5.2.4. Герметизация в разъемных и неразъемных корпусах

В разъемных корпусах узел гермосоединения является основ­ным элементом, определяющим надежность герметизации; при этом важным параметром узла является его периметр. Минимально возможное значение периметра обеспечивает и наименьшее усилие, приходящееся на элементы крепления крышки с корпусом. Степень герметизации разъемного корпуса зависит от плотности соединения поверхностей его сопрягаемых элементов, определяемой числом контактируемых точек и расстояниями в этих точках между атомами соединяемых поверхностей. Тщательной обработкой поверхностей можно добиться состояния адгезионного давления, при котором возникает явление сжимаемости, сопровождаемое взаимной диффузией частиц одного тела в поверхностный слой другого. В большинстве же практических случаев герметизацию разъемного корпуса осуществляют за счет заполнения пространства гермосоединения пластичным материалом (свинцом, медью, резиной, картоном). При этом важнейшим требованием при использовании резиновых уплотнителей является сохранение резиной своих упругих свойств в широком диапазоне рабочих температур. Это обеспечивается правильным выбором марки резины, наличием необходимого объема пространства гермосоединения, правильным выбором числа точек крепления и расчетом требуемого усилия обжатия. Следует учитывать также, что коэффициент объемного расширения у резины в 10 раз больше, чем у стали (α_р ~ 10^-3 1/К), что может привести к разрыву узла уплотнения при его малой прочности.

Степень герметизации в неразъемных (вакуум-плотных) корпусах зависит от качества сварного или паяного шва, вальцовки или герметичности заливки шва компаундом. При этом ТКЛР материалов, образующих шов, а также герморазъемов и проходных изоляторов из стекла или керамики должны быть совместимы с ТКЛР материала корпуса. Кроме того, выходы валов и осей органов управления должны быть уплотнены сальниками из фетра или фторопласта, а сами органы управления (тумблеры, кнопки) — герметизированы с помощью резиновых колпачков.

После герметизации внутри корпуса через откачную трубку создают разряжение до 1,3 Па и проверяют качество герметизации. Затем корпус заполняют сухим азотом, аргоном или гелием до получения давления 0,1 ...0,15 МПа, после чего трубку обжимают, запаивают или заваривают. При этом значение течи газа!

Q = S√2(∆р)³ ⁄ρ

где: -S — площадь отверстия течи, м²;

-∆р — перепад давлений, Па;

-ρ — плотность газа, кг/м³.

5.3. Измерение влажности и контроль герметичности

5.3.1. Методы непосредственного измерения влажности

Влагочувствительными элементами в этих методах измерения являются электрические датчики влажности (ЭДВ) сорбционного типа — сорбирующие электроизоляционные пленки, пористые керамические конденсаторы, адсорбирующие ситалловые датчики. При этом измеряют какой-либо влагочувствителъный параметр датчика — ε, tgδ , р_v, p_s.

Измерители влажности на основе ЭДВ называют гигрометрами (от гр. hygros — влажный).

В сорбционных электролитических, гигрометрах чувствительным элементом 1 ЭДВ (рис. 5.10, а) является слой 1 ...3 %-го водного риствора хлорида лития (LiCl), который вместе со связующим исществом нанесен на подложку 2 между двумя встречно-штыревыми электродами 3. При изменении влажности меняется электропроводность данного раствора. На этом принципе работают отечественные гигрометры типа ГС-210 и АГС-210 с пределами измерения относительной влажности 15...98% при температуре +5 ...+50 °С и погрешностью измерения + 3 %.

В сорбционных алюминиево-оксидных гигрометрах чувствительным элементом 1 ЭДВ (рис. 5.10, б) является пористая пленка оксида алюминия (А1₂О₃), нанесенная на алюминиевую подложку 2. Поверх этой пористой пленки напылен слой золота 3, проницаемый для паров воды. При изменении влажности изменяется электрическая емкость или полная проводимость датчика.

В сорбционных пьезокварцевых гигрометрах «Волна-1М» ЭДВ (рис. VI0, в) представляет собой тонкий слой влагосорбирующего ма­териала (SiO₂ или Р₂О₅) 1, нанесенный на металлизированную серебром поверхность 2 кварцевой пластины 3. При изменении влажности меняется резонансная частота колебаний этой пластины. Хорошие метрологические характеристики данного гигрометра (пределы измерения относительной влажности 0...100%, диапазон рабочих температур 0...+60°С, погрешность измерения ±1,5%) позволяют использовать его для калибровки

Рис. 5.10. Структуры датчиков влажности различного типа:

а- сорбционного электролитического: 1 — чувствительный элемент; 2 — подложка; 3 — электроды;

б — сорбционного алюминиево-оксидного: 1 — чувствительный элемент; 2 — подложка; 3 — слой золота;

в — сорбционного пьезокварцевoro: 1 — влагосорбирующий материал; 2 — металлизированная серебром по-исрхность; 3 — кварцевая пластина;

г — кулонометрического: 1 — пленка гигроскопического вещества; 2 — платиновые электроды

.Также для калибровки датчиков влажности применяют растворы солей с определенной концентрацией водяного пара вблизи i их поверхностей, например: ПС1 — 12 %; MgCl — 33 %; Mg(NO₃)₂ —1 55 %; NaCl - 75 %; KC1 - 86 %; KNO₃ - 93 %.

Основным методом измерения микроконцентраций влаги, оцениваемых так называемыми миллионными долями (ррm), является кулонометрический (рис. 5.10, г), основанный на измерении силы тока в цепи, содержащей пленку 1гигроскопического вещества (оксида фосфора Р₂О₅), помещенную между двумя платиновыми влагопроницаемыми электродами 2. В пленке происходят одновременно два процесса: непрерывное поглощение влаги из потока пробного газа с образованием фосфорной кислоты НРО₃ и электролиз поглощенной влаги с регенерацией оксида фосфора: Р₂О₅ + Н₂О -> 2НРО₃, 2НРО₃ -» Н₂ + 0,50₂ + Р₂О₅.

При установлении равновесия между обоими процессами сила тока, проходящего через электроды, будет пропорциональна произведению влажности на расход газа, содержащего влагу.

Гигрометры с кулонометрическими датчиками называют влагомерами. Отечественные влагомеры типа «Байкал» позволяют измерять влажность в пределах 0,3... 1 000 ррm в диапазоне температур анализируемого газа -50... + 60°С при давлении до 100 кПа с погрешностью 4... 10 %.