CN104655367A - 用于便携泄漏测试器的总管组件 - Google Patents

Abstract

一种用于便携泄漏测试器的总管组件，包括限定了流体入口、流体出口、压力端口和流体通道的总管壳体。流体通道将流体入口、压力端口和流体出口连接为流体连通。供应控制阀安装到总管壳体。供应控制阀可操作为打开和关闭在流体入口和流体出口之间的通过流体通道的流体连通。压力换能器联接到压力端口。压力换能器可操作为感测在流体通道中的流体压力。总管控制器安装到总管壳体且被其支撑，且与供应控制阀和压力换能器通信。总管控制器包括控制供应控制阀、压力换能器且与测试控制器通信的所有必要的软件和硬件。

Description

用于便携泄漏测试器的总管组件

技术领域

本发明通常涉及用于检测加压物体中的泄漏的便携泄漏测试器，且更具体地涉及用于便携泄漏测试器的总管组件。

背景技术

泄漏测试系统用于检测物体中的泄漏。例如，液压系统必须被完全密封，而在操作期间没有任何流体泄漏，以便正确发挥功能。因而，泄漏测试系统可以用于在液压系统最终组装之前测试液压系统中的任何泄漏。尽管液压系统描述为泄漏测试系统的示例性用途，但是应理解泄漏测试系统可以用在必须在压力下方保持完全地密封而不能有流体泄漏的其他系统和/或物体。

泄漏测试系统可以使用测试泄漏的几个不同方法中的任何一个，例如但不限于压力衰减测试过程、质量流量测试过程或差压衰减测试过程。泄漏测试通常包括将测试物体连接到加压气体，通常是空气。总管组件可以用于将测试物体连接到加压气体。总管组件包括几个阀和装配件，其允许容易的连接到加压气体和测试物体，以及包括控制加压气体流动的一个或多个阀。总管组件也可以包括用于测量气体压力和/气体流量的传感器和/或仪表。

发明内容

提供一种便携泄漏测试器。便携泄漏测试器包括可移动的车和安装在车上的测试控制器。总管组件，连接到测试部分，且与测试控制器通信。总管组件包括总管壳体。总管壳体流体入口、流体出口、压力端口和流体通道。流体通道将流体入口、压力端口和流体出口连接为流体连通。压力端口设置在流体入口和流体出口之间。供应控制阀安装到总管壳体且被其支撑。供应控制阀可操作为打开和关闭在流体入口和流体出口之间的通过流体通道的流体连通。供应控制阀设置在流体入口和压力端口之间。压力换能器联接到压力端口。压力换能器可操作为在供应控制阀和流体出口之间在压力端口处感测流体通道中的流体压力。总管控制器安装到总管壳体且被其支撑。总管控制器连接到供应控制阀、和压力换能器且与它们电通信。总管控制器包括控制供应控制阀的打开和关闭、压力换能器的操作以及将通过压力换能器感测的信息通信到测试控制器所必要的所有软件和硬件。测试控制器包括控制总管控制器和与总管控制器通信的必要的所有软件和硬件。

因而，总管组件可以直接附接到测试物体，或在测试物体附近，这减少测试物体和总管组件之间的空间。减少总管组件和测试物体之间的空间减少被测试的空间，这降低了循环测试时间、温度变化且增加测试准确性。因为总管控制器包括控制供应控制阀和压力换能器必要的所有软件和硬件，所以总管控制器仅需要到测试控制器的通信链路，其例如可以通过以太网线缆或通过无线连接提供。从而在测试控制器和供应控制阀之间或在测试控制器和压力换能器之间不需要各控制和通信导线。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是便携泄漏测试器的示意性透视图。

图2是便携泄漏测试器的总管组件的示意性透视图。

图3是总管组件的示意图。

图4是总管组件的总管控制器的示意性架构框图。

具体实施方式

本领域技术人员应理解例如“上”、“下”、“向上、“向下”、“顶”、“底”等是用于描述附图，而不代表对本发明范围的限制，本发明的范围通过所附权利要求限定。进而，在本文在可以以功能和/或逻辑模块部件和/或各种处理步骤的方式来描述本发明。应该理解，这种模块部件可以包括任何数量的硬件、软件和/或固件部件(其配置为执行具体功能)实现。

