CN109459198A - 一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置。所述用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置包括测试装置、增压装置、稳压装置、测试平台、升降装置和高精度秤，所述测试装置包括底座和压紧法兰，所述增压装置与所述腔体一连通；所述稳压装置放置于底座上且与所述腔体二连通；所述底座放置于所述测试平台上，所述高精度秤设于升降装置的运动端顶面上。与相关技术相比，本发明提供的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置利用高压难挥发性液体形成阻封液完全阻断测试装置内的气体从囊体样件与测试装置接触面间的泄漏通道，确保气体只能透过囊体样件渗漏，进一步保证了检测精度。本发明还提供一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测方法。

Description

一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置及方法

技术领域

本发明涉及浮空器检测技术领域，尤其涉及一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置及方法。

背景技术

浮空器包括飞艇、系留气球、高空气球等，是一种利用轻于空气的浮升气体（一般为氦气或氢气）产生净浮力的航空器，可实现浮空器系统平台长时间飞行或驻空。通过在浮空器上搭载不同的任务载荷，浮空器可用于战时预警、中继通信、边境监视、电子干扰、反潜反导等，具有良好军民两用前景。然而，浮升气体（氦气或氢气）会不可避免地从浮空器囊体泄漏出去，浮升气体损失过高，将使系统驻空高度、载重量和驻空时间达不到要求，导致浮空器使用成本（包括浮升气体消耗、人员维护管理等）大幅上升。

浮升气体从浮空器内泄漏的源头主要有以下四个方面：一是由于囊体被结构件划伤而出现小孔等缺陷而导致浮升气体泄漏；二是浮空器上用于充气、放气的阀门等在囊体上开口安装的结构件密封不严而使浮升气体泄漏；三是由于囊体材料本身的严密性不足，浮升气体从囊体表面渗透出去；四是由于浮空器是有大量囊瓣拼焊而成，浮升气体从焊缝部位泄漏。

第一个源头和第二个源头往往会导致浮升气体大量泄漏，但同时也容易检测，主要依靠刷涂法、质谱仪检漏等方式实现。第三个源头是由囊体材料本身的性质决定的，第四个源头受焊缝设计方案、囊体焊接工艺及工作环境等多方面的影响，第三个源头和第三四源头均大量存在于整个浮空器上，这需要浮空器生产单位能够精确摸清浮空器的泄漏率，以便根据实际需求选择合适的材料、优化浮空器囊体设计。

现有的检测手段如图1所示，其中，1＇-气体室，2＇-囊体样件，3＇-样件安装台，4＇-真空室。检测时将囊体样件2＇固定在样件安装台3＇上，并分别将真空室4＇和气体室1＇抽真空，然后向气体室1＇充入一定压力的气体，气体由囊体样件2＇向真空室4＇渗漏。

该检测方式存在以下缺点：

（1）由于囊体样件往往自身的泄漏率及其微小（如887材料的漏氦率仅0.646 L/㎡.D.atm），因而气体通过囊体样件与样件安装台间的渗漏、气体从气体室向外界的会对实际泄漏率造成一定的影响；

（2）上述装置仅适合表面平整的囊体样件，对于边缘存在焊缝的囊体样件，因样件安装台无法保证囊体样件与样件安装台间的可靠密封而无法检测；

（3）开始检测后，气体室和真空室间的压差会逐渐变小而影响检测精度；

（4）该类气体渗透仪适合高压差（一般10kPa~100kPa）、小面积检测工况，与实际工作中浮空器囊体内压差几百帕到几千帕相差较远，因而测试结果不能完全反应实际情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置及方法，解决了浮空器囊体泄漏率微小，常规检测方法难以对其泄漏率进行可靠检测的问题，实现对浮空器囊体泄漏率的高精度检测。

本发明提供一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其包括测试装置、增压装置、稳压装置、测试平台、升降装置和高精度秤：

所述测试装置包括：

底座，其具有一腔体一和设于所述腔体一的一端外侧的腔体二；

压紧法兰，其盖设于所述底座上；

所述增压装置与所述腔体一连通；所述稳压装置放置于所述底座上且与所述腔体二连通；所述底座放置于所述测试平台上，所述升降装置在所述测试平台内向临近或远离底座的方向运动，所述高精度秤设于升降装置的运动端顶面上。

