CN108562412B - 用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置 - Google Patents

用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置。该双腔测量装置包括基座、加载板、密封盖板、密封圈和夹具，其中，所述加载板的横截面为T形，所述加载板借助所述密封圈设置于所述基座上，所述基座和所述加载板在前后两侧由所述密封盖板密封，从而构成密封的箱体，待测量的所述密封件借助所述夹具安装在所述基座的底面上，所述加载板的下端对所述密封件进行加载，且与所述密封件一起将所述双腔测量装置分成第一腔和第二腔。本发明能起到以下有益技术效果：能高精度测量密封件泄漏率。

Description

用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置
技术领域
本发明涉及功能试验技术领域，尤其涉及用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置。
背景技术
现代飞机客舱通常为增压的，增压区舱门的气密性能直接影响到乘客和机组人员的安全，特别是在航空航天领域，密封件工作环境恶劣，因此其对密封件的泄露性能提出了很高的要求，有必要研究其在不同压缩率(工况)的气密性能。
传统测量方法是模拟密闭空腔，通过引入流量计的方法来测试实际密封件的泄漏量，但因为流量较小，单纯通过测量计测量难以得到准确地数据，只能通过较长时间取平均值方法得到近似值，难以满足高精度的试验要求。
此外，高空中机舱外压力要小于一个标准大气压，单腔测量泄漏率本身不能精确模拟真实情况下飞机密封件的工作情况。
发明内容
本发明的一个目的在于，克服现有用于测量密封件泄漏率的装置的缺陷，提供一种新的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置，其能高精度测量密封件泄漏率。
本发明的以上目的通过一种用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置来实现，所述双腔测量装置包括基座、加载板、密封盖板、密封圈和夹具，其中，所述加载板的横截面为T形，所述加载板借助所述密封圈设置于所述基座上，所述基座和所述加载板在前后两侧由所述密封盖板密封，从而构成密封的箱体，待测量的所述密封件借助所述夹具安装在所述基座的底面上，所述加载板的下端对所述密封件进行加载，且与所述密封件一起将所述双腔测量装置分成第一腔和第二腔。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：能高精度测量密封件泄漏率。
较佳的是，所述双腔测量装置还包括设置在所述基座上的挡板。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：能模拟飞机中的真实挡板设置，更准确地测量密封件泄漏率。
较佳的是，所述双腔测量装置还包括设置在所述基座上的玻璃视窗。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：能对双腔测量装置内的密封件状态进行实时观察。
较佳的是，所述加载板对所述密封件的加载量是可调节的。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过调节加载板对密封件的加载量，能高精度测量密封件在不同压缩率(即不同加载量)下的泄漏率。
较佳的是，所述密封件的横向位置是可调节的。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过调节密封件的横向位置，能高精度测量密封件在不同横向加载位置下的泄漏率。
较佳的是，所述加载板相对于所述密封件的接触角度是可调节的。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过调节加载板相对于密封件的接触角度，能高精度测量密封件在不同接触角度下的泄漏率。
较佳的是，所述挡板的横向位置和高度是可调节的。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：能更准确地模拟飞机中的真实挡板设置，更准确地测量密封件泄漏率。
较佳的是，所述密封圈的数量为四根，左右两侧各放置两根。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过合理的密封圈设置，能有效地密封箱体且方便地调节加载板的加载量。
较佳的是，所述加载板和所述基座之间借助螺栓紧固。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过合理的紧固件设置，能有效地密封箱体且方便地调节加载板的加载量。
较佳的是，所述密封盖板借助硅胶实现密封。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过合理的密封设置，能有效地密封箱体。
附图说明
图1是本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的系统原理图。
图2是本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的系统框图。
图3是本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的方法中的PA、PB关系曲线图。
图4是本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置的剖视图。
附图标记列表
1、密封件
11、第一腔
12、第一腔
21、基座
22、加载板
23、密封圈
24、夹具
25、挡板
26、玻璃视窗
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计、制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
