CN107843311A - 一种密封件容积测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，公开了一种密封件容积测量装置，包括：第一密封件；充气系统，用于为第一密封件充气；送气管道；控制单元，用于在达到预设条件时，控制充气系统关闭，并控制送气管道连通第一密封件和第二密封件；压力检测单元，用于在达到预设条件时，获取第一密封件的初始气压；以及在第一密封件和第二密封件的压力稳定时，获取第一密封件的稳定气压；处理单元，用于至少根据初始气压、稳定气压和第一密封件的容积，确定第二密封件的容积；或者用于至少根据初始气压、稳定气压和第二密封件的容积，确定第一密封件的容积。本发明还提供了一种密封件容积测量方法，应用于上述系统。本发明具有测量速度快速，测量结果准确的特点。

Description

一种密封件容积测量装置及方法
技术领域
本发明涉及工业制造领域，尤其涉及一种密封件容积测量装置及方法。
背景技术
在机械(如燃气具、汽车)行业、电子行业经常要定量测试密封件的容积。目前常用的容积测量方法通常有滴定法和充气法。滴定法是根据指示剂的颜色变化指示滴定终点，然后目测标准溶液消耗体积，计算分析结果，其测量时间长、误差大；而充气法的准确性受环境温度的影响较大，两种测试方法各有缺陷。
发明内容
本发明提供了一种密封件容积测量装置及系统，用以解决目前无可靠方法检测密封件容积，尤其是目前充气法的准确性受环境温度的影响较大的问题。
本发明实施例一方面提供一种密封件容积测量装置，包括：
第一密封件；
充气系统，与所述第一密封件连接，用于为所述第一密封件充气；
送气管道，连接于所述第一密封件和第二密封件之间；
控制单元，用于在达到预设条件时，控制所述充气系统关闭，并控制所述送气管道连通所述第一密封件和所述第二密封件；
压力检测单元，用于在达到预设条件时，获取所述第一密封件的初始气压；以及在所述第一密封件和第二密封件的压力稳定时，获取稳定气压；
处理单元，用于至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第一密封件的容积，确定所述第二密封件的容积；或者用于至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第二密封件的容积，确定所述第一密封件的容积。
进一步，上述所述装置还包括报警单元；
所述压力检测单元还用于在所述第一密封件和第二密封件的压力稳定后的每个预设周期检测所述稳定气压；
所述报警单元用于当所述稳定气压变化值大于预设漏气阈值时，发出警报。
进一步，上述所述控制单元还用于：在报警单元发出警报时，控制所述充气系统为所述第一密封件充气。
进一步，上述所述第一密封件为标准密封件，所述第二密封件为待测密封件，所述送气管道为“L”形，所述“L”形的送气管道包括首端和尾端，所述首端枢接于所述第一密封件的气口，所述送气管道可基于所述第一密封件的气口周向旋转，当所述送气管道周向旋转至第一预设角度时，所述尾端与所述充气系统连接，当所述送气管道周向旋转至第二预设角度时，所述尾端与所述第二密封件连接。
进一步，上述所述控制单元包括设于所述尾端上的对位检测装置，所述对位检测装置用于判断当所述尾端与所述充气系统或第二密封件连接时，控制所述送气管道连通。
进一步，上述所述对位检测装置包括至少两个红外传感器。
进一步，上述所述预设条件包括所述第一密封件内气压到达预设漏气阈值时。
另一方面，本发明实施例还提供了一种密封件容积测量方法，应用于充气系统、第一密封件和第二密封件之间，包括：
控制所述充气系统向所述第一密封件充气；
在达到预设条件时，获取所述第一密封件的初始气压；
控制所述充气系统关闭，并连通所述第一密封件和所述第二密封件；
获取所述第一密封件和所述第二密封件的气压稳定时的稳定气压；
至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第一密封件的容积，确定所述第二密封件的容积；或者至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第二密封件的容积，确定所述第一密封件的容积。
进一步，上述所述获取所述第一密封件和所述第二密封件的压力稳定时的稳定气压的步骤，包括：
在所述第一密封件和第二密封件的压力稳定后的每个预设周期检测所述稳定气压；
所述报警单元用于当所述稳定气压变化值大于预设漏气阈值时，发出警报。
进一步，上述所述所述报警单元用于当所述稳定气压变化值大于预设漏气阈值时，发出警报的步骤之后，还包括：
控制所述充气系统为所述第一密封件充气。
