Течеискатель гелиевый: конструкция, принцип работы и разновидности
Функционирование любой замкнутой системы невозможно без ее полной изолированности от окружающей среды. Однако в процессе использования элементы изнашиваются и в некоторых местах могут появиться дефекты, зазываемые течами. Через них происходит обмен давления между внутренней и внешней средой, что приводит к нарушению эксплуатационных показателей.
Обнаружить утечку гелия в вакуумной системе поможет современный гелиевый течеискатель. Он широко применяется в криогенном оборудовании, а также в лабораториях с использованием вакуумных агрегатов.
Конструкция прибора
Прибор состоит из нескольких основных компонентов, главным из которых представляется детектор гелия. Этот элемент отвечает непосредственно за обнаружение места течи за счет реакции на тестовую смесь. Детектор также часто называют ловушкой, поскольку его назначение именно в том, чтобы отлавливать появляющийся газ и точно определять дефект. Детектор состоит из специальной камеры, внутри которой располагаются электроды из вольфрама и тория. Именно эти электроды реагируют на ионы гелия, после чего передают соответствующий сигнал блоку управления.
Вторым по важности компонентом называют насос предварительной откачки. Он помогает создать необходимый уровень разрежения внутри детектора. В качестве подобного устройства используются компактные форвакуумные приборы с невысокой производительностью. В течеискателях может быть как один, так и несколько насосов. Располагаются они непосредственно внутри агрегата или выносятся наружу.
Насос глубокого вакуума отвечает за создание окончательного разрежения, которое и порождает возможность определения утечки. В некоторых моделях подобное оборудование может отсутствовать, однако такое решение значительно снижает чувствительность прибора. Один только форвакуумный насос не способен захватить все частицы из ловушки.
Не менее важной представляется система защиты детектора. Она включает в себя целый набор компонентов, отвечающих за анализ состояния прибора, а также предупреждение о возможных неполадках. Наличие защиты является обязательным условием, поскольку разгерметизация течеискателя может привести к поломке форвакуумного насоса. При аварии лопасти ломаются и разлетаются в стороны. Развиваемая при этом скорость может привести к несчастным случаям и травмам.
Принцип работы течеискателей
Принцип работы любого течеискателя основывается на нескольких особенностях вакуумных систем. Течью называют возможность некоторой поверхности выпускать наружу воздух из замкнутой области. Главным условием существования течи является пониженное давление внутри системы.
Течь большинства горючих или взрывоопасных газов можно определить по специфическому запаху. Этот запах предусматривается производителями смесей для своевременного обнаружения дефекта.
Гелиевый течеискатель несколько отличается от других подобных устройств за счет своей специфической конструкции, позволяющей более успешно справляться с поставленными задачами. Однако подобная особенность обуславливает и дороговизну оборудования.
Обнаружение течи происходит за счет улавливания ионов гелия специальными датчиками и точного позиционирования источника газа. Рынок вакуумного оборудования постоянно пополняется новыми разработками в области обнаружения дефектов, делая процесс эксплуатации перекачивающих систем более безопасным.
Масс-спектрометрический гелиевый течеискатель
Наиболее точными в своем классе представляются масс-спектрометрические гелиевые течеискатели, отличающиеся надежностью и высокой чувствительностью. Такие приборы могут использоваться для работы с вакуумным оборудованием. Но в этом случае в детекторе обязательно должно быть разреженное пространство.
Так называемые течеискатели-снифферы функционируют несколько проще и анализируют непосредственно поверхность емкостей и трубопроводов. Они проще в использовании, однако чувствительность к тестовому газу также гораздо ниже.
Наиболее эффективными и выгодными представляются универсальные приборы, способные функционировать сразу в обоих режимах без каких-либо ограничений.
Гелиевый течеискатель ПТИ
В России самым популярным течеискателем является прибор ПТИ. Его универсальность и надежность позволила встраивать в любые системы. Можно найти аппарат с любыми показателями чувствительности.
Течь в системе определяет магнитный масс-спектрометр, который может эксплуатироваться даже в агрессивной среде.
Наиболее удачной считают модель ПТИ-10, обладающую высокой чувствительностью, универсальностью и долговечностью. Она помогает точно определить местоположение дефекта за счет использования системы компенсации фоновых сигналов. Встроенная откачная система помогает поддерживать необходимый уровень давления внутри проверяемой камеры. Азотные ловушки эффективно задерживают масляные пары, способные проникнуть в насос и навредить ему. За счет своей чувствительности агрегат подойдет даже для анализа высоковакуумных систем, где важны даже минимальные потери давления.
Преимущества оборудования
Гелиевые течеискатели последних поколений являются полностью самостоятельными системами с автоматическим управлением, которые требует минимального взаимодействия с оператором. Компьютерные технологии поддерживают необходимые условия и регулируют показатели таким образом, чтобы процесс обнаружения дефекта был наиболее эффективен.
Датчики давления связаны с автоматикой и своевременно сообщают о возникновении неполадок. В качестве меры безопасности используются особые запорные клапаны, блокирующие прохождение газа сквозь систему. Спектрометр на входе дополнительно следит за состоянием перекачиваемой среды в форвакуумном насосе и основной камере.
Имеются автоматические режимы с возможностью поиска течей различными методами (щупом, обдувом, через вакуумную камеру). При необходимости можно включить ручной режим и самостоятельно задать нужные параметры. Все основные программы уже записаны в памяти прибора и нужно лишь включить их через пульт управления. В комплект поставки всегда входит подробная инструкция, помогающая быстро разобраться с основными настройками.
Гелий в качестве рабочего вещества выбран по нескольким причинам:
- газ инертен и не конденсируется на стенках приборов;
- отсутствие токсичности;
- имеется в небольших количествах в атмосфере;
- недорогой;
- абсолютно безопасен для человека и окружающей среды;
- атомы малого размера легко проходят через самые мелкие трещины и течи.
Все эти особенности делают гелий крайне удобным, безопасным и эффективным решением.