CN108087719A - 小型密封产品的充气装置及该装置的充气方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种小型密封产品的充气装置及该装置的充气方法，包括连接气源和产品的供气管道，供气管道由引气管道和充气管道组成且两者之间串接充气开关K2，引气管道上连接减压器K1和压力表；充气管道通过三通接咀Ⅰ分别连接充气开关K2、产品和真空泵；真空泵所在支路通过三通接咀Ⅱ连接真空表、通过三通接咀Ⅲ串接抽气开关K4，抽气开关K4通过三通接咀Ⅲ接放气开关K3。使用该充气装置的充气方法采用分步骤先将气源充满充气管道再稳压向产品充气的分离式充气操作方法。使用本发明向小空间小型密封产品充气，不仅实现了充气情况的显现化，而且消除了管道内掺杂残余空气的影响，大大提高了小型密封产品的充气可靠性，具有较大的应用价值。
Description
技术领域
本发明属气体贮存分配技术领域，具体涉及一种小型密封产品的充气装置及该装置的充气方法。
背景技术
生产型企业经常会遇到需要充入气体的密封产品，然而大多数情况下，待充气密封产品内的充气空间比较大，因此可以使用流量计直接观测到进入产品内部空间的气体量。然而，针对应用于诸如弹载产品小体积轻量化设计的转子陀螺等小空间小型密封产品充气时，由于陀螺产品内部空间狭小，没有对应匹配的敏感小流量流入流量计可捕捉到如此微量的气体充入，因此，采用传统充气方法和传统充气连接装置，操作人员无法直观显现地确保产品内是否充入了气体；以授权公告号为CN103486440B的发明专利为例，虽然通过真空泵对产品进行了抽真空预处理，但是仅借助真空泵抽真空，并不能完全使管道内形成真空环境，因此使用该装置和该方法对小空间产品充气，受充气管道内残留的部分空气与预充气体混合，以及该装置有限的开关数量无法充分分离、分步骤充气的影响，始终无法消除管道内的空气掺杂，其真空泵抽真空完成后直接充气的方式，初充批次的小空间密封产品质量堪忧，后续小空间密封真空产品的充气质量也无法确切地满足技术要求，无法保证产品充气的可靠性，尤其对应用于高精密弹载产品转子陀螺的定位导航精度带来不利因素，现提出如下技术方案。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种小型密封产品的充气装置及该装置的充气方法，采用稳压多开关控制结合分步骤分离式的充气方法，通过充气前先多次用气源清洗置换管道内气体，使充气管道内气体更接近于纯预充气体，之后通过压力表直观地将产品充气情况显现化，确保诸如转子陀螺等小空间产品成功充入高质量高纯度的预充气体，解决现有技术下小空间密封产品充气缺乏专业的充气装置，及现有技术下小空间密封产品采用真空充气方法充气时无法消除管道内空气残余，产品充气质量有待提高的技术问题。
本发明采用的技术方案：小型密封产品的充气装置，包括产品、气源和供气管道，连接气源和产品的供气管道由引气管道和充气管道串接组成，其中引气管道直连气源，充气管道直连产品，且引气管道和充气管道之间设有控制两管路之间通阻的充气开关K2；所述引气管道上连接减压器K1和压力表；所述充气管道通过三通接咀Ⅰ的进气端口与充气开关K2连接，所述充气管道通过三通接咀Ⅰ的两个出气端口一个接通产品，另一个接通真空泵；所述真空泵所在支路通过三通接咀Ⅱ连接真空表，且真空泵所在支路通过三通接咀Ⅲ串接抽气开关K4，所述抽气开关K4通过三通接咀Ⅲ的另一个支路接放气开关K3。
上述技术方案中，进一步地，所述引气管道与充气管道之间设有吸湿器、分子筛和过滤器。
上述技术方案中，为进一步提高充气效率，所述产品具有多个，且每个产品分别通过独立并列的气嘴开关与充气管道连接。
上述技术方案中，进一步地，所述放气开关K3为高压放气开关。
根据上述技术方案充气装置的充气方法，包括如下步骤：
