CN102087160A - 内置基准管的差压检漏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置基准管的差压检漏系统，包括基准物、被测物、测量基准物和被测物之间压力差的差压传感器，测量充气阶段基准物和被测物的充气压力的绝压计以及控制气体充放和基准物与被测物之间压力和温度平衡的阀门V1、V2及V3，其中基准物为紫铜材料制成的基准管，内置在被测物内部，基准管与它所通过的被测物开口的接触部分之间用绝热材料隔开，且处于被测物外部的基准管部分的外层均用绝热材料包覆。本发明也公开了一种内置基准管的差压检漏方法。该系统和方法能够方便、快速、准确地测量出航天器密封结构的总漏率，而无需使用和被测物大小、形状等完全一样的基准物。

Description

内置基准管的差压检漏方法

技术领域

本发明涉及一种差压检漏方法，特别是涉及一种用于航天器漏率测试的差压检漏方法。

背景技术

随着航天技术的不断发展，各种航天器密封结构的漏率指标越来越高，并且要求检漏时间尽可能的缩短。然而，绝对压力变化检漏技术的检漏精度较低，而非真空累积检漏方法的检漏时间却较长，因此，目前迫切需要开发新的检漏技术以适应航天技术不断发展的需要。

差压检漏技术是一种以差压传感器为核心的新兴检漏技术，差压传感器能在很高的静压下测量出微小的压力差，从而实现高精度的总漏率测量。传统的差压检漏过程中需要为被测物配备一个大小、材料、形状完全相同的基准物，该基准物是经过其它检漏方法测定后确定不漏的，向被测物和基准物同时充入工作气体，经过一段平衡时间后，使被测物和基准物隔离开，如果被测物有泄漏，根据差压传感器的读数就能够计算出被测物的总漏率。

传统差压检漏方法的原理如图1所示，其中基准物是经过其它检漏方法确定为不漏的，其大小、材料和形状与被测物完全一致。差压检漏过程分为充气、平衡、测试和放气四个阶段。充气阶段，打开阀门V1和V2，关闭阀门V3，通过气源向被测物和基准物同时充入相同压力的工作气体，通过绝压计测量充气压力；平衡阶段，关闭阀门V1，保持阀门V2打开，使被测物和基准物的温度和压力充分平衡；测试阶段，关闭阀门V2，使被测物和基准物隔离，通过差压计器测量被测物和基准物之间的差压；放气阶段，打开阀门V2和V3，将工作气体放出。

航天器是单件生产，每个密封结构的外形都不完全相同，因此不可能为每个密封结构生产一个大小、形状和材料都完全相同的基准物。为了利用差压检漏技术实现航天器密封结构的高精度检漏，本发明人通过对差压检漏技术的深入研究，最终发现，之所以要求基准物和被测物的大小、材料和形状完全相同，是为了保证基准物和被测物的温度在整个检漏过程中完全一致，从而消除环境温度变化引起的差压。如果基准物的大小和被测物不同，那么只要能够保证基准物和被测物的温度一致，就能够实现高精度的差压检漏，基于此考虑，本发明人提出了内置基准管的差压检漏方法。

内置基准管的差压检漏方法是将传统的差压检漏方法的基准物缩小为一个基准管，基准管采用导热性能良好的紫铜材料，将基准管内置于被测航天器密封结构内部。由于基准管导热性很好，而且基准管内的容积很小，因此置于被测物内部的基准管内工作气体的温度就很容易保持与被测物内工作气体温度一致，从而实现了用小基准物对大被测物的差压检漏。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种内置基准管差压检漏系统，该系统可用于航天器密封结构检漏，该系统能够方便、快速、准确地测量出航天器密封结构的总漏率，而无需使用和被测物大小、形状等完全一样的基准物。

本发明的另一目的是提供一种内置基准管差压检漏方法，该方法可用于航天器密封结构检漏，并能够方便、快速、准确地测量出航天器密封结构的总漏率。

本发明的内置基准管的差压检漏系统，包括基准物、被测物、测量基准物和被测物之间压力差的差压传感器，测量充气阶段基准物和被测物的充气压力的绝压计以及控制气体充放和基准物与被测物之间压力和温度平衡的阀门V1、V2及V3，其特征在于，基准物为紫铜材料制成的基准管，内置在被测物内部，基准管与它所通过的被测物开口的接触部分之间用绝热材料隔开，且处于被测物外部的基准管部分的外层均用绝热材料包覆。

优选地，所述绝热材料为聚四氟乙烯或多孔发泡材料。

优选地，内置基准管是内径φ4-6mm的紫铜管。

本发明的内置基准管的差压检漏方法，包括向基准物和被测物中充气、平衡两者之间的压力温度和压力、测试两者之间的压力差和排放两者之中的气体的步骤，其特征在于，基准物为紫铜材料制成的基准管，内置在被测物内部，基准管与它所通过的被测物开口的接触部分之间用绝热材料隔开，且处于被测物外部的基准管部分的外层均用绝热层包覆。

