CN104697729A - 微小泄漏检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种微小泄漏检测装置，其具有：压力检测油路，包括油液供给源、油液驱动装置、三位四通换向阀、液控单向阀、储液罐、压力传感器、温度计、溢流阀，油液供给源存储的液体在被油液驱动装置驱动后，通过三位四通换向阀与连接在被测系统连接的两端的第一流路和第二流路连接，来形成回路，在第一流路上设置有液控单向阀、储液罐、用于检测储液罐的压力的压力传感器以及用于检测储液罐的温度的温度计，在油液驱动装置的下游侧安装有溢流阀；电子存储控制装置，与压力检测油路连接，控制三位四通换向阀的切换，读取压力传感器的压力，并按照算式算出泄漏量；显示装置，与电子存储控制装置连接，用于显示电子存储控制装置连接算出的泄漏量。

Description

微小泄漏检测装置

技术领域

本发明涉及一种泄漏检测装置，尤其涉及一种微小泄漏检测装置。

背景技术

目前，在高压状态通常20MPa下测量流量时可选用的流量计很多，例如孔板流量计、喷嘴流量计、差压流量计、蜗街流量计、涡轮流量计、靶式流量计等，还能够使用齿轮流量计、椭圆齿轮流量计、罗茨流量计和旋转活塞流量计等容积式流量计。

其中，孔板流量计的量程比为3：1，小流量精度低。喷嘴流量计，量程比为3：1，同样小流量精度低。而差压流量计、蜗街流量计、涡轮流量计、靶式流量计等，耐压低于6.4MPa，小流量精度低。容积式流量计由于存在运动部件，从而不可避免地存在泄漏，微小流量检测精度低。因此，这些流量计所能测量的最小流量一般不小于500ml/min，从而需要一种能够检测出微小泄漏的检测装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷而提出一种结构简单、检测精度高的微小泄漏检测装置。

为实现本发明的目的采用如下的技术方案。

技术方案1的微小泄漏检测装置，具有：压力检测油路，其包括油液供给源、油液驱动装置、三位四通换向阀、液控单向阀、储液罐、压力传感器、温度计、溢流阀，所述油液供给源存储的液体在被所述油液驱动装置驱动后，通过所述三位四通换向阀与连接在被测系统连接的两端的第一流路和第二流路连接，来形成回路，在所述第一流路上设置有所述液控单向阀、所述储液罐、用于检测所述储液罐的压力的所述压力传感器以及用于检测所述储液罐的温度的所述温度计，在所述油液驱动装置的下游侧安装有所述溢流阀；电子存储控制装置，其与所述压力检测油路连接，控制所述三位四通换向阀的切换，读取所述压力传感器的压力，并按照算式：算出泄漏量；显示装置，其与所述电子存储控制装置连接，用于显示所述电子存储控制装置算出的泄漏量。

技术方案2的微小泄漏检测装置，在技术方案1的微小泄漏检测装置中，在所述第一流路上还设置有流量计。

技术方案3的微小泄漏检测装置，在技术方案2的微小泄漏检测装置中，在所述第一流路上还安装有用于检测所述储液罐的压力的压力表。

技术方案4的微小泄漏检测装置，在技术方案1至3中任一项所述的微小泄漏检测装置中，所述电子存储控制装置包括单片机、电源模块、串口通信模块、电压输出模块、信号输入电路、显示电路，所述电源模块、所述串口通信模块、所述电压输出模块、所述信号输入电路、所述显示电路与所述单片机连接。

技术方案5的微小泄漏检测装置，在技术方案4的微小泄漏检测装置中，所述电子存储控制装置还包括复位电路。

技术方案6的微小泄漏检测装置，在技术方案5的微小泄漏检测装置中，所述电子存储控制装置还包括报警电路。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果。

根据技术方案1的微小泄漏检测装置，具有压力检测油路、电子存储控制装置，通过电子存储控制装置能够控制压力检测油路的三位四通阀，首先使三位四通阀位于左位，对被测系统进行充压，通过压力传感器测量储液罐中的液体的压力，然后使三位四通阀位于中位，切断对被测系统的充压，维持被测系统的压力一端时间，并通过压力传感器测量储液罐中的液体的压力，此时，三位四通阀位于左位的充压过程中的被测系统的压力值和三位四通阀位于中位的维持被测系统的压力值被输送至电子存储控制装置，若被测系统发生泄漏，则在维持被测系统的压力的过程中，储液罐的压力会降低，此时可以根据压力差，并通过上述的算式算出泄漏量。另外，在检测泄漏量之后，使三位四通阀位于右位，此时向液控单向阀输入压力，液控单向阀打开，且形成逆向流路，从而能够使被测系统回位。通过这样的检测装置，能够以简单的结构，低成本，来高精度地测量微小流量的泄漏。