步骤1：步骤1为产品充气前的气密性检查步骤；即使用氦质谱检漏仪检查待充气小型密封产品各工艺结构密封点的气密性，确保产品密封完好；
步骤2：步骤2为产品充气前的生产准备步骤；包括确保气源内储气充足，通过仅开启真空泵和抽气开关K4逐个打开每个产品的气嘴开关检查并确保气嘴的气路畅通，检查完毕后关闭装置中所有开关；
步骤3：步骤3为产品与装置的连接步骤；即使用待充气产品工艺资料中规定使用的标准气嘴连接产品和充气装置；
步骤4：步骤4为引气管道充气源的增压步骤；仅打开引气管道的减压器K1并观察压力表，使引气管道的压力表压力值达到产品工艺资料中规定的充气压力值后关闭引气管道的减压器K1；
步骤5：步骤5为充气管道的抽真空步骤；开启真空泵并打开抽气开关K4，抽除充气管道内空气并观察真空表数值，待真空表数值稳定为产品工艺资料中规定的真空度值后打开产品的气嘴开关，待真空表数值稳定为产品工艺资料中规定的真空度值后关闭连接产品的气嘴开关和抽气开关K4并保持真空泵的持续开启状态；
步骤6：步骤6为充气管道充气源的清洗步骤；保持真空泵的开启状态，打开充气开关K2后观察压力表，待压力表数值稳定达到产品工艺资料中规定的压力值后关闭充气开关K2，然后开启抽气开关K4，通过真空泵将充气管道内气源和空气的混合气体排出，待真空表数值稳定为产品工艺资料中规定的真空度数值后，关闭抽气开关K4完成一次充气管道充气源的清洗步骤；
步骤7：接步骤6依照步骤4、步骤5、步骤6的顺序重复操作至少三遍以使供气管道完全被气源清洗置换并充满，并使供气管道内气体压力值与产品工艺资料中规定的压力值相等，达到管道内充满预充气源气体的完全稳压真空环境；
步骤8：步骤8为产品的充气步骤；接步骤，打开充气开关K2并观察压力表，待压力表数值稳定达到产品工艺资料中规定的压力值后，开启产品对应的气嘴开关，并观察压力表数值的变化，压力表数值的变化范围等于产品工艺资料中规定的压力值，且真空表数值的变化范围等于产品工艺资料中规定的真空度时，关闭连接产品对应的气嘴开关，产品完成充气。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本方案将串接的引气管道和充气管道通过充气开关K2分成两部分并由其管控两者之间的通断，在引气管道部分设置减压器K1，在充气管道部分通过两组三通接咀连接安装抽气开关K4、放气开关K3、真空表以及真空泵，采用分步骤法充气，即先对引气管道充满预充气体，再针对充气管道借助真空泵至少重复三次用预充气源气体将整个管道进行预充气源气体的冲洗置换，排除整条供气管道内掺杂混合的残余空气，并对该管道每次充气前均先稳压再充气的操作方式，及仅当整条管道充满按照工艺资料规定压力的预充气体后，再开启产品对应的气嘴开关开始充气，产品的气嘴开关开启的同时通过压力表和真空表示值的变化等于产品工艺资料中规定的压力值的规律性变化，直观地将小空间产品充气情况显现化，确保小空间产品成功充入高质量高纯度的预充气体，解决诸如弹载转子陀螺等小空间密封产品充气与否无法确认的技术问题，最大限度地消除了小空间产品采用传统真空充气方法存在的充气管道内无法消除混合的残余空气，小空间产品实际充入的是管道内空气与预充气源气体混合的气体的不利影响，大大提高了小空间密封产品充气的纯度和可靠性，使充气产品严格满足工艺资料中规定的各项技术参数要求；
2、本方案多个控制开关结合减压器、压力表、真空表和多个三通接咀的设置，不仅实现了充气前管道内的稳压态调控，而且充气步骤操作思路简单，且严格符合工艺技术参数要求，可扩展应用至不同充气设备，尤其适用于无法用压力表(如氧气瓶)、流量计(如水表)等测试设备观测出较小充气空间产品的充气过程使用；
3、本方案步骤1和步骤2的操作实现了产品在充气前准备过程中，对产品以及充气设备的充气气嘴是否堵塞的全面检查，为确保产品质量提供了可靠保证；