参见附图，其中相同的附图标记在几幅图中指示相同的部件，便携泄漏测试器通常在图1中在20示出。便携泄漏测试器20可操作为测试密封物体中的泄漏，例如但不限于液压系统、压力罐等。泄漏测试器20是便携单元，包括连接到不同测试物体22且针对泄漏对其进行测试的所有必要设备。泄漏测试器20可以配置和配备为例如使用压力衰减测试过程、质量流量测试过程或差压衰减测试过程，以测试泄漏，所有这些将在下文详细描述。另外，应理解泄漏测试器20可以配置和配备为执行能识别密封的测试物体22中泄漏的一些其他测试过程。

压力衰减测试过程在经调节的测试压力下通过阀将空气供应到测试物体22外部。在填充时刻(fill time)之后，阀被关闭。泄漏测试器20将经过稳定化步骤，其允许空气稳定且停止运动。在测试从稳定步骤达到测试步骤时，泄漏测试器20测量测试时间段内的压力损失。该压力损失随后使用校准和补偿值而被转换为泄漏值。压力衰减测试过程的缺点是温度在压力读取方面起到很大部分作用。还存在的问题是，基于被测量的小量泄漏和部分体积(通常小于12sccm)，压力损失非常非常小(小于0.010psi)。

质量流量测试过程在经调节的测试压力下通过阀将恒定空气供应到测试物体在外部。质量流量测试过程通常使用三个阶段:填充阶段、稳定阶段和测试阶段。泄漏测试器20在所有三个阶段保持空气一直供应。泄漏测试器20储蓄地监测流量计，其测量运动通过流量计的空气(通常是运动通过辅助端口(ancillary port)，其测量温度变化，非常准确地将其转换为空气流量)。这是一种直接的空气流量，其可以被称为泄漏率。不同于常规的压力衰减或差压泄漏测试过程(二者都使得测试腔增压，测量经过两个时间点的压力损失，且随后基于这种损失计算流量或泄漏率)，质量流量泄漏过程在单个点测量中直接读取空气流量或泄漏，而没有计算。在大多数情况下，这使得对于低至1sccm的泄漏率来说，质量流量泄漏测试更快且更可靠，使得测试环境中不可控制变量的影响最小化。在应对小泄漏率(<5sccm)时；流量计的响应很长。质量流量测试过程通常用于大体积或更大泄漏率。温度不影响读数，除非测试物体22在测试过程中急剧改变温度。

差压衰减测试过程非常类似于压力衰减测试过程。泄漏测试器20包括表压力换能器和压差换能器。测试物体22和参考端口(通常被保留下来以正好作为压差换能器前部上的帽)被填充有测试压力空气。在稳定化之后，均衡阀打开，使得差动器换能器隔离，从而其读取测试物体22与参考端口之间的差异。这带来的优势不是读取“高测试压力”，而是其仅监测两个端口之间的差异。这模拟了一种对压力读数的放大器(尤其是在处理低至0.003psi的压力读数时)。差压衰减测试过程允许压差的准确测量。

参见图1，便携泄漏测试器20包括可移动的车24，其支撑泄漏测试器20的各种部件。车可以以任何合适的方式设置大小和/或成形，且包括轮子，以允许在不同测试物体22之间容易地运动。因而，便携泄漏测试器20可以容易地在设施的不同位置之间运动，以测试不同测试物体22。

泄漏测试器20包括测试控制器26，其安装且被支撑在所述车上。替换地，测试控制器26可以固定安装到工作台或其他静止固定结构。测试控制器26包括控制总管组件28和与之通信的必要的所有软件和硬件(如后文详述)。例如，测试控制器26可以包括但不限于基于计算机的视窗，其具有可在其上运行以用于操作和控制总管控制器62的软件。测试控制器26可以进一步包括其他装置，例如但不限于输入/输出LCD触摸屏30(用于将信息输入到测试控制器26和可视地将信息输出给操作者)、各种仪表32、电输入部34、数据通信端口36等。泄漏测试器20可以进一步包括用于存储气体(例如氩气或氦气)的罐(未示出)，且可以进一步包括用于供应压缩空气的空气压缩机(未示出)。