本发明实施例中，第一密封件和第二密封件之一的容积为已知(容积已知的密封件定义为标准密封件)的，利用充气系统向第一密封件内充气得到初始气压，关闭充气系统，并利用第一密封件向第二密封件放气得到稳定气压，最后由初始气压、稳定气压和所述标准密封件的容积，确定第一密封件和第二密封件之一中，容积未知密封件(定义为待测密封件)的容积。由于第一密封件和第二密封件处于相同温度环境下，当整个过程在较短时间(如20秒)内完成时，温度对测量结果的影响可以忽略不计，在保证测量效率的同时，提高了测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例的密封件容积测量装置的结构框图，图中示出充气系统在为所述第一密封件充气；
图2是图1的结构示意图，图中省略了控制单元、处理单元和报警单元，图中送气管道的尾端与充气系统的气口连接；
图3是图2中送气管道沿周向旋转后，送气管道的尾端与第二密封件的气口连接的示意图；
图4是本发明第二实施例的密封件容积测量装置的结构框图；
图5是本发明实施例的密封件容积测量方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。
本发明实施例中的步骤标号“S”为“Step”的缩写，作为步骤的简称。本发明实施例中的步骤顺序为示例性的，并不用于限制步骤间的逻辑关系。
第一实施例：
请参照图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种密封件容积测量装置，包括：
第一密封件110，在本实施例中，所述第一密封件110上设有压力检测单元140；
充气系统120，与所述第一密封件110连接，用于为所述第一密封件110充气；
送气管道150，连接于所述第一密封件110和第二密封件120之间；
控制单元，用于在达到预设条件时，控制所述充气系统120关闭，并控制所述送气管道150连通所述第一密封件110和所述第二密封件130；
所述压力检测单元140，用于在达到预设条件时，获取所述第一密封件110的初始气压；以及在所述第一密封件110和第二密封件130的压力稳定时，获取所述第一密封件110的稳定气压；
处理单元，用于至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第一密封件110的容积，确定所述第二密封件120的容积；或者用于至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第二密封件120的容积，确定所述第一密封件110的容积。
作为一种具体实施方式，在本实施例中，第一密封件110的容积是已知(定义为标准密封件)的，用于辅助确定第二密封件130(定义为待测密封件)的容积。当关闭所述充气系统120，并在送气管道150连通所述第一密封件110和所述第二密封件130后，第一密封件110内的气压瞬时减小，第二密封件130内的气压瞬时增大，当压力检测单元140检测到气压变化小于预设稳定阈值时，判断所述第一密封件110和第二密封件130的压力稳定，并获取第一密封件110的稳定气压。
在本实施例中，定义大气压力是P0，第一密封件容积为Vs，第二密封件容积设为Vx，通过充气系统给第一密封件充气，稳定时第一密封件的气压是P1，这时关闭充气系统，连通第一密封件和所述第二密封件使第一密封件向第二密封件放气，平衡后气体压力为P2，根据气体热力学定律有
(P1+P0)*Vs+P0*Vx＝(P2+P0)*(Vx+Vs)
式中只有Vx是未知数，可通过计算得到。
在本实施例中，上述所述装置还包括报警单元；
所述压力检测单元140还用于在所述第一密封件110和第二密封件130的压力稳定后的每个预设周期检测所述稳定气压；
所述报警单元用于当所述稳定气压变化值大于预设漏气阈值时，发出警报。
在本实施例中，稳定气压变化值由初始的稳定气压与实时稳定气压的差值确定，当差值大于预设漏气阈值(预设漏气阈值小于上述预设稳定阈值)时，判断待测密封件漏气，此时发出警报。
进一步，上述所述控制单元还用于：在报警单元发出警报时，控制所述充气系统120为所述第一密封件110充气。
在发出警报方案中，当控制充气系统120为第一密封件110充气时，可使用辅助管道连通第一密封件110的备用气口进行充气。在本实施例中，当充气系统120为第一密封件110充气时，可保证第一密封件110和第二密封件130组成的内环境的气压大于外部气压，易于工作人员对待测密封件进行涂泡处理。对待测密封件进行漏气处置。
在本实施例中，所述送气管道150为“L”形，所述“L”形的送气管道150包括首端151和尾端152，所述首端151枢接于所述第一密封件110的气口，所述送气管道可基于所述第一密封件的第一密封件110的气口周向旋转，当所述送气管道150周向旋转至第一预设角度时，所述尾端152与所述充气系统120的气口连接，当所述送气管道150周向旋转至第二预设角度时，所述尾端152与所述第二密封件130的气口连接。“L”形的送气管道与标准密封件枢接，易于提高整个装置的便携性和组装便利性，同时，限定了送气管道的长度，降低了送气管道的材料需求，利于保证待测密封件容积测量结果的准确性。