优选的，所述浮空器囊体样件泄漏率检测装置置于一恒温箱内。

优选的，所述增压装置在测试装置的上端依次通过一增压管路和软管与所述腔体一连通；所述腔体一设有一自其内向外延伸的管路，且在延伸端设有压力变送器和阀五。

优选的，还包括两升降支架，其分别与所述恒温箱的两侧壁滑动连接，所述增压管路上依次设有阀一和阀二，所述增压装置放置于一侧所述升降支架上，所述增压管路贯穿该升降支架延伸至增压装置的内腔；所述阀一临近底座设置，并通过一管路引出至恒温箱外侧。

优选的，还包括设于所述增压装置上方的补液装置，所述补液装置放置于另一侧升降支架上，所述补液装置通过补液管路与所述增压装置连接。

优选的，所述补液管路上设有阀三；所述补液装置通过一管路引出至恒温箱外侧，并在恒温箱外侧的该管路上设有阀四。

优选的，；所述增压装置、补液装置和稳压装置中均装有难挥发性液体。

优选的，还包括操作面板，所述操作面板与所述阀一、阀二、阀三、阀五和压力变送器电连接。

优选的，所述稳压装置与腔体二连通位置上设有一压力表；所述底座和压紧法兰通过多个压紧螺柱连接，多个所述压紧螺柱沿底座和压紧法兰的圆周方向均布设置。

本发明还提供一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测方法，包括以下步骤：

步骤一，下调高精度秤，让其与测试装置的底座的下表面有距离h₁，确定阀一、阀二和阀三均处于关闭状态；将增压装置和补液装置对应的升降支架调至合适高度，所述增压装置和补液装置内有足够的难挥发性液体；

步骤二，将待测囊体样件装于底座，通过压紧法兰和夹紧螺柱压紧在测试装置，打开稳压装置使测试装置腔体二内充满难挥发性液体，并将压力置于P₂；

步骤三，使恒温箱其内部温度稳定在设置值T₁；

步骤四，打开阀二，所述增压装置内的难挥发性液体流入到测试装置中；

步骤五，将阀三设置为自动通断模式，将其开启与关闭的压力分别设定为P₁﹣0.5b和P₁＋0.5b，以使腔体一内的压力稳定在P₁，P₂＞P₁；

步骤六，关闭阀二，启动升降装置上升距离h₂，h₂-h₁＝a，a为高精度称的最大法向压缩长度，得到测试装置及其上部稳压装置的重量m₁并记录，再启动升降装置下降到原来位置；

步骤七，打开阀二，待指定时间t₀后，重复步骤六，得到测试装置及其上部稳压装置的重量m₂，可换算出腔体一内难挥发性液体的体积增量，结合t₀可换算得到温度为T₁、压力为P₁条件下囊体样件的泄漏率；

步骤八，调整恒温箱内温度，可检测同一压力下同一囊体样件在不同温度下的泄漏率；

步骤九，或调整压力变送器设定值，可检测同一温度下同一囊体样件在不同温度下的泄漏率；

步骤十，或更换囊体样件，重复步骤一~七，可检测不同囊体样件的泄漏率。

与相关技术相比，本发明提供的一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置利用高压难挥发性液体形成阻封液完全阻断测试装置内的气体从囊体样件与测试装置接触面间的泄漏通道，确保气体只能透过囊体样件渗漏，进一步保证了检测精度。本发明还提供一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测方法，通过称量得到难挥发性液体的质量增量以获得气体的泄漏率，从检测方法上提高了检测精度，同时利用难挥发性液体形成压差模拟实际工况，省去了高压气源且营造了稳定的压差环境，利用称量得到的难挥发性液体的质量增量换算得到气体的泄漏率，从检测方法上保证了检测精度。

附图说明

图1为现有的浮空器囊体样件泄漏率检测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置的结构示意图；

图3本发明提供的用于浮空器囊体样件泄漏率检测方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图2所示，本实施例提供的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置包括恒温箱1和设于所述恒温箱1内的测试装置2、增压装置3、稳压装置4、操作面板5、测试平台6、升降装置7和高精度秤8。

所述恒温箱1用于消除温度变化对泄漏率检测的影响。

所述测试装置2包括底座9、压紧法兰10和夹紧螺柱11，所述底座9具有一腔体一12和设于所述腔体一12右端外侧的腔体二13。所述压紧法兰10盖设于所述底座9上，所述底座9和压紧法兰10通过多个压紧螺柱10连接，多个所述压紧螺柱10沿底座9和压紧法兰10的圆周方向均布设置。浮空器的囊体样件100安装在底座9上后，与腔体一12构成封闭腔体一，与腔体二13构成封闭腔体二。具体地，所述压紧法兰10和底座9结合处设有多个密封圈26，并与囊体样件100形成了所述封闭腔体二。