如图1所示，总管控制器62通过通信连接装置38(例如但不限于以太网线缆或无线网络连接)与测试控制器26通信。参见图2和3，总管组件28包括总管壳体40。总管壳体40配置为用于在测试物体22处或其附近连接到测试物体22。用于泄漏测试的大部分共用气体是空气。出于所有实际目的，空气用作理想气体。这意味着根据通常的气体法则，PV＝MRT，R＝1。因此，通过波尔定律和查尔斯法则表达的关系组合简化为:

$\frac{\left(P1\right)\left(V1\right)}{T1}=\frac{\left(P2\right)\left(V2\right)}{T2}$

这意味着空气对其绝对压力直接作出反应而对其绝对温度作出相反的反应。该等式显示了体积和温度对测试物体22的泄漏率的很大影响。通过在测试物体22处或其附近将总管壳体40连接到测试物体22，测试系统中的空气体积减小，其还减少热量(更小的体积减少了空气的量，这降低了因运动通过长管线的空气所造成的摩擦量)。

总管壳体40限定流体入口42、流体出口44、压力端口46、排出端口(bleed port)48、校准端口50和将流体入口42、压力端口46、排出端口48、校准端口50和流体出口44流体连通的流体通道52。如在本文使用的，术语“流体”应该理解为包括液体和气体中之一或两者。因而，尽管一些部件用“流体”字样描述，但是应理解各种这些部件可以通过液体或气体操作。例如，应理解流体通道52提供可以被液体或气体使用的连通或流动路径。优选地，总管壳体40用一块铝形成，且流体通道52至少部分地通过机加工到总管壳体40中的多个孔限定。机加工到总管壳体40中的孔流体连通地互连，以限定连续流体流动路径。从而应理解流体通道52用流体连通连接的多个部段形成。

供应控制阀56安装到总管壳体40且被其支撑。供应控制阀56可操作为打开和关闭通过流体通道52的流体连通。供应控制阀56设置在流体入口42和流体出口44之间，以控制从流体入口42到流体出口44的流体流动。更具体地，供应控制阀56设置在流体入口42和压力端口46之间。排出端口48设置为与在流体入口42和供应控制阀56之间的流体通道52流体连通。排出阀58安装到总管壳体40且被总管壳体40支撑。排出阀58设置在流体入口42和供应控制阀56之间。排出阀58可操作为打开和关闭在排出端口48和流体入口42之间的通过流体通道52的流体连通。排出阀58设置为与在流体入口42和排出端口48之间的流体通道52流体连通，以控制从流体入口42到排出端口48的流体流动。排出阀58可以更换为具有固定流量的已知尺寸的孔口。压力端口46设置在流体入口42和流体出口44之间，且更具体地设置在供应控制阀56和流体出口44之间。校准端口50设置为与在压力端口46和流体出口44之间的流体通道52流体连通。

供应控制阀56和排出阀58每一个为零泄漏阀，有时称为无气泡密封阀(bubble tight valve)。如在本文使用的，术语零泄漏阀包括但不限于在ANSI/FCI70-2-2006标准、FCI-70-2标准和/或IEC60534-4标准下的Class VI分类的阀，或以其他方式完全防止通过其的泄漏。供应控制阀56和排出阀58两者通过电信号促动。

压力换能器60联接到压力端口46。压力换能器60可操作为在供应控制阀56和流体出口44之间在压力端口46处感测流体通道52中的流体压力。压力换能器60安装到总管壳体40且被其支撑。压力换能器60可以包括能感测流体通道52中流体压力的任何传感器。压力换能器60的压力敏感性能读取低至0.0001psi水平的压力，具有最小14位模拟-数字分辨率能力(即2^¹⁴)。压力换能器60还包括具有最小1000Hz的频率读取能力。

