CN109556809A - 一种基于差压原理的无损检漏方法及装置 - Google Patents

一种基于差压原理的无损检漏方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于差压原理的无损检漏方法及装置，包括：充气步骤：选取与待检密封容器相同的基准物，测量基准物漏率；密封步骤：将待检密封容器及基准物分别装入两个相同的检测罐体内并密封；抽气步骤：将检测罐体内部与待检密封容器之间的腔体、测罐体内部与基准物之间的腔体均抽至检漏所需压力形成真空室；累积步骤：关闭抽气阀门，平衡预设时间段后打开隔离阀门，开始累积，通过差压传感器测量累积前后两个检测罐体内部的压力差，计算出待检密封容器的整体漏率，本方法及装置无需对待检密封容器内部充气或抽气，检漏过程不破坏密封容器内部原有气氛，能够实现该类产品的无损检漏。

Description

一种基于差压原理的无损检漏方法及装置
技术领域
本发明涉及真空检漏技术领域，具体地，涉及一种基于差压原理的无损检漏方法及装置。
背景技术
差压检漏技术是一种基于差压传感器的检漏技术，能够在高真空环境下检测出两个密闭容器间的压力差，进而计算得到待检密封容器的整体漏率。由于其检测对象为相对压力差，所需量程较小。因此，相较于绝对压力变化检漏技术，差压检漏技术的检漏精度更高。
请参考图1，传统的差压检漏过程需要搭建一个与待测产品大小、材料、形状完全相同的，并且采用其他检漏方法检测出准确漏率的基准。检漏时，需向待测产品与基准物中充气或抽气，达到工作压力后关闭阀门，静置一段时间后即可根据差压传感器的读数计算待检密封容器的整体漏率。
中国专利(公告号CN 101738296 B)公开了一种航天器舱体差压检漏的方法，该方法通过向舱体内部充气，利用差压传感器读取舱体与基准之间的压差，并考虑了温度影响，根据理想气体状态方程对所测差压进行了补偿，可用于检测大型航天器舱体的漏率。
中国专利(公告号CN 102087159 B)公开了一种双基准物的差压检漏方法，可通过两个很小的基准物即可实现精确的差压检漏，且无需测量舱体与基准内的温度。
然而，在汽车、航天、核工业等领域中，存在多种密封产品，其内部充有一定压力的气体，在检漏过程中需要保护其内部气氛不被破坏。上述检漏办法需要向待检密封容器内部充入工作所需气体或者是将待检密封容器内部抽至一定真空，不可避免地会破坏待检密封容器内部气氛，无法满足该类产品无损检漏的需求。
发明内容
为了克服传统差压检漏技术需要破坏密封容器内部气氛的不足，本发明提供了一种基于差压原理的无损检漏方法及装置，能够实现正压密封容器的无损检漏。
为实现上述发明目的，本申请一方面提供了一种基于差压原理的无损检漏方法，所述方法包括：
充气步骤：选取与待检密封容器相同的基准物，测量基准物漏率，并向基准物中充入气体，使之与待检密封容器内部压力相同；
密封步骤：将待检密封容器及基准物分别装入两个相同的检测罐体内并密封，两个检测罐体间均通过隔离阀门与差压传感器连通；
抽气步骤：关闭隔离阀门，打开抽气阀门，将检测罐体内部与待检密封容器之间的腔体、测罐体内部与基准物之间的腔体均抽至检漏所需压力形成真空室；
累积步骤：关闭抽气阀门，平衡预设时间段后打开隔离阀门，开始累积，通过差压传感器测量累积前后两个检测罐体内部的压力差，计算出待检密封容器的整体漏率。
优选的，基准物与待检密封容器的形状、尺寸、材质均相同。
优选的，2个检测罐体分别各自通过一个抽气管与真空泵组连通，2个抽气阀门分别安装在2个抽气管上，2个抽气管各自的另一端分别与2个检测罐体连通；2个隔离管各自的一端分别与2个检测罐体连通，2个隔离管各自的另一端均与差压传感器连通，2个隔离阀门分别安装在2个隔离管上。
优选的，待检密封容器为密封产品且内部充有一定压力的气体。
优选的，检测罐体本底漏率小于基准物的实际漏率。
优选的，检漏操作完成后，根据以下公式计算待检密封容器的整体漏率：
Q＝Q0+ΔPV/t-Q1
其中，Q为待检密封容器的整体漏率，单位为Pa.m3/s；Q0为氦质谱检漏仪所测得的基准物的整体漏率，单位为Pa.m3/s；ΔP为累计时间内待测物真空室压升与基准物真空室压升之差，其值等于两次差压传感器示数差ΔP2-ΔP1，单位为Pa；V为检测罐体与待检密封容器间所形成的真空室的容积，其值等于检测罐体内部容积V0与待检密封容器体积V1的差值，单位为m3；t为检漏所需的累积时间，单位为s；Q1为因待检密封容器材料表面放气而引起的漏率的增长，单位为Pa.m3/s，其值等于材料表面放气速率q与待检密封容器外表面积S的乘积。