所述增压装置3在测试装置2的左上端依次通过一增压管路15和软管16与所述腔体一12连通。所述软管16和增压管路15的结合处通过固定座28固定于测试平台2上。

所述升降支架17的数量为两个，分别与所述恒温箱的两侧壁滑动连接。

所述增压管路15上依次设有阀一18和阀二19，所述增压装置3设于左侧的所述升降支架17的上端。所述升降支架17贯穿所述增压管路15且沿所述恒温箱1的侧壁升降位移，所述增压装置3放置于所述升降支架17上，与所述升降支架17一同上下运动。所述阀一18临近底座设置，并通过一管路引出至恒温箱1外侧。所述增压装置3内装有难挥发性液体，所述增压管路15自所述增压装置3的底部延伸至内腔与难挥发性液体接触。打开阀二19，难挥发性液体流入到测试装置2内，同时，通过调节升降支架17以调节增压装置3与测试装置2之间的高差，来改变测试装置2内的压力，使测试装置2内压力升高到指定值。所述增压装置3内的压力即为大气压，是通过水柱作用将测试装置2内的压力升高或降低的。

所述腔体一12设有一自其内向外延伸的管路，且在延伸端设有压力变送器20和阀五21，该管路临近底座9的上方设置，软管16临近底座9的下方设置。

所述补液装置14在恒温箱1的右侧，且位于所述增压装置3的上方设置，所述补液装置放置于右侧升降支架上。同样，所述补液装置14与该升降支架沿恒温箱1的右侧一同上下运动。所述补液装置14通过补液管路22与所述增压装置3连接。所述补液管路22连通补液装置14的底端和增压装置3的顶端。在所述补液管路22上设有阀三23。所述补液装置14通过一管路（未标号）引出至恒温箱外侧，并在恒温箱1外侧的该管路上设有阀四24。所述补液装置14内装有难挥发性液体。

所述操作面板5在恒温箱1的外侧与所述阀一18、阀二19、阀三23、阀五21和压力变送器20通过电缆27电连接。

所述增压装置3与补液装置14连通，所述阀三23由压力变送器20反馈得到信号以开启或关闭，使测试装置2内压力稳定在指定大小，确保了增压装置内压差稳定。

所述稳压装置4设于所述腔体二13的下方、且放置于所述底座9上，在腔体二13的底部通过一管路（未标号）与所述增压装置4连通，该管路上设有一压力表25。所述稳压装置4内装有难挥发性液体，封闭腔体二与稳压装置4连通，利用封闭腔体二内的难挥发性液体形成高压阻封液以完全阻断封闭腔体一内的气体从囊体样件与测试装置接触面间的泄漏通道，确保气体只能透过囊体样件渗漏。即，腔体二及其内的液体可对腔体一起密封作用。

所述底座9放置于所述测试平台6上，所述升降装置7在所述测试平台6内向临近或远离底座9的方向运动，所述高精度秤8设于升降装置7的运动端顶面上。所述升降装置7和高精度秤8升高、且抵接底座9将整个测试装置2向上顶起，从而实现称量的目的。同时，软管16用于在所述测试装置2上移过程中，管路可随之移动。利用升降装置7间歇称重，相比于测试装置2连续放在高精度秤8上消除了高精度秤8的零点漂移，相比于常规间歇称重更加方便。

如图2、图3所示，本发明提供的用于浮空器囊体样件泄漏率检测方法，包括以下步骤：

步骤S1，下调高精度秤，让其与测试装置的底座的下表面有距离h₁，确定阀一、阀二和阀三均处于关闭状态；将增压装置和补液装置对应的升降支架调至合适高度，所述增压装置和补液装置内有足够的难挥发性液体；

步骤S2，将待测囊体样件装于底座，通过压紧法兰和夹紧螺柱压紧在测试装置，打开稳压装置使测试装置腔体二内充满难挥发性液体，并将压力置于P₂；

步骤S3，使恒温箱其内部温度稳定在设置值T₁；

步骤S4，打开阀二，所述增压装置内的难挥发性液体流入到测试装置中；

步骤S5，将阀三设置为自动通断模式，将其开启与关闭的压力分别设定为P₁﹣0.5b和P₁＋0.5b，以使腔体一内的压力稳定在P₁， P₂＞P₁；

步骤S6，关闭阀二，启动升降装置上升距离h₂，h₂-h₁＝a，a为高精度称的最大法向压缩长度，得到测试装置及其上部稳压装置的重量m₁并记录，再启动升降装置下降到原来位置；