流体入口42限定了用于将压缩或加压气体(例如空气)引入到总管壳体40中的进入口。因而，流体入口42配置为用于连接到加压气体的供应源，且可以包括用于形成这种连接的合适装配件。流体出口44限定用于总管壳体40的排放或排出口。流体出口44配置为用于连接到测试物体22，且可以包括用于形成这种连接的合适装配件。因而，在供应控制阀56打开时，引入到流体入口42中的加压气体可以流动通过流体通道52且通过流体出口44离开总管组件28，由此使得连接到流体出口44的测试物体22加压。在供应控制阀56关闭时，加压气体可以不在流体入口42和流体出口44之间流动。在排出阀58关闭时，流体通道52中的加压气体完全没有经由排出端口48离开总管组件28。然而，在排出阀58打开时，加压气体可以通过排出端口48从流体通道52流出。校准端口50可以包括与之附接的快速连接装配件，从而保证孔口(certified orifice)(其允许限定或设定的流出量)可以泄漏加压气体，以便具有等于泄漏的已知压力损失。从而校准端口50可以用于验证泄漏测试器20的准确性。

总管控制器62安装到总管壳体40且被其支撑。总管控制器62连接到供应控制阀56、排出阀58和压力换能器60且与它们电通信。总管控制器62包括控制供应控制阀56的打开和关闭、排出阀58的打开和关闭、压力换能器60的操作所必要的以及将通过压力换能器60感测的信息通信到测试控制器26索必要的所有软件和硬件。

总管控制器62包括印刷电路板64，其支撑和连接总管控制器62的各种不同部件。参见图4，总管控制器62包括中央处理单元66，和至少一个2安培数字输出部68。优选地，总管控制器62包括专用于供应控制阀56的第一2安培数字输出部68，和专用于排出阀58的第二2安培数字输出68。总管控制器62可以包括额外的2安培数字输出部68，以容纳将来的扩张和/或替换用途。压力换能器(一个或多个)60(其中的至多两个可以是0-10vdc，+/-5vdc，或0-20ma的)安装到流体端口中的一个，且直接电线连接到总管控制器62的印刷电路板64。

总管控制器62进一步包括至少一个以太网端口70。优选地，总管控制器62包括专用于与测试控制器26通信的第一以太网端口70A，和用于连接到其他装置(例如额外总管组件28)的第二以太网端口70B。以太网开关72可以通过印刷电路板64与第一以太网端口70A和第二以太网端口70B互相连接。总管控制器62可以进一步包括各种LED指示器74、USB槽76和编程端口78、各种模拟输入部80、各种数字输入部82、恢复默认跳线84和电源86。总管控制器62的各种部件附接到印刷电路板64且被其支撑，且通过印刷电路板64电子连接到中央处理单元66。

如上所述，总管控制器62包括与总管控制器62和供应控制阀56互连的第一数字输出部68A(2安培数字输出部68)，和与总管控制器62和排出阀58互连的第二数字输出部68B(2安培数字输出部68)。第一数字输出部68A和第二数字输出部68B可操作为携带具有0.5到2安培的电流的电控制信号。供应控制阀56和排出阀58两者要求大于0.5安培且小于2安培的电信号，以在相应打开和关闭位置之间促动。因而，专用于供应控制阀56和排出阀58的数字输出部68必须能适应所需控制信号。

第一阀电连接件88(如图2所示)连接总管控制器62和供应控制阀56。更具体地，第一阀电连接件88联接到供应控制阀56和第一数字输出68A。第二阀电连接件90(如图2所示)连接总管控制器62和排出阀58。更具体地，第二阀电连接件90联接到排出阀58和第二数字输出部68B。换能器电连接件92(如图2所示)连接总管控制器62和压力换能器60。

因为总管控制器62位于总管壳体40上(该总管壳体4具有供应控制阀56、排出阀58和压力换能器60每一个)，所以第一阀电连接件88、第二阀电连接件90和换能器电连接件92每一个可以具有小于6英寸的长度。总管控制器62与供应控制阀56、排出阀58和压力换能器60之间的最大优选距离为24英寸。虽然总管控制器62可以设置为距供应控制阀56、排出阀58和压力换能器60很远，相距达10英尺的距离，但是减小所述距离允许系统减少模拟和电噪声，且减少体积，这会减少热量。因为第一阀电连接件88、第二阀电连接件90和换能器电连接件92的短长度，总管控制器62与供应控制阀56、排出阀58、压力换能器60之间的电干涉和/或电阻减小，由此改善对其每一个的控制。