4、本方案步骤6和步骤7的操作，由于真空泵在进行步骤6和步骤7时保持了开启状态未被关闭，使用气源多次置换并清洗了充气管道并最终使充气管道充满预充气体，因此较现有技术下仅依靠真空泵抽真空抽完真空后直接充气的充气步骤而言，有效地排除了空气和预充气体的混合气，最大限度地降低了充气管道内无法形成完全的真空环境给产品质量带来的影响，结合充气前的步骤1的气密性检查和步骤2的管路畅通的一一验证，使得小空间密封产品充气可靠性大大提高，产品质量更有保证，充气产品的性能更为优异；
5、本方案采用分离操作的分步充气方法，解决了小空间密封产品充气与否的疑问，确保产品充气成功，并排除了产品故障分析时产品是否冲入了预充气体的疑点，节省了时间和成本，提高了产品的可靠性，具有较大的应用价值。
附图说明
图1为本发明装置使用氦气瓶作为气源实施例的连接结构示意图；
图2为本发明充气原理示意简图；
图3为本发明使用图1充气装置为弹载转子陀螺充氦气实施例的充气流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-3描述本发明的具体实施例。
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用器材，如无特殊说明，均为市售。
小型密封产品的充气装置，包括产品1、气源2和供气管道3，其特征在于：为了解决传统充气装置无法应用压力表、流量计等测试设备观测出较小空间产品的充气过程的问题(如图1所示)，连接气源2和产品1的供气管道3由引气管道301和充气管道302串接组成，其中引气管道301直连气源2，充气管道302直连产品1，且引气管道301和充气管道302之间设有方便进行管道内的分步真空态和分布导引气流，即控制两管路之间通阻的充气开关K2；为方便显示管路的实时气压，并降低诸如高压氦气瓶气源1的高压影响，实现管路内随时满足产品1充气工艺参数的稳压充气操作，所述引气管道301上连接减压器K15和压力表6；为通过最简的管路连接打通产品1和真空泵7之间的气路并配装真空表8等部件，所述充气管道302通过三通接咀Ⅰ15的进气端口与充气开关K2连接，所述充气管道302通过三通接咀Ⅰ15的两个出气端口一个接通产品1，另一个接通真空泵7；所述真空泵7所在支路通过三通接咀Ⅱ15连接真空表8，且真空泵7所在支路通过三通接咀Ⅲ15串接抽气开关K4，所述抽气开关K4通过三通接咀Ⅲ15的另一个支路接放气开关K3。
上述技术方案中，为确保供气管道3为产品提供高质量纯净、干燥的气源2来有效确保产品质量，进一步地，所述引气管道301与充气管道302之间设有吸湿器11、分子筛12和过滤器13。上述技术方案中，为进一步提高充气效率，所述产品1具有多个，且每个产品1分别通过独立并列的气嘴开关14与充气管道302连接。上述技术方案中，作为优选技术方案，所述放气开关K310为高压放气开关。
按照上述技术方案的小型密封产品的充气装置，使用该小型密封产品的充气装置的充气方法(如图3所示)，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：步骤1为产品1充气前的气密性检查步骤；即使用氦质谱检漏仪检查待充气小型密封产品1各工艺结构密封点的气密性，确保产品密封完好。具体操作时，用氦质谱检漏仪对诸如陀螺产品1的密封部位进行密封性检查，要求漏气率不大于1×10-8Pa·m3/s。通过胶管连接陀螺产品1充气目标气嘴，启动氦质谱检漏仪，用氦气袋的气枪在充气目标陀螺产品1的焊接部位和烧结等密封部位逐个喷氦气，观察氦质谱检漏仪是否检测出氦气，如果检测到氦气则需要按照工艺规程的要求进行相应的补救措施；如果没有检测到氦气说明陀螺所有密封点完好，可以进行下一步工作。
步骤2：步骤2为接步骤1的产品1充气前的生产准备步骤；包括确保气源2内储气充足，通过仅开启真空泵7和抽气开关K4逐个打开每个产品1的气嘴开关14检查并确保气嘴的气路畅通，检查完毕后关闭装置中所有开关。
