CN107543666A

CN107543666A - 外置漏率测试装置

Info

Publication number: CN107543666A
Application number: CN201611040556.9A
Authority: CN
Inventors: 窦仁超; 师立侠; 孙立臣; 洪晓鹏; 刘兴悦; 喻新发; 冯琪; 周雪茜; 李晓阳; 刘胜
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2018-01-05

Abstract

本发明公开了一种外置漏率测试装置，包括标准气罐、工控计算机、网线或串口RS‑232接口、气体切换器等，标准气罐与气体切换器进行标气连通，标准气罐还设置有样气进出口，分别用于连通真空容器中容纳的航天器泄露产生的样气，气体切换器还分别与样气进口和样气出口连通，电路控制单元对气体切换装置的电动开关阀进行控制，并通过串口与检漏仪的电控部件电连接以对检漏仪进行操作控制。本发明结构紧凑、管线连接方便，操作简单、舒适，性能稳定可靠，携带便捷，且具有较高的检漏灵敏度。

Description

外置漏率测试装置

技术领域

本发明属于航天器泄漏检测技术领域，具体来说，本发明涉及一种航天器总漏率测试设备。

背景技术

航天器在总装过程中需要进行多次总漏率测试工作，航天器总漏率测试主要方法为非真空氦气累积法。目前市场上已经有大量成熟商品化检漏仪，但是均无法满足航天器总漏率检测要求，需要对现有检漏仪进行改造和改进。改造后的检漏仪检漏任务单一，且只能对北京科仪生产的ZQJ-291系列和ZQJ-30系列检漏仪进行改造，由于ZQJ-291系列和ZQJ-30系列为旧款检漏仪，设备性能日渐达不到航天器总漏率检测任务的需求。

本专利介绍了一种无损大气降压真空气体切换装置，主要包括标准气体循环管路，样气循环管路和气体切换阀体装置，其中，气体切换阀体装置包括两个并联的标准气电磁阀和样气电磁阀，以及连接在标准气电磁阀和样气电磁阀同一端上的限流小孔，限流小孔通过金属波纹管道与总漏率测试仪的检漏口相连通，当测试标准气时，打开标准气电磁阀，关闭样气电磁阀，通过限流小孔进入检漏仪，当测试样气时，打开样气电磁阀，关闭标准气电磁阀，通过限流小孔进入检漏仪，限流小孔的孔径与检漏仪的入口压力相适应；

具体而言，气体切换阀体装置，主要包括标准气电磁阀、样气电磁阀、取样管道、氟塑料密封圈、限流孔片和孔片压紧螺杆，取样系统两端分别通过标准气电磁阀和样气电磁阀的开关控制标准气和样气进入取样管道，取样管道的中央设置有限流孔管道，以便选择气体进入限流孔管道，限流孔管道另一端与大截面的限流孔片压紧螺杆之间设置氟塑料密封圈以使得设置在压紧螺杆顶部中央的限流小孔供选择气体通过而进入总漏率测试仪的检漏接口。

航天器总装期间的泄漏检测内容除了系统总漏率检测外还需要进行单点检漏(螺接头和焊缝)和部分阀门组件的真空检漏，单点和真空检漏过程中主要使用莱宝的L300/L200系列等。航天器单点检漏设备和系统检漏设备属于各自独立的状态,对于众多的型号检漏任务,需要配置更多的检漏设备，增加工作成本。基地检漏前需要将多台检漏仪运输至基地，在工作实践中发现总漏率测试检漏仪经过运输后的单点失效几率较大。为了控制并降低检漏仪的质量风险，节约成本，对检漏仪的测试技术进行研究，发明了基于莱宝检漏仪的一种外置航天器总漏率测试设备，该总漏率测试设备可以采用上述的气体切换装置，改进了现有检漏设备和测试方法，提高了航天器总漏率测试的稳定性和指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外置漏率测试装置，该装置配合莱宝检漏仪就可以完成航天器总漏率的测试工作，该装置通过一个外置设备，结合莱宝检漏仪完成航天器的总漏率测试工作，提升了航天器总漏率测试灵敏度，增加了航天器总漏率测试的能力。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

外置漏率测试装置，包括标准气罐(简称标气罐)、工控计算机、网线或串口RS-232接口、气体切换器、电路控制单元、可伸缩键盘架，标准气罐分别通过标气循环管一、标气循环管二与气体切换器进行标气连通，标准气罐还设置有样气出口，样气进口，分别用于连通真空容器中容纳的航天器泄露产生的样气，气体切换器还分别通过样气循环管一和样气循环管二与样气进口和样气出口连通，电路控制单元对气体切换装置的电动开关阀进行控制，并通过串口与检漏仪的电控部件电连接以对检漏仪进行操作控制，电路控制单元还与工控计算机电连接，通过工控计算机实现对各部件的操作控制。

