一種自動化密封檢測裝置的設(shè)計與試驗研究

1、    一種自動化密封檢測裝置的設(shè)計與試驗研究    薛汝東 梅景放 胡方義摘要：為解決低壓密封儀器設(shè)備密封性能的室內(nèi)快速檢測問題，基于壓降法，給出了低壓密封儀器的檢測原理、判定方法，并通過實驗進(jìn)行了驗證?；谠摲椒ǎO(shè)計了一款自動化密封檢測裝置，可實現(xiàn)多通道并行實時檢測，便于室內(nèi)操作，方便可靠。關(guān)鍵詞：防水;密封檢測;壓降法;體積泄漏率0    引言當(dāng)前防水密封性能的檢測多采用氣泡觀察法和浸泡法。液下氣泡觀察法具有檢測速度快、泄漏點判斷直觀等優(yōu)點;但對于形狀復(fù)雜的低壓密封儀器，氣泡形成緩慢，不易觀察。浸泡法通過浸泡后拆開產(chǎn)品的方式直

2、接觀察內(nèi)部是否滲水，具有直接準(zhǔn)確等優(yōu)點，但儀器重新安裝后的狀態(tài)得不到保障，且無法判斷出具體漏點，經(jīng)濟(jì)性和時間成本高。本文基于壓降法1-2，通過測量待測產(chǎn)品的氣體泄漏率來判定其防水密封性能，具有操作簡單、檢測可靠、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點?；谠摲椒ㄔO(shè)計了一款自動化密封檢測裝置，實現(xiàn)多通道并行實時檢測。1    檢漏原理壓降法檢漏是通過對待測產(chǎn)品加壓到某一值，放置一段時間后，觀察待測產(chǎn)品內(nèi)部的壓力值變化來判斷產(chǎn)品密封性能?？山Y(jié)合壓力下降的具體值，定量判定產(chǎn)品的密封性能。該方法簡便直觀、易操作、可定量判定3。設(shè)待測容器的容積為v，停止加壓時的壓力為p1，放置一段時間t后的壓力值下降為p2

3、，假定當(dāng)時的氣體溫度為t，放置t時間后容器中漏出的氣體量用v表示。在測量時間間隔t內(nèi)，容器內(nèi)漏出的氣體質(zhì)量為：m=m1-m2=m                 （1）氣體的體積泄漏率為：lv=        （2）折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的泄漏率為：lsv=lv=       （3）式中：m為氣體質(zhì)量差;m1為開始放置時容器中的氣體質(zhì)量;m2為放置結(jié)束時容器中的氣體質(zhì)量;m為氣體分子量;r為通用氣體常數(shù)（8.314 pa·m3/mol）;

4、p=p1-p2;ps為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓;ts為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大氣的絕對溫度。實際測試泄漏時溫度變化不明顯，ts/t1，ps101 kpa，體積泄漏率可近似為：lv=         （4）式中：pv為壓力下降速率;v為系統(tǒng)總?cè)莘e，v=v系統(tǒng)+v部件。纏繞式墊片 技術(shù)條件（gb/t 4622.31993）中規(guī)定了密封容器防水性能最大體積泄漏率lv的四個泄漏等級。對于一般的淺水層浸泡使用的密封容器，其耐水壓力小，屬于低壓密封容器，密封檢驗時可選用第四級泄漏指標(biāo)lv=1.0×10-2 cm3/s。此時對應(yīng)每分鐘理論最大壓降速率為：pvmin=×60=

5、          （5）要確保密封容器保持良好的防水密封性能，實際最大壓降變化速率pvr需滿足以下條件：pvr< p>2    密封檢測試驗研究為驗證上述檢測方法的可靠性和準(zhǔn)確性，依據(jù)上述檢測原理及方法制作了一款簡易的手動檢測裝置，如圖1所示。該裝置使用打氣筒為充氣設(shè)備，壓力表量程為-90100 kpa，分辨率為0.01 kpa。三件被檢測密封容器分別編號為a1、a2、a3，被檢測系統(tǒng)總?cè)莘e分別為69 ml、72 ml、882 ml。首先根據(jù)公式（5）計算得到三個待測件的理論最大壓降速率，通過文中的測試方法檢測

6、待測件在試驗過程中的最大壓降速率，與理論最大壓降速率進(jìn)行對比，通過式（6）判斷待測件的密封性能。試驗結(jié)果如表1所示。由表1中的試驗結(jié)果可以看出，三個待測件的實際最大壓降速率均小于其理論最大壓降速率，具備較好的密封性能。進(jìn)一步對三個待測件進(jìn)行1 m水深0.5 h的浸泡試驗。經(jīng)驗證，在進(jìn)行過浸泡試驗后，三個待測容器均沒有出現(xiàn)滲漏，與壓降法檢測結(jié)果一致。3    自動化密封檢測裝置設(shè)計根據(jù)上述測量原理，設(shè)計如圖2所示的密封檢測裝置。分流閥將空壓機(jī)的氣源分配給不同檢測線路，以便多條線路同時進(jìn)行檢測;單向閥防止充氣時氣體發(fā)生倒流;安全閥防止過充;檢測控制盒實現(xiàn)密封防水性能檢測，可設(shè)置

7、和保存檢測方案;壓力傳感器檢測系統(tǒng)壓力;電磁閘閥控制檢測時氣源通斷;快速排氣閥實現(xiàn)檢測完畢后快速泄壓。檢測前，需向檢測控制盒輸入檢測方案（如充氣檢驗容積、穩(wěn)壓時間、檢測時間等參數(shù)），系統(tǒng)自動計算每分鐘壓力最大下降速率的理論值pvmin。由控制盒控制電磁閘閥常開，壓縮機(jī)開始工作。當(dāng)氣體壓力達(dá)到安全閥設(shè)定壓力值時，電磁安全閥開啟，檢測控制盒切斷空壓機(jī)電源，開始計時，進(jìn)入穩(wěn)壓階段;穩(wěn)壓階段結(jié)束后系統(tǒng)開始進(jìn)行檢測，并自動計算出每分鐘壓力下降速率pvr，然后根據(jù)式（6）自動判斷測量工件是否防水。該裝置可實現(xiàn)室內(nèi)多路密封儀器設(shè)備同時在線檢測。4    結(jié)語本文對壓降法檢測密封性能的原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，基于該原理制作了一款手動密封檢測裝置，對三個體積不同的待測樣品進(jìn)行了實際壓降法檢測及浸泡試驗。經(jīng)驗證，浸泡試驗的結(jié)果與壓降法檢測的結(jié)果一致，壓降法用于低壓密封設(shè)備檢測的合理性和準(zhǔn)確性得到了有效驗證。進(jìn)一步，本文基于壓降法設(shè)計了一種自動化密封檢測裝置，可有效解決儀器設(shè)備密封性能的室內(nèi)快速檢測問題。參考文獻(xiàn)1 中川洋.防止泄漏的理論和實際