步骤3：步骤3为接步骤2的产品1与装置的连接步骤；即使用产品1工艺资料中规定使用的标准气嘴连接产品1和充气装置。如图所示实施例，将充气目标即产品1与专用充气设备用ф1.2的口径铜气嘴连接，其他弹载产品使用其工艺资料中规定使用的气嘴连接即可。
步骤4：步骤4为接步骤3的引气管道301充气源2的增压步骤；仅打开引气管道301的减压器K1并观察压力表6，使引气管道301的压力表6压力值达到产品1工艺资料中规定的充气压力值后关闭引气管道301的减压器K1。具体操作时，如图所示实施例，打开减压器K1，观察压力表6达到工艺资料中要求的陀螺产品充氦气的充气压力后关闭减压器K1。
步骤5：步骤5为接步骤4的充气管道302的抽真空步骤；开启真空泵7并打开抽气开关K4，抽除充气管道302内空气并观察真空表8数值，待真空表8数值稳定为产品1工艺资料中规定的真空度值后打开产品1的气嘴开关14，待真空表8数值稳定为产品1工艺资料中规定的真空度值后关闭连接产品1的气嘴开关14和抽气开关K4并保持真空泵7持续开启状态。具体操作时，如图3所示实施例，按下真空泵7绿色的电源开关，打开K4，让真空泵7将充气管道302内的空气抽除，观察真空表8数值，充气目标要求内部气压不大于-0.0093MPa(其他产品达到工艺资料中要求的数值或稳定到最大真空度时的数值)后将连接产品1的气嘴开关14打开，待真空表8数值稳定后关闭抽气开关K4，在该压力下，保持2min，真空度不允许下降超过2小格0.001MPa(-0.0093MPa为真空表表头读数，对应陀螺内部的实际气压应为0.7×104Pa)，真空下保持时间的要求因产品不同而不同，具体应参考相应工艺资料要求，关闭连接产品的气嘴开关和K4。
步骤6：步骤6为接步骤5的充气管道302充气源2的清洗步骤；保持真空泵7的开启状态，打开充气开关K2后观察压力表6，待压力表6数值稳定达到产品1工艺资料中规定的压力值后关闭充气开关K2，然后开启抽气开关K4，通过真空泵7将充气管道302内气源2和空气的混合气体排出，待真空表8数值稳定为产品1工艺资料中规定的真空度数值后，关闭抽气开关K4，此时完成一次充气管道302充气源2的清洗步骤，为了确保管道内形成完全的充满气源的真空环境；
步骤7：接步骤6依照步骤4、步骤5、步骤6的顺序重复操作至少三遍以使供气管道3完全被气源2清洗置换并充满，并使供气管道3内气体压力值与产品1工艺资料中规定的压力值相等，达到管道内充满预充气源2气体的完全稳压真空环境。通过步骤7的操作使充气管道302形成连通产品1的完全真空环境，最大程度更为理想地减少空气对产品质量的影响，使用氦气气源2对管道进行清洗置换，此外，清洗充气管道302后还应为引气管道301进行充氦气增压的步骤4，以使压力表6达到工艺资料中要求的陀螺产品充氦气的充气压力。
步骤8：步骤8为产品1的充气步骤；接步骤7，打开充气开关K2并观察压力表6，待压力表6数值稳定达到产品1工艺资料中规定的压力值后，开启产品1对应的气嘴开关14，并观察压力表6数值的变化，依靠这个变化量判断产品充气量充足与否，并可通过数据统计的方法识别产品每次进入气体的量，以使压力表6数值的变化范围等于产品1工艺资料中规定的压力值，且真空表8数值的变化范围等于产品1工艺资料中规定的真空度时，关闭连接产品1对应的气嘴开关14，产品1完成充气。具体操作时，以如图所示实施例，打开K2开关，将氦气充满设备管道，观察压力表6，待压力表6按工艺规定气压稳定后，单独开启一个连接待充气陀螺产品1的气嘴开关14，与此同时观察压力表6数值的变化，最终给充气目标内所冲氦气的气压应为8×104Pa，对应真空表读数-0.02MPa，要求保持2min，变化量不允许下降超过2小格(即0.001MPa)。