其中，在初始阶段，样气出口，样气进口用作调节标气罐的气体浓度的标气出口和标气进口。

其中，标准气罐主要用于存储某固定浓度氦气的混合气体(或测试环境的大气)，压力为常压。

其中，电路控制单元接受工控计算机的控制信号，并通过气体切换器执行这些命令。

其中，气体切换器包含气体循环泵、电磁阀、过滤器和限流孔，将标准气罐(内部气体简称标气)和收集罐(内部气体简称样气)的气体交替送至检漏仪的检漏口处。

其中，外置漏率测试装置实现的方式是通过工控计算机内的检漏方法，控制气路切换器中的循环泵和电磁阀开启和关闭，实现标准气和样气之间的切换；检漏仪的数据通过网线或串口线读取到工控计算机内，作为循环泵和电磁阀开关的判断条件。

其中，串口RS-232的两端分别与莱宝检漏仪和外置漏率测试装置的串口连接；金属软管的两端分别与莱宝检漏仪的检漏口和外置漏率测试装置的抽气口连接。

其中，上述各部件集成在壳体内形成外置漏率测试装置。

其中，两根塑料软管分别与收集罐的出气口、进气口和外置漏率测试装置的样气进、样气出连接。

其中，外置漏率测试装置的壳体底部设置万向轮。

本发明的优点包括以下几个方面：

1)外置漏率测试装置可以让莱宝系列检漏仪在单点检漏的功能基础上又增加了航天器系统总漏率测试的功能；

2)外置漏率测试装置具有结构紧凑、管线连接方便，操作简单、舒适，性能稳定可靠，携带便捷等；

3)外置漏率测试装置具有较高的检漏灵敏度，能够提升航天器总漏率测试能力。

附图说明

图1为本发明的外置漏率测试装置的结构示意图。

其中，1、电源开关按钮；2、串口(R232)；3、检漏仪抽气口；4、样气出；5、样气进；6、标气出；7、标气进；8、电源插孔(三孔，220V10A)9、工控计算机；10、可伸缩键盘架；11、标气罐；12、外壳；13、电路控制单元；14、气体切换器；15、标气循环管(至标气罐)；16、标气循环管(至气体切换器)；17、样气循环管(至收集罐)；18、样气循环管(至气体切换器)；19、万向轮。

图2是本发明的外置漏率测试装置测试期间的系统连接示意图。

其中，20、串口线(RS232)；21、检漏仪上的串口接口；22、莱宝检漏仪；23、金属软管；24、检漏仪上的检漏口；25、塑料软管；26、收集罐上气体接口(进)；27、收集罐上气体接口(出)；28航天器产品；29、收集罐。

图3是本发明的外置漏率测试装置进行总漏率测试过程中的测试步骤示意图。

其中，30、打开检漏软件；31、启动气体切换器；32、参数设置；33、历史数据查询；34、校准；35、标气测试；36样气测试；37、标底；38、初值测试；39、终值测试；40、样值测试；41、总漏率计算；42、关闭气体切换器；43、退出检漏。

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。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

通常，航天器总漏率测试方法的基本原理是非真空累积法，该方法是将充有一定压力高纯氦气的航天器放入收集罐内，先用氦质谱检漏仪测试收集罐内的氦气浓度U₁(初值)，累积一定时间t后(t₂-t₁，t₁为累积起始时刻，t₂为累积终点)再次测试收集罐内氦气浓度U₂(终值)，通过放样系统向收集罐内充入一定量的氦气W(放样量为压力×体积)，再次测试收集罐内浓度U₃。即如果航天器密封系统有泄漏会使得收集罐内的氦气浓度逐渐增加，通过测试氦气浓度变化量可以计算出航天器密封系统的总漏率。由于测试浓度时间较长，检漏仪的测试信号会发生漂移，影响总漏率测试结果的正确性。为了避免和降低该因素，在测试过程中会交互测试两个气样：一个是固定浓度的氦气，另一个是未知或待测的氦气浓度。采用待测气体与固定浓度之间的差值作为测试值(初值、终值或样值)，用以消除仪器性能变化带来的误差。