上述的内置基准管差压检漏的方法，具体包括以下步骤：

1)充气：将工作气体同时充入被测物和基准管，直到达到检漏的工作压力。

2)平衡：在被测密封结构和基准管保持连通的情况下，将系统静置一段时间，直到压力温度和压力达到平衡。

3)测试：通过差压传感器测量被测容器和基准管之间的差压，由于被测容器的温度与基准管温度相同，因此差压传感器的测量值直接反应了被测容器的漏率。

4)放气：测试结束后，将被测容器和基准管内的工作气体放出。

其中，所述绝热材料为聚四氟乙烯或多孔发泡材料。

其中，内置基准管是内径φ4-6mm的紫铜管。

在测试步骤3)中，用差压传感器直接测量被测容器和基准管之间的差压即可得出漏率，不用进行温度测量和温度补偿。

与现有的差压检漏方法相比，本发明的技术方案包括以下特点：

1)本发明在对航天器密封结构进行差压检漏过程中，用小容积的基准物与大容积的被测物进行差压比较，实现总漏率测量；

2)基准物形状为管状，材料为紫铜。且基准物内置于被测物内部。

3)基准管穿过被测物器壁处采用隔热措施，降低了被测物器壁与基准物器壁之间的导热系数，提高了检漏的精确度。

附图说明

图1是现有技术中差压检漏方法的示意图。

图2是本发明的内置基准管的差压检漏方法示意图。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

本发明的工作原理如下：在非对称基准物差压检漏系统中，基准物的作用只是提供一个参考压力，所以其大小可以根据需要而调整。为了使基准物内气体温度更加接近被测物内气体温度，将基准物演变成一个紫铜的基准管，内置于被测物内部，如图2所示。内置基准管采用内径为φ4mm-6mm的紫铜管，用差压传感器测量基准管与被测容器之间的差压。基准管的AB段暴露在环境大气中，为了减小这部分管路受环境温度的影响，在紫铜管外面包裹了绝热层如聚四氟乙烯或多孔发泡材料，同时，为了防止紫铜管管壁与被测容器器壁之间的导热，在紫铜管穿过器壁处用聚四氟乙烯(绝热材料)进行了隔热处理，这样基准管内的气体只通过BC段的管壁与被测容器内的气体进行热交换。

与现有技术的差压检漏系统相比，本发明的内置基准管的差压检漏系统，也同样包括基准物、被测物、测量基准物和被测物之间压力差的差压传感器，测量充气阶段基准物和被测物的充气压力的绝压计以及控制气体充放和基准物与被测物之间压力和温度平衡的阀门V1、V2及V3，其改进之处在于基准物形状大小的改变以及基准物与被测物之间的相互设置，具体来说，基准管为紫铜材料制成的基准管，内置在被测物内部，基准管与它所通过的被测物开口的接触部分之间用绝热材料隔开，且处于被测物外部的基准管部分的外层均用绝热材料包覆。进一步地，所述绝热材料可以采用聚四氟乙烯或多孔发泡材料等绝热材料且进一步优选内置基准管是内径φ4-6mm的紫铜管。

采用上述基准管内置检漏系统进行系统检漏的方法中，基准管不仅为差压测量提供了基准压力，同时由于其内部气体体积小，相对传热面积较大，因此基准管内气体温度能够与被测温度一致。具体检漏步骤如下：1)充气：将工作气体同时充入被测物和基准管，直到达到检漏的工作压力；2)平衡：在被测密封结构和基准管保持连通的情况下，将系统静置一段时间，直到温度和压力达到平衡；3)测试：通过差压传感器测量被测容器和基准管之间的差压，由于被测容器的温度与基准管温度相同，因此差压传感器的测量值直接反应了被测容器的漏率；4)放气：测试结束后，将被测容器和基准管内的工作气体放出。其中，测试步骤3)中，用差压传感器直接测量被测容器和基准管之间的差压即可得出漏率，不用进行温度测量和温度补偿。

测试结束后，根据公式1计算出被测舱体的总漏率。

$Q=\frac{\mathrm{\ΔP}\·V}{t}...\left(1\right)$

式中：

Q——被测舱体总漏率，Pa.m³/s；

ΔP——差压计测量的差压，Pa

V——被测舱体容积，m³；

T——测试阶段持续的时间，h。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

Claims (8)

1.内置基准管的差压检漏系统，包括基准物、被测物、测量基准物和被测物之间压力差的差压传感器，测量充气阶段基准物和被测物的充气压力的绝压计以及控制气体充放和基准物与被测物之间压力和温度平衡的阀门V1、V2及V3，其特征在于，基准物为紫铜材料制成的基准管，内置在被测物内部，基准管与它所通过的被测物开口的接触部分之间用绝热材料隔开，且处于被测物外部的基准管部分的外层均用绝热材料包覆。

2.如权利要求1所述的差压检漏系统，其特征在于，所述绝热材料为聚四氟乙烯或多孔发泡材料。

3.如权利要求1或2所述的差压检漏系统，其特征在于，内置基准管是内径φ4-6mm的紫铜管。

4.内置基准管的差压检漏方法，包括向基准物和被测物中充气、平衡两者之间的压力温度和压力、测试两者之间的压力差和排放两者之中的气体的步骤，其特征在于，基准物为紫铜材料制成的基准管，内置在被测物内部，基准管与它所通过的被测物开口的接触部分之间用绝热材料隔开，且处于被测物外部的基准管部分的外层均用绝热层包覆。

5.如权利要求4所述的内置基准管差压检漏的方法，具体包括以下步骤：

1)充气：将工作气体同时充入被测物和基准管，直到达到检漏的工作压力；

2)平衡：在被测密封结构和基准管保持连通的情况下，将系统静置一段时间，直到压力和温度达到平衡；

3)测试：通过差压传感器测量被测容器和基准管之间的差压，由于被测容器的温度与基准管温度相同，因此差压传感器的测量值直接反应了被测容器的漏率；

4)放气：测试结束后，将被测容器和基准管内的工作气体放出。

6.如权利要求4或5所述的内置基准管差压检漏的方法，所述绝热材料为聚四氟乙烯或多孔发泡材料。

7.如权利要求4或5所述的内置基准管差压检漏的方法，内置基准管是内径φ4-6mm的紫铜管。

8.如权利要求4或5所述的内置基准管差压检漏的方法，在测试步骤3)中，用差压传感器直接测量被测容器和基准管之间的差压即可得出漏率，不用进行温度测量和温度补偿。

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