通信连接装置38将测试控制器26和总管控制器62互连。通信连接装置38允许总管组件28相对于可移动的车24远程定位。通信连接装置38可以包括与测试控制器26和总管控制器62互连的以太网线缆，或替换地可以包括将测试控制器26和总管控制器62互连的无线网络连接。应理解，通信连接装置38可以包括本文未具体说明的一些其他装置，其能提供测试控制器26和总管控制器62之间的通信。

附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (23)

1.一种便携泄漏测试器，包括:

可移动的车辆；

测试控制器，安装在所述车上；和

总管组件，与测试控制器通信，总管组件包括:

总管壳体，限定流体入口、流体出口、压力端口和将流体入口、压力端口和流体出口流体连通的流体通道，其中压力端口操作性地设置在流体入口和流体出口之间；

供应控制阀，安装到总管壳体且被其支撑，且可操作为打开和关闭经过流体入口和流体出口之间的流体通道的流体连通，其中供应控制阀操作性地设置在流体入口和压力端口之间；

压力换能器，联接到压力端口且可操作为在压力端口处感测流体通道中的流体压力，其中压力换能器感测供应控制阀和流体出口之间的流体压力；和

总管控制器，安装到总管壳体且被其支撑，且连接到供应控制阀和压力换能器且与它们电通信，其中总管控制器包括控制供应控制阀的打开和关闭、压力换能器的操作和用于将通过压力换能器感测的信息通信到测试控制器的必要的所有软件和硬件；

其中测试控制器包括控制总管控制器和与总管控制器通信的必要的软件和硬件。

2.如权利要求1所述的便携泄漏测试器，进一步包括通信连接装置，其将测试控制器和总管控制器互连，其中通信连接装置允许总管组件相对于所述可移动的车辆远程定位。

3.如权利要求2所述的便携泄漏测试器，其中通信连接装置包括以太网线缆，其将测试控制器和总管控制器互连。

4.如权利要求2所述的便携泄漏测试器，其中通信连接装置包括将测试控制器和总管控制器互连的无线网络连接。

5.如权利要求1所述的便携泄漏测试器，其中总管控制器包括至少一个2安培数字输出部，其将总管控制器和供应控制阀互连，其中将总管控制器和供应控制阀连接的该至少一个2安培数字输出部可操作为承载具有0.5到2安培的电流的电控制信号。

6.如权利要求1所述的便携泄漏测试器，进一步包括:

阀电连接件，将总管控制器和供应控制阀连接；和

换能器电连接件，总管控制器和压力换能器连接；

其中阀电连接件和换能器电连接件每一个具有小于12英寸的长度。

7.如权利要求1所述的便携泄漏测试器，其中压力换能器安装到总管壳体且被其支撑。

8.如权利要求1所述的便携泄漏测试器，其中总管壳体限定了在流体入口和供应控制阀之间的设置为与流体通道流体连通的排出端口。

9.如权利要求8所述的便携泄漏测试器，进一步包括排出阀，安装到总管壳体且被其支撑，且可操作为打开和关闭通过流体入口和排出端口之间的流体通道的流体连通。

10.如权利要求9所述的便携泄漏测试器，其中总管控制器包括至少一个2安培数字输出部，其将总管控制器和排出阀互连，其中将总管控制器和排出阀连接的该至少一个2安培数字输出部可操作为承载具有0.5到2安培的电流的电控制信号。

11.一种用于便携泄漏测试器的总管组件，该总管组件包括:

总管壳体，限定流体入口、流体出口、压力端口和将流体入口、压力端口和流体出口流体连通的流体通道，其中压力端口操作性地设置在流体入口和流体出口之间；

供应控制阀，安装到总管壳体且被其支撑，且可操作为打开和关闭经过流体入口和流体出口之间的流体通道的流体连通，其中供应控制阀操作性地设置在流体入口和压力端口之间；

压力换能器，联接到压力端口且可操作为在压力端口处感测流体通道中的流体压力，其中压力换能器感测供应控制阀和流体出口之间的流体压力；和

总管控制器，安装到总管壳体且被其支撑，且连接到供应控制阀和压力换能器且与它们电通信，其中总管控制器包括控制供应控制阀的打开和关闭、压力换能器的操作和用于将通过压力换能器感测的信息通信到测试控制器的必要的软件和硬件。