根据技术方案2的微小泄漏检测装置，可以在所述第一流路上设置流量计，这样在泄漏量大的时候，不通过计算，仅通过流量计就能够检测出泄漏流量。因此，结构简单，使用方便。

根据技术方案3的微小泄漏检测装置，可以在第一流路上设置压力表，以及与压力表连接的开关，这样在压力传感器失效的时候，可以通过压力表人工识别储液罐的压力，然后根据公式人工进行计算。从而能够应对压力传感器损坏的情况。

根据技术方案4的微小泄漏检测装置，通过这样的电子存储控制装置能够自动检测计算发生微小泄漏时的泄漏流量，从而控制方便，易于操作。

根据技术方案5的微小泄漏检测装置，电子存储控制装置还包括复位电路，这样可以在每次检测之前进行初始化，这样更利于识别泄漏流量。

根据技术方案6的微小泄漏检测装置，电子存储控制装置还包括报警电路，这样在检测出泄漏的情况下，能够进行报警，便于管理。

附图说明

图1是表示本发明的微小泄漏检测装置的系统框图。

图2是表示本发明的微小泄漏检测装置的压力检测油路的示意图。

图3是表示本发明的充压过程中的压力检测油路中的液体流动方向的示意图。

图4是表示本发明的泄漏测量过程中的压力检测油路中的液体流动方向的示意图。

图5是表示本发明的回位过程中的压力检测油路中的液体流动方向的示意图。

图6是表示本发明的微小泄漏检测装置的电子存储控制装置的示意图。

图7是表示本发明的微小泄漏检测装置进行测量的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行详细描述。

图1是表示本发明的微小泄漏检测装置的系统框图。图2是表示本发明的微小泄漏检测装置的压力检测油路的示意图。图3是表示本发明的充压过程中的压力检测油路中的液体流动方向的示意图。图4是表示本发明的泄漏测量过程中的压力检测油路中的液体流动方向的示意图。图5是表示本发明的放压过程中的压力检测油路中的液体流动方向的示意图。图6是表示本发明的微小泄漏检测装置的电子存储控制装置的示意图。图7是表示本发明的微小泄漏检测装置进行测量的流程图。

如图1至图7所示，本发明的微小泄漏检测装置，具有压力检测油路1、电子存储控制装置2和显示装置3。

该压力检测油路1包括油液供给源10、油液驱动装置20、三位四通换向阀30、液控单向阀40、储液罐50、压力传感器60、温度计70、溢流阀80。油液供给源10存储的液体在被油液驱动装置20驱动后，通过三位四通换向阀30与连接在被测系统连接的两端的第一流路L1和第二流路连接L2，来形成回路。在第一流路L1上设置有液控单向阀40、储液罐50、用于检测储液罐50的压力的压力传感器60以及用于检测储液罐50的温度的温度计70，在油液驱动装置20的下游侧安装有溢流阀80。

该电子存储控制装置2与压力检测油路1连接，控制三位四通换向阀30的切换，读取压力传感器60的压力，并按照算式：算出泄漏量。

该显示装置3与电子存储控制装置2连接，用于显示电子存储控制装置2算出的泄漏量。

下面，具体说明本发明的原理以及实施方式。

本发明是根据油液的可膨胀性原理而得出的。油液使具有可压缩性的，对于压力为p₀、体积为V₀的液体，在压力增大Δp时，体积减小ΔV，则此液体的可压缩性可用体积压缩系数κ，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示。

式1： $\mathrm{\κ}=-\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\Δp}{V}_0}$

由于压力增大时液体的体积减小，因此上式1的右边须加一负号，以使κ为正值。液体体积压缩系数的倒数，称为液体的体积弹性模量K，即K＝1/κ。

K表示产生单位体积相对变化量所需要的压力增量。在实际应用中，常用K值说明液体抵抗压缩能力的大小。在常温下，纯净油液的体积弹性模量K＝(1.4～2)×103MPa，而钢的弹性模量为2.06105MPa，油液的压缩性是钢的100～150倍。即使是这样，油液的体积弹性模量数值还是很大，一般可认为油液是不可压缩的。但在有些情况下，例如在研究液压传动中的动态特性，包括计算液流的冲击力，抗振稳定性，工作的过渡过程以及计算远距离操纵的液压机构时，往往必须考虑液压油的可压缩性。

