит источник 1, обеспечивающий движение испытательного вещества, в качестве источника может служить, например, вентилятор, насос или баллон со сжатым газом, регулятор расхода 2 (заслонка), расходомерное устройство 4, в качестве которого может служить любое устройство, позволяющее определять расход испытательного вещества, например сопло или газовый счетчик. The installation contains a source 1, providing the movement of the test substance, for example, a fan, a pump or a compressed gas cylinder, a flow regulator 2 (damper), a flow meter 4, which can be any device that can determine the flow rate of a test substance, for example substances, such as a nozzle or gas meter.

Между заслонкой и расходомером испытательного вещества расположен регулятор 3 температуры, в качестве которого может служить любое устройство, позволяющее поддерживать необходимую температуру испытательного вещества. В простейшем случае им может служить любой теплообменник, например, бак, обеспечивающий выравнивание температуры протекающего через него вещества с температурой окружающего испытательную камеру 6 и неплотность 7 вещества. Between the damper and the flow meter of the test substance there is a temperature controller 3, which can be any device that allows you to maintain the required temperature of the test substance. In the simplest case, it can be any heat exchanger, for example, a tank, ensuring equalization of the temperature of the substance flowing through it with the temperature surrounding the test chamber 6 and leaks 7 of the substance.

Измерения проводят следующим образом. Перед измерением устраняют все источники тепла, способные вызвать локальное изменение температуры испытательного вещества в камере или снаружи испытываемой неплотности. Затем создают движение испытательного вещества в испытательную камеру, измеряют поле температур в камере и снаружи неплотности. Для устранения выявленных неоднородностей поля температур, с помощью вентиляторов или насосов создают циркуляционное движение испытательного вещества как в камере, так и снаружи неплотности. После выравнивания температур и обеспечения равенства температур по обе стороны испытываемой неплотности производят измерение расхода испытательного вещества, разности давлений по обе стороны неплотности и температуры в испытательной камере. По результатам измерений проводят расчет и определяют величину эффективной площади неплотности. The measurements are carried out as follows. Before measuring, eliminate all heat sources that can cause a local change in the temperature of the test substance in the chamber or outside the tested leak. Then create the movement of the test substance into the test chamber, measure the temperature field in the chamber and outside the leak. To eliminate the detected inhomogeneities of the temperature field, using the fans or pumps create a circulation movement of the test substance both in the chamber and outside the leak. After equalizing the temperatures and ensuring equal temperatures on both sides of the test leak, they measure the flow rate of the test substance, the pressure difference on both sides of the leak and the temperature in the test chamber. Based on the measurement results, a calculation is made and the effective leakage area is determined.

П р и м е р. С помощью предлагаемого способа проведено измерение эффективных площадей кузовов автомобилей ГАЗ-3102, Форд-Скорпио, Мерседес-Бенц, Кавз-3270. В таблице приведены величины эффективных площадей некоторых неплотностей кузова автомобиля ГАЗ-3102 и Форд-Скорпио при давлении в салоне 50 Па. Кроме возможности расчета воздухообмена через неплотности данные, приведенные в таблице, позволяют определять места, где находятся наиболее крупные неплотности, а значит и предпринять необходимые меры для их устранения с целью повышения герметичности салона автомобиля. PRI me R. Using the proposed method, the measurement of the effective area of the car bodies GAZ-3102, Ford-Scorpio, Mercedes-Benz, Kavz-3270. The table shows the effective areas of some leaks in the body of the GAZ-3102 and Ford-Scorpio at a pressure in the cabin of 50 Pa. In addition to the possibility of calculating air exchange through leaks, the data given in the table allow you to determine where the largest leaks are, and therefore take the necessary measures to eliminate them in order to increase the tightness of the car interior.

Использование предлагаемого способа измерения эффективных площадей неплотностей обеспечивает по сравнению с существующими способами возможность расчетным путем определять количество жидкости и газа, которое будет проникать при эксплуатации в объект, имеющий неплотности. Благодаря этому отпадает необходимость проводить сложные и более дорогостоящие эксплуатационные испытания. Using the proposed method for measuring the effective area of leaks provides, in comparison with existing methods, the possibility of calculating to determine the amount of liquid and gas that will penetrate during operation into an object having leaks. This eliminates the need for complex and more expensive field trials.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИН ЭФФЕКТИВНЫХ ПЛОЩАДЕЙ НЕПЛОТНОСТЕЙ, заключающийся в том, что подают испытательное вещество, измеряют перепад давлений и расход испытательного вещества через неплотность и по результатам измерений судят о площади неплотности, отличающийся тем, что испытательное вещество подают в испытательную камеру, герметично установленную с одной стороны неплотности, выравнивают температуру по всему объему испытательной камеры и снаружи неплотности вдоль всей ее поверхности и поддерживают одинаковой, а эффективную площадь F_э неплотности определяют по формуле

где W расход испытательного вещества через неплотность;
ε коэффициент сжимаемости испытательного вещества;
r плотность испытательного вещества;
DP перепад давлений в испытательной камере снаружи.METHOD FOR MEASURING THE VALUES OF EFFECTIVE AREAS OF LEAFNESS, consisting in the fact that the test substance is supplied, the pressure drop and the flow rate of the test substance through the leakage are measured, and the leakage area is judged by the measurement results, characterized in that the test substance is fed into the test chamber sealed on one side leaks, equalize the temperature throughout the entire volume of the test chamber and outside leaks along its entire surface and maintain the same, and effective area F _e leaks determined by the formula

where W is the flow rate of the test substance through leaks;
ε is the compressibility factor of the test substance;
r is the density of the test substance;
DP differential pressure in the test chamber outside.

Images