步骤S7，打开阀二，待指定时间t₀后，重复步骤六，得到测试装置及其上部稳压装置的重量m₂，可换算出腔体一内难挥发性液体的体积增量，结合t₀可换算得到温度为T₁、压力为P₁条件下囊体样件的泄漏率；

步骤S8，调整恒温箱内温度，可检测同一压力下同一囊体样件在不同温度下的泄漏率；

步骤S9，或调整压力变送器设定值，可检测同一温度下同一囊体样件在不同温度下的泄漏率；

步骤S10，或更换囊体样件，重复步骤S1~S7，可检测不同囊体样件的泄漏率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其特征在于，包括测试装置、增压装置、稳压装置、测试平台、升降装置和高精度秤：

所述测试装置包括：

底座，其具有一腔体一和设于所述腔体一的一端外侧的腔体二；

压紧法兰，其盖设于所述底座上；

所述增压装置与所述腔体一连通；所述稳压装置放置于所述底座上且与所述腔体二连通；所述底座放置于所述测试平台上，所述升降装置在所述测试平台内向临近或远离底座的方向运动，所述高精度秤设于升降装置的运动端顶面上。

2.根据权利要求1所述的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其特征在于，所述浮空器囊体样件泄漏率检测装置置于一恒温箱内。

3.根据权利要求2所述的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其特征在于，所述增压装置在测试装置的上端依次通过一增压管路和软管与所述腔体一连通；所述腔体一设有一自其内向外延伸的管路，且在延伸端设有压力变送器和阀五。

4.根据权利要求3所述的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其特征在于，还包括两升降支架，其分别与所述恒温箱的两侧壁滑动连接，所述增压管路上依次设有阀一和阀二，所述增压装置放置于一侧所述升降支架上，所述增压管路贯穿该升降支架延伸至增压装置的内腔；所述阀一临近底座设置，并通过一管路引出至恒温箱外侧。

5.根据权利要求4所述的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其特征在于，还包括设于所述增压装置上方的补液装置，所述补液装置放置于另一侧所述升降支架上，所述补液装置通过补液管路与所述增压装置连接。

6.根据权利要求5所述的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其特征在于，所述补液管路上设有阀三；所述补液装置通过一管路引出至恒温箱外侧，并在恒温箱外侧的该管路上设有阀四。

7.根据权利要求5所述的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其特征在于，所述增压装置、补液装置和稳压装置中均装有难挥发性液体。

8.根据权利要求6所述的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其特征在于，还包括操作面板，所述操作面板与所述阀一、阀二、阀三、阀五和压力变送器电连接。

9.根据权利要求1所述的用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置，其特征在于，所述稳压装置与腔体二连通位置上设有一压力表；所述底座和压紧法兰通过多个压紧螺柱连接，多个所述压紧螺柱沿底座和压紧法兰的圆周方向均布设置。

10.一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，下调高精度秤，让其与测试装置的底座的下表面有距离h₁，确定阀一、阀二和阀三均处于关闭状态；将增压装置和补液装置对应的升降支架调至合适高度，所述增压装置和补液装置内有足够的难挥发性液体；

步骤二，将待测囊体样件装于底座，通过压紧法兰和夹紧螺柱压紧在测试装置，打开稳压装置使测试装置腔体二内充满难挥发性液体，并将压力置于P₂；

步骤三，使恒温箱其内部温度稳定在设置值T₁；

步骤四，打开阀二，所述增压装置内的难挥发性液体流入到测试装置中；

步骤五，将阀三设置为自动通断模式，将其开启与关闭的压力分别设定为P₁﹣0.5b和P₁＋0.5b，以使腔体一内的压力稳定在P₁，P₂＞P₁；

步骤六，关闭阀二，启动升降装置上升距离h₂，h₂-h₁＝a，a为高精度称的最大法向压缩长度，得到测试装置及其上部稳压装置的重量m₁并记录，再启动升降装置下降到原来位置；

步骤七，打开阀二，待指定时间t₀后，重复步骤六，得到测试装置及其上部稳压装置的重量m₂，可换算出腔体一内难挥发性液体的体积增量，结合t₀可换算得到温度为T₁、压力为P₁条件下囊体样件的泄漏率；

步骤八，调整恒温箱内温度，可检测同一压力下同一囊体样件在不同温度下的泄漏率；

步骤九，或调整压力变送器设定值，可检测同一温度下同一囊体样件在不同温度下的泄漏率；

步骤十，或更换囊体样件，重复步骤一~七，可检测不同囊体样件的泄漏率。