图1是本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的系统原理图。图2是本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的系统框图。图3是本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置中的PA、PB关系曲线图。
如图1-3所示，本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的方法包括：
将密封件1加载于双腔测量装置中，其中，双腔测量装置包括第一腔11和第二腔12，在将密封件1加载于双腔测量装置中之后，第一腔11和第二腔12被密封件1分隔；
对第一腔11进行加压或对第二腔12进行减压，以使得第一腔11内的气压大于第二腔12内的气压；
在第一时刻下测量第一腔的气压pA0和第二腔的气压pB0，在第二时刻下测量第一腔的气压pA1和第二腔的气压pB1；
将pA0、pA1、pB0、pB1分别代入下式的PA、PB中，从而计算得出密封件的泄漏率，其中，密封件的泄漏率用渗透系数K和惯性渗透系数β来表征，
Figure BDA0001657543170000051
其中，M是气体的摩尔质量，L是气体通过的距离，R是气体常数，T是气体的温度，μ是气体的动粘滞系数，mq是气体的质量流量。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的方法能起到以下有益技术效果：能高精度测量密封件泄漏率。
以上描述了对第一腔进行加压或对第二腔进行减压，当然，本领域技术人员在本申请公开内容的基础上可以理解，也可同时对第一腔进行加压且对第二腔进行减压，而不脱离本申请权利要求的保护范围。
较佳的是，用空气压缩泵和真空泵对实验箱(双腔测量装置)进行加压和减压，形成两个不同压强的腔体(第一腔11和第二腔12)。然后，计算机通过控制阀对腔内气压进行控制，使其保持基本恒定(该时刻也可称为“初始时刻”)。压力表可以实时显示两个腔体内的压强。通过关闭阀门(控制阀和单向阀)，使得双腔测量装置不与外界进行气体交换，测量压力表的变化(即，在第一时刻下测量第一腔的气压pA0和第二腔的气压pB0，在第二时刻下测量第一腔的气压pA1和第二腔的气压pB1)，通过以上公式计算出密封件泄漏率。
较佳的是，用于测量密封件泄漏率的方法还包括：在测量得到pA0、pA1、pB0、pB1之后，判断测量值是否可信。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的方法能起到以下有益技术效果：能有效地排除不可信测量值，确保测量准确可信。
较佳的是，判断测量值是否可信包括：
测量第一腔的体积VA和第二腔的体积VB；
得出PA、PB的关系曲线(如图3所示)；
倘若测量值pA0、pA1、pB0、pB1接近关系曲线，则判断测量值可信；
倘若测量值pA0、pA1、pB0、pB1远离关系曲线，则判断测量值不可信。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的方法能起到以下有益技术效果：通过上述合理的方式，能有效地排除不可信测量值，确保测量准确可信。
较佳的是，第一腔的体积VA和第二腔的体积VB通过灌水法测得。
具体地说，制作专门的加载板，板上开孔。使用与普通加载板相同的方法密封后，通过加载板上的孔向两个腔体内同时注水，并使两腔体内水位相近。直至灌满，计算注入两腔体内的水量即可得到腔体的体积。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的方法能起到以下有益技术效果：能准确地获得第一腔的体积和第二腔的体积。
较佳的是，关系曲线通过将VA、VB代入下式得到：
VA·(pA1-pA0)+VB·(pB1-pB0)＝0
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的方法能起到以下有益技术效果：能准确地获得PA、PB关系曲线。
获得PA、PB关系曲线的具体理论推导过程如下：
理想气体状态方程是pV＝nRT。
设高压腔为A腔，体积和压强分别为VA、pA，低压腔为B腔，体积为VB，pB。
取B腔进行说明。对于B腔的气体来说，就有pBVB＝nBRT，从而
Figure BDA0001657543170000071
B腔中气体的质量为mB＝M·nB。其中，M为空气的摩尔质量，这里，取M＝29g/mol＝0.029kg/mol。
单位时间内从B腔中流出的气体质量(质量泄漏量)：
Figure BDA0001657543170000072
A腔可以用同样的方法计算得到。
上式中需要对B腔压力进行微分，但实际中B腔的压力曲线是离散值，这是可以用曲线拟合或采用差分的办法求得近似斜率。
理论上来说，如果保证A、B两个腔体与外界绝对密封，则从A流出的气体应该完全流到了B腔。
即：QA＝-QB (2)
正负号是因为A腔中的气体质量是在减少的，而B腔中是在增加的。带入(2)式，并从0～t时刻进行积分，则有：
Figure BDA0001657543170000073
体积在测试过程中变化很小，忽略不计。再假定测试过程中温度变化不大，也可忽略。
Figure BDA0001657543170000074
其中，pA0、pB0分别为A腔和B腔初始时刻的气压，pA1、pB1分别是测量时刻的气压。
假定TA＝TB，则得到：
VA·(pA1-pA0)+VB·(pB1-pB0)＝0 (5)
将VA、VB代入上式(5)，就可得到PA、PB关系曲线，如图3所示。
较佳的是，当测量值pA0、pA1、pB0、pB1与关系曲线上的相应理想值之间的差值小于等于5％时，认为测量值pA0、pA1、pB0、pB1接近关系曲线；当测量值pA0、pA1、pB0、pB1与关系曲线上的相应理想值之间的差值大于5％时，认为测量值pA0、pA1、pB0、pB1远离关系曲线。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的方法能起到以下有益技术效果：通过上述合理的方式，能有效地排除不可信测量值，确保测量准确可信。