记录变化数值，压力表6稳定后关闭连接产品1所对应的气嘴开关14，完成一个产品的充气。开启减压器K1开关，给引气管道301增压，待压力表6读数恢复资料规定的工艺数值后关闭减压器K1开关，再单独打开第二个连接产品的气嘴开关14……以此类推逐个对产品1进行充气。各个产品逐个充气过程中，注意保持为弹用惯性器件密封类其它产品充气时压力表6变化值的记录，摸索每个产品以压力表6的变化值代为衡量的平均进气量范围(即充气时压力表变化几格或具体变化值)，如果某次压力表6变化小于产品的平均进气量较多，说明该产品的充气量不足，应重复进行步骤5和步骤6的操作过程，如果依然充气量不足，则停止使用该气嘴，需要对产品气嘴进行清理；如果第二次充气量充足，则认为充气完毕，剪断并封住产品气嘴即可。
可见，本方案将串接的引气管道301和充气管道302通过充气开关K2管控其通断，并在引气管道301部分设置减压器K15，在充气管道部分通过两组三通接咀连接安装抽气开关K4、放气开关K3、真空表以及真空泵，采用分步骤法充气，即先对引气管道301充满预充气体，再针对充气管道3借助真空泵7至少重复三次用预充气源2气体将整个管道进行预充气源2气体的冲洗置换，排除整条供气管道3内掺杂混合的大量残余空气，并对该管道每次充气前均先稳压再充气的操作方式，及仅当整条管道充满符合工艺资料规定压力的预充气体后，再开启产品对应的气嘴开关14开始充气，产品1的气嘴开关14开启的同时通过压力表和真空表示值的变化等于产品1工艺资料中规定的压力值的规律性变化，直观地将小空间产品充气情况显现化，确保小空间产品成功充入高质量高纯度的预充气体，解决诸如弹载陀螺等小空间产品充气与否无法确认的技术问题，最大限度地消除了小空间产品采用传统真空充气方法存在的充气管道内无法消除混合的残余空气，小空间产品实际充入的是管道内空气与预充气源气体混合的气体的影响，大大提高了小空间密封产品充气的纯度和可靠性，使其严格满足工艺资料中规定的充气参数技术要求；本方案多个开关结合减压器5、压力表6、真空表8和多个三通接咀15的设置，不仅实现了充气前管道内的稳压态控制，而且充气步骤操作思路简单，且严格符合工艺技术参数要求，可扩展应用至不同充气设备，尤其适用于无法用压力表(如氧气瓶)、流量计(如水表)等测试设备观测出较小充气空间产品的充气过程使用。
此外，本方案充气方法中步骤1和步骤2的操作实现了产品在充气前准备过程中，对产品以及充气设备的充气气嘴是否堵塞的全面检查，有效确保了产品质量；本方案步骤6和步骤7的设置，最大限度地降低了充气管道内无法形成完全的真空环境给产品质量带来的影响，结合充气前的步骤1的气密性检查和步骤2的管路畅通的一一验证，使得小空间密封产品充气可靠性大大提高，产品质量更有保证，产品性能更为优异。
综上所述，本发明采用分离操作的分步充气方法，解决了小空间密封产品充气与否的疑问，确保产品充气成功，并排除了产品故障分析时是否充入预充气体的疑点，节省了时间和成本，提高了产品的可靠性，具有较大的应用价值。产品在充气前多次执行漏气检查，降低由于产品自身密封措施不良造成漏气的可能性，确保在充气前产品密封性良好；产品充气过程分步细化，使压力表直接观测产品内部压力的压力变化，直观的将产品充气情况显现化。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (5)
1.小型密封产品的充气装置，包括产品(1)、气源(2)和供气管道(3)，其特征在于：连接气源(2)和产品(1)的供气管道(3)由引气管道(301)和充气管道(302)串接组成，其中引气管道(301)直连气源(2)，充气管道(302)直连产品(1)，且引气管道(301)和充气管道(302)之间设有控制两管路之间通阻的充气开关K2(4)；所述引气管道(301)上连接减压器K1(5)和压力表(6)；所述充气管道(302)通过三通接咀Ⅰ(15)的进气端口与充气开关K2(4)连接，所述充气管道(302)通过三通接咀Ⅰ(15)的两个出气端口一个接通产品(1)，另一个接通真空泵(7)；所述真空泵(7)所在支路通过三通接咀Ⅱ(15)连接真空表(8)，且真空泵(7)所在支路通过三通接咀Ⅲ(15)串接抽气开关K4(9)，所述抽气开关K4(9)通过三通接咀Ⅲ(15)的另一个支路接放气开关K3(10)。