K值与温度、压力有关。温度升高时，K值减小，在液压油正常工作的范围内，K值会有5～25％的变化；压力增大时，K值增大，但这种变化为非线性的，且当p≥3.0MPa时，K值基本不再增大。K值的大小可按照国家标准规定的方法进行测试。

根据前述油液的可压缩性可推知油液的可膨胀性原理。假设封闭于容腔内，压力为p₀、体积为V₀、时刻为t₀的液体，经过时间Δt(Δt＝t₀–t₁)以后，压力降低为p₁、体积膨胀为V₁、时刻为t₁的液体，压力减小Δp＝p₀–p₁，体积变化ΔV＝V₀–V₁，此时，

式2： $q=-\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{\mathrm{\Δp}{V}_0}{\mathrm{K\Δt}}$

式中，q为泄漏流量，即单位时间膨胀的体积。即当被测系统液压缸活塞与缸体间发生微小泄漏时，可通过上述原理测量泄漏流量。

本发明就是基于上述原理而产生的，其中包括压力检测油路，用于测定被测系统泄漏时的泄漏前后的，然后在电子存储控制装置中，按照式2进行计算来得到泄漏流量，这样的能够得到测量精度高的检测装置。

本微小泄漏检测装置如下进行检测。首先对被检测系统进行充压，如图3所示，在充压过程中，电子存储控制单元使三位四通阀位于左侧，进油油路形成为：油箱→被测系统齿轮泵→二位四通电磁换向阀的左位→涡轮流量计→液控单向阀→储液罐→被测系统液压缸左腔。回油油路形成为：被测系统液压缸右腔→二位四通电磁换向阀左位→油箱。压力传感器可测量容腔储液罐内的压力，温度计可测量储液罐内的温度，被测系统溢流阀设定被测系统液压缸停止时储液罐的压力。

然后，切断对被测系统的充压，保持被加压的被测系统一段时间，检测发生微小泄漏后的储液罐的压力。即，如图4所示，电子存储控制装置使三位四通阀位于中位，此时齿轮泵卸荷，油路形成为：油箱→被测系统齿轮泵→二位四通电磁换向阀中位→油箱。此状态下，液控单向阀控制口压力为零，可保证可靠密封，不会产生一丝一毫的泄漏，如果被测系统发生微小泄漏时，根据前述油液的可膨胀性原理，储液罐内的压力会降低，可通过上述原理测量并计算出泄漏流量。

以下为算例。

若体积弹性模量K＝1.6×103MPa，压力p₀＝6.9MPa，p₁＝4.0MPa，压力减小Δp＝p₀–p₁＝2.9MPa，V₀＝2.5L,t₀＝5.0s，t₁＝15.0s，Δt＝t₁–t₀＝10.0s，则

$q=-\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{\mathrm{\Δp}{V}_0}{\mathrm{k\Δt}}=\frac{2.9\×2.5\×60}{1.6\×{10}^3\×10.0}=0.027L/\min .$

最后，使被测系统液回位，如图5所示，电子存储控制装置使三位四通阀位于右位，进油油路形成为：油箱→被测系统齿轮泵→二位四通电磁换向阀右位→被测系统液压缸右腔(同时打开液控单向阀)。回油油路形成为：被测系统液压缸左腔→储液罐→液控单向阀→涡轮流量计→二位四通电磁换向阀右位→油箱。由此使被测系统回位。

根据本发明的微小泄漏检测装置，其具有压力检测油路、电子存储控制装置，通过电子存储控制装置能够控制压力检测油路的三位四通阀，首先使三位四通阀位于左位，对被测系统进行充压，通过压力传感器测量储液罐中的液体的压力，然后使三位四通阀位于中位，切断对被测系统的充压，维持被测系统的压力一端时间，并通过压力传感器测量储液罐中的液体的压力，此时，三位四通阀位于左位的充压过程中的被测系统的压力值和三位四通阀位于中位的维持被测系统的压力值被输送至电子存储控制装置，若被测系统发生泄漏，则在维持被测系统的压力的过程中，储液罐的压力会降低，此时可以根据压力差，并通过上述的算式算出泄漏量。另外，在检测泄漏量之后，使三位四通阀位于右位，此时向液控单向阀输入压力，液控单向阀打开，且形成逆向流路，从而能够使被测系统回位。通过这样的检测装置，能够以简单的结构，低成本，来高精度地测量微小流量的泄漏。

在本发明中，油液驱动装置20可以使用齿轮泵，当然不限于此，可以使用其他驱动泵，例如液力耦合式泵、皮带传动式泵。

另外，可以在第一流路L1上还设置有流量计100。可以使用涡轮流量接、电磁流量计、超声波流量计等。这样在泄漏量大的时候，不通过计算，仅通过流量计就能够检测出泄漏流量。因此，结构简单，使用方便。