其中，外置漏率测试装置上可以完成校准、标底、初值、终值、样值、总漏率计算以及历史数据查询等操作。

参照图1，外置漏率测试装置主要由工控计算机(9)、可伸缩键盘架(10)、标气罐(11)、外壳(12)、电路控制单元(13)、气体切换器(14)以及部分管道等组成。测试前可以通过标气出(6)和标气进(7)对标气罐内的氦气浓度进行调节，或者在测试前将标气罐同收集罐(29)进行充分循环，尽量使得标气罐与收集罐内的氦气浓度一致。测试前按照图2进行系统连接，将检漏仪上的检漏口(24)与外置漏率测试装置的检漏仪抽气口(3)通过金属软管(23)进行连接；将检漏仪上的串口线(20)与外置漏率测试装置的串口(2)进行连接；将收集罐上的气体接口(26、27)与外置漏率测试装置的样气进(5)和样气出(6)通过塑料软管(25)进行连接；将航天器产品(28)的密封系统充入一定压力的氦气，放入收集罐内，密闭收集罐。然后分别启动莱宝检漏仪和外置漏率测试装置，待系统稳定运行后，再进行初值、终值或样值测试。初值、终值和样值测试测试是按照图3的流程进行：首先打开检漏软件(30)，进入软件后点击启动气体切换器(31)；根据任务要求设置好参数(32)，然后进行检漏仪的校准(34)、标气测试(35)或样气测试(36)，在确认可以进行当前状态满足测试测试要求的状态下，在标气测试状态下进行标底(37)操作；根据测试状态选择初值测试(38)、终值测试(39)或样值测试(40)操作，待测试完成后，可以选择测试数据进行总漏率计算(41)并保存；最后关闭气体切换器(42)并退出检漏软件(43)。检漏的历史数据可以在检漏软件打开后查询(33)，也可以在测试完成后进行查询。其中，气体切换器可以是中国专利《无损大气降压真空气体切换装置》中公开的结构。

使用外置漏率测试装置测试基于非真空氦累积法的航天器总漏率计算公式如(1)所示。

公式(1)中的Q为航天器总漏率，单位Pa.m³/s；W为放样量，单位Pa.m³；U₁为测试的初值，单位Pa.m³/s；U₂为测试的终值，单位Pa.m³/s；U₃为测试的样值，单位Pa.m³/s；t₁为初值测试时的时间，单位s；t₂为终值测试时的时间，单位s；t₃为样值测试时的时间，单位s。

通过设计一个外置漏率测试装置可以顺利完成总漏率测试工作，并且能够解决原有检漏仪信号不稳、携带不便以及功能单一等缺点。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.外置漏率测试装置，包括标准气罐(简称标气罐)、工控计算机、网线或串口RS-232接口、气体切换器、电路控制单元、可伸缩键盘架，标准气罐分别通过标气循环管一、标气循环管二与气体切换器进行标气连通，标准气罐还设置有样气出口，样气进口，分别用于连通真空容器中容纳的航天器泄露产生的样气，气体切换器还分别通过样气循环管一和样气循环管二与样气进口和样气出口连通，电路控制单元对气体切换装置的电动开关阀进行控制，并通过串口与检漏仪的电控部件电连接以对检漏仪进行操作控制，电路控制单元还与工控计算机电连接，通过工控计算机实现对各部件的操作控制。

2.如权利要求1所述的外置漏率测试装置，其中，在初始阶段，样气出口，样气进口用作调节标气罐的气体浓度的标气出口和标气进口。

3.如权利要求1所述的外置漏率测试装置，其中，标准气罐主要用于存储某固定浓度氦气的混合气体，压力为常压。

4.如权利要求1-3任一项所述的外置漏率测试装置，其中，电路控制单元接受工控计算机的控制信号，并通过气体切换器执行这些命令。

5.如权利要求1-3任一项所述的外置漏率测试装置，其中，气体切换器包含气体循环泵、电磁阀、过滤器和限流孔，将标准气罐和收集罐的气体交替送至检漏仪的检漏口处。

6.如权利要求1-3任一项所述的外置漏率测试装置，其中，外置漏率测试装置实现的方式是通过工控计算机内的检漏方法，控制气路切换器中的循环泵和电磁阀开启和关闭，实现标准气和样气之间的切换；检漏仪的数据通过网线或串口线读取到工控计算机内，作为循环泵和电磁阀开关的判断条件。

7.如权利要求1-3任一项所述的外置漏率测试装置，其中，串口RS-232的两端分别与莱宝检漏仪和外置漏率测试装置的串口连接；金属软管的两端分别与莱宝检漏仪的检漏口和外置漏率测试装置的抽气口连接。

8.如权利要求1-3任一项所述的外置漏率测试装置，其中，上述各部件集成在壳体内形成外置漏率测试装置。

9.如权利要求1-3任一项所述的外置漏率测试装置，其中，两根塑料软管分别与收集罐的出气口、进气口和外置漏率测试装置的样气进、样气出连接。

10.如权利要求1-3任一项所述的外置漏率测试装置，其中，外置漏率测试装置的壳体底部设置万向轮。