2.根据权利要求1所述的小型密封产品的充气装置，其特征在于：所述引气管道(301)与充气管道(302)之间设有吸湿器(11)、分子筛(12)和过滤器(13)。
3.根据权利要求2所述的小型密封产品的充气装置，其特征在于：所述产品(1)具有多个，且每个产品(1)分别通过独立并列的气嘴开关(14)与充气管道(302)连接。
4.根据权利要求3所述的小型密封产品的充气装置，其特征在于：所述放气开关K3(10)为高压放气开关。
5.根据权利要求4所述的小型密封产品的充气装置的充气方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：步骤1为产品(1)充气前的气密性检查步骤；即使用氦质谱检漏仪检查待充气小型密封产品(1)各工艺结构密封点的气密性，确保产品密封完好；
步骤2：步骤2为产品(1)充气前的生产准备步骤；包括确保气源(2)内储气充足，通过仅开启真空泵(7)和抽气开关K4(9)逐个打开每个产品(1)的气嘴开关(14)检查并确保气嘴的气路畅通，检查完毕后关闭装置中所有开关；
步骤3：步骤3为产品(1)与装置的连接步骤；即使用待充气产品工艺资料中规定使用的标准气嘴连接产品(1)和充气装置；
步骤4：步骤4为引气管道(301)充气源(2)的增压步骤；仅打开引气管道(301)的减压器K1(5)并观察压力表(6)，使引气管道(301)的压力表(6)压力值达到产品(1)工艺资料中规定的充气压力值后关闭引气管道(301)的减压器K1(5)；
步骤5：步骤5为充气管道(302)的抽真空步骤；开启真空泵(7)并打开抽气开关K4(9)，抽除充气管道(302)内空气并观察真空表(8)数值，待真空表(8)数值稳定为产品(1)工艺资料中规定的真空度值后打开产品(1)的气嘴开关(14)，待真空表(8)数值稳定为产品(1)工艺资料中规定的真空度值后关闭连接产品(1)的气嘴开关(14)和抽气开关K4(9)并保持真空泵(7)的持续开启状态；
步骤6：步骤6为充气管道(302)充气源(2)的清洗步骤；保持真空泵(7)的开启状态，打开充气开关K2(4)后观察压力表(6)，待压力表(6)数值稳定达到产品(1)工艺资料中规定的压力值后关闭充气开关K2(4)，然后开启抽气开关K4(9)，通过真空泵(7)将充气管道(302)内气源(2)和空气的混合气体排出，待真空表(8)数值稳定为产品(1)工艺资料中规定的真空度数值后，关闭抽气开关K4(9)完成一次充气管道(302)充气源(2)的清洗步骤；
步骤7：接步骤6依照步骤4、步骤5、步骤6的顺序重复操作至少三遍以使供气管道(3)完全被气源(2)清洗置换并充满，并使供气管道(3)内气体压力值与产品(1)工艺资料中规定的压力值相等，达到管道内充满预充气源(2)气体的完全稳压真空环境；
步骤8：步骤8为产品(1)的充气步骤；接步骤7，打开充气开关K2(4)并观察压力表(6)，待压力表(6)数值稳定达到产品(1)工艺资料中规定的压力值后，开启产品(1)对应的气嘴开关(14)，并观察压力表(6)数值的变化，压力表(6)数值的变化范围等于产品(1)工艺资料中规定的压力值，且真空表(8)数值的变化范围等于产品(1)工艺资料中规定的真空度时，关闭连接产品(1)对应的气嘴开关(14)，产品(1)完成充气。
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