作为对上述实施例的进一步改进，送气管道150可以设置周向旋转的第三预设角度、第四预设角度，第三预设角度、第四预设角度处分别设置第三密封件、第四密封件的气口，实现连接更多的待测密封件，当一个待测密封件测量完毕后，工作人员或机械手可以在本测量装置测量其他待测密封件的同时，在已完成测量待测密封件的位置更换新的待测密封件，以进一步提高测量效率。
进一步，上述所述控制单元包括设于所述尾端上的对位检测装置，所述对位检测装置用于判断当所述尾端与所述充气系统120或第二密封件130连接时，控制所述送气管道150连通。对位检测装置利于提高本发明实施例测量装置的自动化程度，节省了操作时间，进一步节约了人力成本。
作为一种具体实施方式而非限定，上述所述对位检测装置包括至少两个红外传感器160。请参照图2和图3所示，在本实施例中，红外传感器160的数量为两个，分别位于所述尾端152过轴心的切线方向的边沿，当位于上述周向旋转方向前部的红外传感器160的状态变化为“未遮挡—遮挡—未遮挡”，且周向旋转方向后部的红外传感器160的状态变化为“未遮挡—遮挡—未遮挡”时，确定所述尾端与所述充气系统或第二密封件连接对位准确。
需要说明的是，上述红外传感器160的数量还可以是三个或者四个，以进一步提高对位检测的准确性。上述对位检测装置还可以是弹性顶块等结构。
在本实施例中，上述所述预设条件包括所述第一密封件110内气压到达预设漏气阈值时，本领域技术人员可以预见的是，预设条件还包括但不限于充气时间达到预设时间，或充气系统120为第一密封件110充气达到最大限值等。
本发明实施例中，第一密封件是标准密封件，利用充气系统向第一密封件内充气得到初始气压，关闭充气系统，并利用第一密封件向第二密封件放气得到稳定气压，最后由初始气压、稳定气压和所述标准密封件的容积，确定第二密封件(本实施例中为待测密封件)的容积。由于第一密封件和第二密封件处于相同温度环境下，当整个过程在较短时间(如20秒)内完成时，温度对测量结果的影响可以忽略不计，在保证测量效率的同时，提高了测量精度。
第二实施例：
请参照图4所示，是本发明密封件容积测量装置的另一种具体实施方式，在本实施例中，第一密封件110为待测密封件，第二密封件130为标准密封件。与上述第一实施例不同的是，本实施例将控制单元和压力检测单元集成为控制及压力检测单元170。通过将控制单元和压力检测单元进行集成，易于提高本发明容积测量装置的气压数据收集和处理效率。
同时，第一密封件110与第二密封件130之间通过电磁阀180连接，电磁阀180通过所述控制及压力检测单元170实现开关控制，在达到预设条件时，控制及压力检测单元170获取第一密封件110的初始气压，关闭充气系统120并打开电磁阀180实现第一密封件110和第二密封件130之间的连通。
需要说明的是，上述电磁阀180可以由手动阀替代，手动阀可由人工进行开关操作。
在本实施例中，第二密封件130还设有排气阀190，用于在测量完成之后，为第二密封件130放气。排气阀190也可以通过所述控制及压力检测单元170实现控制。
第三实施例：
请参照图5所示，本发明实施例还提供了一种密封件容积测量方法，应用于充气系统、第一密封件和第二密封件之间，包括：
S101，控制所述充气系统向所述第一密封件充气；
S102，在达到预设条件时，获取所述第一密封件的初始气压；
S103，控制所述充气系统关闭，并连通所述第一密封件和所述第二密封件；
S104，获取所述第一密封件和所述第二密封件的气压稳定时的稳定气压；
S105，至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第一密封件的容积，确定所述第二密封件的容积；或者至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第二密封件的容积，确定所述第一密封件的容积。
在本实施例中，第一密封件是标准密封件，用于辅助确定第二密封件(待测密封件)的容积。当关闭所述充气系统，并在送气管道连通所述第一密封件和所述第二密封件后，第一密封件内的气压瞬时减小，第二密封件内的气压瞬时增大，当压力检测单元检测到气压变化小于预设稳定阈值时，判断所述第一密封件和第二密封件的压力稳定，并获取第一密封件的稳定气压。
在本实施例中，定义大气压力是P0，第一密封件容积为Vs，第二密封件容积设为Vx，通过充气系统给第一密封件充气，稳定时第一密封件的气压是P1，这时关闭充气系统，连通第一密封件和所述第二密封件使第一密封件向第二密封件放气，平衡后气体压力为P2，根据气体热力学定律有
(P1+P0)*Vs+P0*Vx＝(P2+P0)*(Vx+Vs)
式中只有Vx是未知数，可通过计算得到。
进一步，上述S104的步骤，包括：
S1041、在所述第一密封件和第二密封件的压力稳定后的每个预设周期检测所述稳定气压。
