Что измеряет гелиевый течеискатель
При контроле герметичности гелий используют как пробный газ. Если в проверяемом объекте есть сквозной дефект, гелий проходит через него под действием перепада давления и поступает к измерительной системе. Течеискатель определяет присутствие гелия и рассчитывает поток пробного газа через течь.
В основе измерения находится не охлаждающий эффект гелия и не закон Бернулли, а разделение ионов по отношению массы к заряду. Для наиболее распространённого изотопа гелия прибор настраивают на атомную массу 4.
Принцип работы по шагам
- Подготовка объекта. Изделие вакуумируют либо заполняют гелием под избыточным давлением — схема зависит от выбранного метода испытания.
- Подача пробного газа. Гелий распыляют снаружи у предполагаемого места течи или регистрируют щупом там, где газ выходит из объекта.
- Транспорт газа. Вакуумная система течеискателя направляет поступившую газовую смесь к масс-спектрометрической ячейке и поддерживает требуемое для анализа давление.
- Выделение сигнала гелия. Частицы газа ионизируются, после чего система разделения направляет ионы гелия к коллектору, отделяя их от частиц с другим отношением массы к заряду.
- Расчёт результата. Электроника преобразует ионный ток в величину течи и выводит результат на дисплей. Рост сигнала после подачи гелия указывает на наличие дефекта.
Основные узлы прибора
Масс-спектрометрическая ячейка
Содержит источник ионов, систему разделения и коллектор. Этот узел формирует избирательный измерительный сигнал по гелию.
Вакуумная система
Форвакуумная и высоковакуумная ступени создают условия, при которых ионы могут пройти через анализатор без частых столкновений с молекулами газа.
Клапаны, электроника и программное управление
Управляют откачкой, переключением режимов, защитой измерительной ячейки, калибровкой, обработкой сигнала и отображением результата.
Вакуумный метод и метод щупа
Метод обдува
Течеискатель откачивает объект, а оператор подаёт гелий снаружи на сварные швы, фланцы, уплотнения и другие вероятные места негерметичности. Через дефект гелий попадает внутрь и регистрируется прибором.
Метод щупа
Объект заполняют гелием или гелийсодержащей смесью, затем проводят щупом по наружной поверхности. Щуп забирает окружающий газ и направляет его к анализатору.
Оба подхода могут применяться для локального поиска. Для интегральной проверки оценивают суммарную негерметичность всего объекта или контролируемого объёма. Выбор схемы зависит от конструкции изделия, допустимого давления, требуемой чувствительности и условий испытания.
Что влияет на показания
Показание прибора зависит не только от размера дефекта. На результат и время отклика влияют объём объекта, проводимость соединительной линии, режим работы вакуумной системы, концентрация пробного газа и расстояние от места подачи гелия до течи.
Перед измерением учитывают фоновый сигнал. Гелий может задерживаться в объёме установки, уплотнениях и насосной системе, поэтому повторная подача газа без выдержки способна увеличить фон и затруднить локализацию. Для количественного контроля прибор калибруют по контрольной течи согласно инструкции изготовителя.
Где применяют гелиевый метод
Гелиевые течеискатели используют там, где требуется локализовать малые сквозные дефекты или измерить суммарную негерметичность объекта. Метод подходит для вакуумного оборудования, герметичных сборок и технологических систем, которые допускают выбранную схему испытания.
- вакуумные камеры, трубопроводы, клапаны, фланцы и уплотнения;
- криогенное и газовое оборудование;
- сварные и паяные сборки;
- лабораторные, исследовательские и промышленные вакуумные установки;
- компоненты, для которых задан допустимый поток через течь.
Преимущества и ограничения
Преимущества
- избирательное обнаружение пробного газа;
- возможность локального поиска и количественной оценки;
- применимость к объектам разного объёма и конфигурации;
- негорючий и химически инертный пробный газ.
Ограничения
- объект должен допускать вакуумирование или заполнение пробным газом;
- гелиевый фон может замедлять повторные измерения;
- чувствительность зависит от режима, подключения и подготовки объекта;
- для количественного результата необходимы корректная калибровка и методика.
Что определить до выбора прибора и методики
- Цель контроля: поиск места дефекта, измерение суммарной негерметичности или оба результата.
- Допустимая течь: единица измерения, порог годности и требуемый диапазон.
- Состояние объекта: возможность вакуумирования, допустимое избыточное давление и рабочая среда.
- Геометрия: объём, присоединительные фланцы, длина линий и доступ к вероятным местам течи.
- Производственный цикл: требуемое время проверки, частота испытаний и необходимость автоматизации.
- Условия эксплуатации: загрязнения, влажность, вентиляция, фоновый гелий и требования к обслуживанию.
Заключение
Гелиевый течеискатель — это специализированная вакуумная измерительная система. Он пропускает газовую смесь через масс-спектрометрический анализатор, выделяет сигнал гелия и пересчитывает его в величину течи. Такой принцип позволяет применять один прибор для локализации дефектов и для количественного контроля герметичности.
Надёжность результата определяется всей методикой: подготовкой объекта, схемой подачи пробного газа, вакуумным подключением, контролем фона и калибровкой. Для практической задачи сначала задают допустимую течь и условия испытания, а затем выбирают режим и конфигурацию оборудования.
Связанные решения
Нужно подобрать течеискатель или методику контроля?
Для консультации укажите тип и объём объекта, допустимую величину течи, рабочую среду, возможность вакуумирования или опрессовки, присоединения и требуемое время проверки.