较佳的是，第一时刻是初始时刻。也就是说，对第一腔进行加压或对第二腔进行减压后、两腔气压刚保持基本恒定的时刻。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的方法能起到以下有益技术效果：能在合适的时刻首次测量第一腔和第二腔的气压，确保高精度测量密封件泄漏率。
较佳的是，第二时刻是初始时刻后至少两小时。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的方法能起到以下有益技术效果：能在合适的时刻再次测量第一腔和第二腔的气压，确保高精度测量密封件泄漏率。
图4是本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置的剖视图。
如图4所示，本发明一实施例的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置包括基座21、加载板22、密封盖板、密封圈23和夹具24，其中，加载板22的横截面为T形，加载板22借助密封圈23设置于基座21上，基座21和加载板22在前后两侧由密封盖板密封，从而构成密封的箱体，待测量的密封件1借助夹具24安装在基座21的底面上，加载板22的下端对密封件1进行加载，且与密封件1一起将双腔测量装置分成第一腔11和第二腔12。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：能高精度测量密封件泄漏率。而且，由于加载板的下端对密封件进行加载，因此能高精度测量密封件在不同压缩率(即不同加载量)下的泄漏率。而且，本发明能较好地模拟飞机在高空飞行时机舱内外的气压，从而高精度测量密封件泄漏率。
较佳的是，如图4所示，双腔测量装置还包括设置在基座21上的挡板25。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：能模拟飞机中的真实挡板设置，更准确地测量密封件泄漏率。
较佳的是，如图4所示，双腔测量装置还包括设置在基座21上的玻璃视窗26。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：能对双腔测量装置内的密封件状态进行实时观察。
较佳的是，如图4所示，加载板22对密封件1的加载量是可调节的。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过调节加载板对密封件的加载量，能高精度测量密封件在不同压缩率(即不同加载量)下的泄漏率。
较佳的是，如图4所示，密封件1的横向位置是可调节的。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过调节密封件的横向位置，能高精度测量密封件在不同横向加载位置下的泄漏率。
较佳的是，如图4所示，加载板22相对于密封件1的接触角度是可调节的。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过调节加载板相对于密封件的接触角度，能高精度测量密封件在不同接触角度下的泄漏率。
较佳的是，如图4所示，挡板25的横向位置和高度是可调节的。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：能更准确地模拟飞机中的真实挡板设置，更准确地测量密封件泄漏率。
较佳的是，如图4所示，密封圈23的数量为四根，左右两侧各放置两根。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过合理的密封圈设置，能有效地密封箱体且方便地调节加载板的加载量。
较佳的是，密封圈23为O形密封圈。
较佳的是，如图4所示，加载板22和基座21之间借助螺栓紧固。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过合理的紧固件设置，能有效地密封箱体且方便地调节加载板的加载量。
较佳的是，密封盖板借助硅胶实现密封。具体地说，如图4所示形成前后两端敞开的箱体后，向密封盖板上加入一定量的硅胶，在硅胶固化之前将“箱体”插入密封盖板，并保证硅胶没过密封盖板与箱体间的接缝5mm以上，待胶体固化后便可实现盖端的密封；用同样的方法密封另一端。
根据上述技术方案，本发明的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置能起到以下有益技术效果：通过合理的密封设置，能有效地密封箱体。
上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置，其特征在于，所述双腔测量装置包括基座、加载板、密封盖板、密封圈和夹具，其中，所述加载板的横截面为T形，所述加载板借助所述密封圈设置于所述基座上，所述基座和所述加载板在前后两侧由所述密封盖板密封，从而构成密封的箱体，待测量的所述密封件借助所述夹具安装在所述基座的底面上，所述加载板的下端对所述密封件进行加载，且与所述密封件一起将所述双腔测量装置分成第一腔和第二腔，所述加载板对所述密封件的加载量是可调节的，所述密封件的横向位置是可调节的；
所述双腔测量装置还包括设置在所述基座上的挡板，所述挡板的横向位置和高度是可调节的。
2.如权利要求1所述的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置，其特征在于，所述双腔测量装置还包括设置在所述基座上的玻璃视窗。
3.如权利要求1所述的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置，其特征在于，所述加载板相对于所述密封件的接触角度是可调节的。
4.如权利要求1所述的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置，其特征在于，所述密封圈的数量为四根，左右两侧各放置两根。
5.如权利要求1所述的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置，其特征在于，所述加载板和所述基座之间借助螺栓紧固。
6.如权利要求1所述的用于测量密封件泄漏率的双腔测量装置，其特征在于，所述密封盖板借助硅胶实现密封。
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