S1042、所述报警单元用于当所述稳定气压变化值大于预设漏气阈值时，发出警报。
在本实施例中，稳定气压变化值由初始的稳定气压与实时稳定气压的差值确定，当差值大于预设漏气阈值时，判断待测密封件漏气，此时发出警报。
进一步，上述所述所述报警单元用于当所述稳定气压变化值大于预设漏气阈值时，发出警报的步骤之后，还包括：
S1043、控制所述充气系统为所述第一密封件充气。
在发出警报方案中，当控制充气系统为第一密封件充气时，可使用辅助管道连通第一密封件的备用气口进行充气。在本实施例中，当充气系统为第一密封件充气时，可保证第一密封件和第二密封件组成的内环境的气压大于外部气压，易于工作人员对待测密封件进行涂泡处理。对待测密封件进行漏气处置。
本发明实施例中，第一密封件是标准密封件，利用充气系统向第一密封件内充气得到初始气压，关闭充气系统，并利用第一密封件向第二密封件放气得到稳定气压，最后由初始气压、稳定气压和所述标准密封件的容积，确定第二密封件(本实施例中为待测密封件)的容积。由于第一密封件和第二密封件处于相同温度环境下，当整个过程在较短时间(如20秒)内完成时，温度对测量结果的影响可以忽略不计，在保证测量效率的同时，提高了测量精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种密封件容积测量装置，其特征在于，包括：
第一密封件；
充气系统，与所述第一密封件连接，用于为所述第一密封件充气；
送气管道，连接于所述第一密封件和第二密封件之间；
控制单元，用于在达到预设条件时，控制所述充气系统关闭，并控制所述送气管道连通所述第一密封件和所述第二密封件；
压力检测单元，用于在达到预设条件时，获取所述第一密封件的初始气压；以及在所述第一密封件和第二密封件的压力稳定时，获取稳定气压；
处理单元，用于至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第一密封件的容积，确定所述第二密封件的容积；或者用于至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第二密封件的容积，确定所述第一密封件的容积。
2.如权利要求1所述的密封件容积测量装置，其特征在于，还包括报警单元；
所述压力检测单元还用于在所述第一密封件和第二密封件的压力稳定后的每个预设周期检测所述稳定气压；
所述报警单元用于当所述稳定气压变化值大于预设漏气阈值时，发出警报。
3.如权利要求2所述的密封件容积测量装置，其特征在于，所述控制单元还用于：在报警单元发出警报时，控制所述充气系统为所述第一密封件充气。
4.如权利要求1所述的密封件容积测量装置，其特征在于，所述第一密封件为标准密封件，所述第二密封件为待测密封件，所述送气管道为“L”形，所述“L”形的送气管道包括首端和尾端，所述首端枢接于所述第一密封件的气口，所述送气管道可基于所述第一密封件的气口周向旋转，当所述送气管道周向旋转至第一预设角度时，所述尾端与所述充气系统连接，当所述送气管道周向旋转至第二预设角度时，所述尾端与所述第二密封件连接。
5.如权利要求4所述的密封件容积测量装置，其特征在于，所述控制单元包括设于所述尾端上的对位检测装置，所述对位检测装置用于判断当所述尾端与所述充气系统或第二密封件连接时，控制所述送气管道连通。
6.如权利要5所述的密封件容积测量装置，其特征在于，所述对位检测装置包括至少两个红外传感器。
7.如权利要求1至6任一项所述的密封件容积测量装置，其特征在于，所述预设条件包括所述第一密封件内气压到达预设漏气阈值时。
8.一种密封件容积测量方法，其特征在于，应用于充气系统、第一密封件和第二密封件之间，包括：
控制所述充气系统向所述第一密封件充气；
在达到预设条件时，获取所述第一密封件的初始气压；
控制所述充气系统关闭，并连通所述第一密封件和所述第二密封件；
获取所述第一密封件和所述第二密封件的气压稳定时的稳定气压；
至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第一密封件的容积，确定所述第二密封件的容积；或者至少根据所述初始气压、稳定气压和所述第二密封件的容积，确定所述第一密封件的容积。
9.如权利要求8所述的密封件容积测量方法，其特征在于，所述获取所述第一密封件和所述第二密封件的压力稳定时的稳定气压的步骤，包括：
在所述第一密封件和第二密封件的压力稳定后的每个预设周期检测所述稳定气压；
所述报警单元用于当所述稳定气压变化值大于预设漏气阈值时，发出警报。
10.如权利要求9所述的密封件容积测量方法，其特征在于，所述所述报警单元用于当所述稳定气压变化值大于预设漏气阈值时，发出警报的步骤之后，还包括：
控制所述充气系统为所述第一密封件充气。
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