另外，可以在第一流路L1上还安装有用于检测储液罐50的压力的压力表110。这样在压力传感器失效的时候，可以通过压力表人工识别储液罐的压力，然后根据公式人工进行计算。从而能够应对压力传感器损坏的情况。

另外，电子存储控制装置2可以包括单片机、电源模块、串口通信模块、电压输出模块、信号输入电路、显示电路。电源模块、串口通信模块、电压输出模块、信号输入电路、显示电路与单片机连接。通过这样的电子存储控制装置能够自动检测计算发生微小泄漏时的泄漏流量，从而控制方便，易于操作。

另外，电子存储控制装置2还可以包括复位电路。这样可以在每次检测之前进行初始化，这样更利于识别泄漏流量。

另外，电子存储控制装置2还可以包括报警电路。这样在检测出泄漏的情况下，能够进行报警，便于管理。

例如，如图6所示，电子存储控制单元电路配置12或24V的DC电源。电子存储控制单元，包括，复位电路，信号输入电路，单片机，报警电路，显示电路，电源模块，串口通信模块和大功率可调电压输出模块。复位电路与单片机电连接，信号输入电路接收传感器的原始信号后，输入单片机。单片机的输出，分别与报警电路、显示电路、电源模块、串口通信模块和大功率可调电压输出模块电连接。电源模块将12V或24V的DC车载蓄电池电压转换为3.3V和5V的集成电路供电电压。复位电路为单片机提供复位功能。报警电路提供峰鸣和发光二极管闪烁以示报警。串口通信模块可以实现单片机与计算机的串口通信。大功率可调电压输出模块为电磁阀提供9～17V的线性可调电压。显示电路负责将测得数据、图表进行显示。电子存储控制单元通过工业标准的RS232或RS422/485系列接口与显示器单元相互电连接，通过显示器单元润滑系统油路里的铁磁性颗粒质量进行监控，显示设备磨损数据和本装置的当前状况信息以及警告和报警信息，使操作人员关注正在发展中的，或者即将发生的机器设备运行失效。

另外，图7示出电子存储控制单元的单片机电路主程序的流程，首先进行初始赋值，然后开始充压过程，在使三位四通阀位于左位时，时间t开始以0.1s步长递增，进行充压过程5s后，记录压力p₀。然后开始泄漏过程，使三位四通阀位于中位，时间t开始以0.1s步长递增，记录压力p₁，计算并显示q，最后完成高压微小泄漏q的测试。

另外，上述各个实施例仅为一种实施方式，上述各个实施例能够任意组合形成各种可能连接，该组合也包含在本发明的保护范围内。

以上对本发明的优选实施方式的微小泄漏检测装置进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

Claims (6)

1.一种微小泄漏检测装置，其特征在于，

具有：

压力检测油路，其包括油液供给源、油液驱动装置、三位四通换向阀、液控单向阀、储液罐、压力传感器、温度计、溢流阀，所述油液供给源存储的液体在被所述油液驱动装置驱动后，通过所述三位四通换向阀与连接在被测系统连接的两端的第一流路和第二流路连接，来形成回路，在所述第一流路上设置有所述液控单向阀、所述储液罐、用于检测所述储液罐的压力的所述压力传感器以及用于检测所述储液罐的温度的所述温度计，在所述油液驱动装置的下游侧安装有所述溢流阀；

电子存储控制装置，其与所述压力检测油路连接，控制所述三位四通换向阀的切换，读取所述压力传感器的压力，并按照

算式： $q=-\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\Δt}}=\frac{\mathrm{\Δp}{V}_0}{\mathrm{K\Δt}}$ 算出泄漏量；

显示装置，其与所述电子存储控制装置连接，用于显示所述电子存储控制装置算出的泄漏量。

2.根据权利要求1所述的微小泄漏检测装置，其特征在于，在所述第一流路上还设置有流量计。

3.根据权利要求2所述的微小泄漏检测装置，其特征在于，在所述第一流路上还安装有用于检测所述储液罐的压力的压力表。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的微小泄漏检测装置，其特征在于，

所述电子存储控制装置包括单片机、电源模块、串口通信模块、电压输出模块、信号输入电路、显示电路，

所述电源模块、所述串口通信模块、所述电压输出模块、所述信号输入电路、所述显示电路与所述单片机连接。

5.根据权利要求4所述的微小泄漏检测装置，其特征在于，所述电子存储控制装置还包括复位电路。

6.根据权利要求5所述的微小泄漏检测装置，其特征在于，所述电子存储控制装置还包括报警电路。