12.权利要求11所述的总管组件，其中总管控制器包括至少一个2安培数字输出部，其将总管控制器和供应控制阀互连，其中将总管控制器和供应控制阀连接的该至少一个2安培数字输出部可操作为承载具有0.5到2安培的电流的电控制信号。

13.权利要求11所述的总管组件，进一步包括:

阀电连接件，将总管控制器和供应控制阀连接；和

换能器电连接件，将总管控制器和压力换能器连接；

其中阀电连接件和换能器电连接件每一个具有小于12英寸的长度。

14.权利要求11所述的总管组件，其中压力换能器安装到总管壳体且被其支撑。

15.权利要求11所述的总管组件，其中供应控制阀为零泄漏阀。

16.权利要求11所述的总管组件，其中总管壳体限定了在流体入口和供应控制阀之间的设置为与流体通道流体连通的排出端口。

17.权利要求16所述的总管组件，进一步包括排出阀，安装到总管壳体且被其支撑，且可操作为打开和关闭通过流体入口和排出端口之间的流体通道的流体连通。

18.权利要求17所述的总管组件，其中总管控制器包括至少一个，2安培数字输出部，其将总管控制器和排出阀互连，其中将总管控制器和排出阀连接的该至少一个，2安培数字输出部可操作为承载具有0.5到2安培的电流的电控制信号。

19.权利要求17所述的总管组件，其中排出阀包括零泄漏阀。

20.权利要求11所述的总管组件，其中总管壳体限定了在压力端口和流体出口之间的设置为与流体通道流体连通的校准端口。

21.权利要求11所述的总管组件，其中总管控制器包括:

印刷电路板；

中央处理单元，附接到印刷电路板且被其支撑；

至少一个2安培数字输出部，附接到印刷电路板且被其支撑，且通过印刷电路板电子连接到中央处理单元；和

至少一个以太网端口，附接到印刷电路板且被其支撑，且通过印刷电路板电子连接到中央处理单元。

22.权利要求11所述的总管组件，其中所述流体通道至少部分地通过在总管壳体中机加工出的多个孔限定，且流体连通地互连，以限定连续流体流动路径。

23.一种用于便携泄漏测试器的总管组件，该总管组件包括:

总管壳体，限定流体入口、流体出口、压力端口、排出端口和流体通道，所述流体通道操作性地将流体入口、压力端口、排出端口和流体出口流体连通地连接；

其中流体通道至少部分地通过在总管壳体中机加工成的多个孔限定，且流体连通地互连，以限定连续流体流动路径；

供应控制阀，安装到总管壳体且被其支撑，其可操作为打开和关闭通过流体通道的流体连通，且设置在流体入口和流体出口之间，以控制从流体入口到流体出口的流体流动；

排出阀，安装到总管壳体且被其支撑，可操作为打开和关闭通过流体通道的流体连通，且设置在流体入口和供应控制阀之间；

其中压力端口设置在供应控制阀和流体出口之间；

其中排出端口设置为与在流体入口和供应控制阀之间的流体通道流体连通；

其中排出阀设置为与流体入口和排出端口之间的流体通道流体连通，以控制从流体入口到排出端口的流体流动；

压力换能器，联接到压力端口且可操作为在供应控制阀和流体出口之间在压力端口处感测流体通道中的流体压力；和

总管控制器，安装到总管壳体且被其支撑，且连接到供应控制阀、排出阀和压力换能器且与它们电通信，其中总管控制器包括控制供应控制阀的打开和关闭、控制排出阀的打开和关闭、控制压力换能器的操作、和将通过压力换能器感测的信息通信到测试控制器的所有必要的软件和硬件；

其中总管控制器包括第一2安培数字输出部，其将总管控制器和供应控制阀互连，其中将总管控制器和供应控制阀连接的该第一2安培数字输出部可操作为承载具有0.5到2安培的电流的电控制信号。

其中总管控制器包括第二2安培数字输出部，其将总管控制器和排出阀互连，其中将总管控制器和排出阀连接的该第二2安培数字输出部可操作为承载具有0.5到2安培的电流的电控制信号。