本申请另一方面还一种基于差压原理的无损检漏装置，所述装置包括：
两个相同的检测罐体、2个抽气管、2个抽气阀门、2个隔离管、2个隔离阀门、真空泵组、差压传感器；2个检测罐体分别各自通过一个抽气管与真空泵组连通，2个抽气阀门分别安装在2个抽气管上，2个抽气管各自的另一端分别与2个检测罐体连通；2个隔离管各自的一端分别与2个检测罐体连通，2个隔离管各自的另一端均与差压传感器连通，2个隔离阀门分别安装在2个隔离管上，2个检测罐体分别用于放置待检密封容器与基准物。
其中，所述装置的检漏过程包括：
充气步骤：选取与待检密封容器相同的基准物，测量基准物漏率，并向基准物中充入气体，使之与待检密封容器内部压力相同；
密封步骤：将待检密封容器及基准物分别装入两个相同的检测罐体内并密封，两个检测罐体间均通过隔离阀门与差压传感器连通；
抽气步骤：关闭隔离阀门，打开抽气阀门，将检测罐体内部与待检密封容器之间的腔体、测罐体内部与基准物之间的腔体均抽至检漏所需压力形成真空室；
累积步骤：关闭抽气阀门，平衡预设时间段后打开隔离阀门，开始累积，通过差压传感器测量累积前后两个检测罐体内部的压力差，计算出待检密封容器的整体漏率。
其中，待检密封容器为密封产品且内部充有一定压力的气体。
本发明所提供的检漏方法及装置无需对待检密封容器内部充气或抽气，检漏过程不破坏密封容器内部原有气氛，能够实现该类产品的无损检漏。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1为传统差压检漏系统的组成示意图；
图2为本发明中无损检漏系统的组成示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明所提供的基于差压原理的无损检漏方法具体实施流程如下：
1)充气：选取与待测产品大小、材料、形状完全相同的基准物，测量基准物漏率，并向基准物中充入气体，使之与待检密封容器内部压力相同；
2)密封：将待检密封容器及基准物分别装入两个大小、材料、形状相同的检测罐体内并密封，两个检测罐体间安装差压传感器；
3)抽气：打开抽气阀门，将两个检测罐体内部与待检密封容器及基准物之间的腔体抽至检漏所需压力形成真空室；
4)累积：关闭抽气阀门，平衡一段时间后打开隔离阀门，开始累积，通过差压传感器测量累积前后两个检测罐体内部的压力差，进而计算出待检密封容器的整体漏率；
5)进气：检漏结束后，打开检测罐体进气口，将两个检测罐体与大气连通，将待检密封容器取出，完成检漏过程。
其中，步骤1)中，所述检测罐体本底漏率小于基准实际漏率。待检密封容器与基准内部均充有一定压力的工作气体并且密封。整个检漏过程中要求待检密封容器内部原有气氛不被破坏，且全过程处于恒温环境中。
本发明所涉及的无损差压检漏系统结构如图2所示，包括待检密封容器、基准、检测罐体Ⅰ、检测罐体Ⅱ，差压传感器、抽气阀门Ⅰ、抽气阀门Ⅱ、隔离阀门Ⅰ、隔离阀门Ⅱ、真空规Ⅰ、真空规Ⅱ、真空泵组。其中待检密封容器与基准分别充气密封后放置在两个检测罐体内并密封，检测罐体外表面分别接有真空规，用以读取内部真空室的压力。抽气阀门Ⅰ、Ⅱ分别控制检测罐体Ⅰ、Ⅱ与真空泵组的连通。检测罐体间连接有差压传感器，能够测定两个罐体间的压力差。差压传感器两端各安装有一个隔离阀门，用以保护差压传感器。
本发明的原理如下：首先，选取一个与待检密封容器形状、大小、材料一致的密封容器作为基准，其整体漏率通过氦质谱检漏仪检测获得准确数值。检漏开始前，两个大小、材料、形状相同的检测罐体内部均为一个大气压，待检密封容器与基准内部均充有一定压力的工作气体并密封，将待检密封容器与基准分别装入上述检测罐体内部并密封，抽气阀门与隔离阀门保持关闭。随后打开抽气阀门，将检测罐体内部抽至检漏所需压力后，关闭抽气阀门，平衡一段时间后打开隔离阀门开始累积。差压传感器可辨别累积前后两侧检测罐体内部的真空室内的压力差值，根据读数通过理论计算即可得到待检密封容器的整体漏率。
接下来，通过具体检漏实例对本发明做详细叙述。检漏实施例1，对一个体积为60L，内部气压为1个大气压的密封容器进行检漏。首先，通过氦质谱检漏仪测得基准的整体漏率Q0。随后，将待检密封容器与基准内充入一个大气压的氦气后密封，分别放入两个内部容积为70L，材质为不锈钢，整体漏率为10-9Pa.m3/s的检测罐体内部并将罐体密封。开启真空泵组并打开抽气阀门Ⅰ、Ⅱ，将检测罐体内部抽至10-2Pa后，关闭抽气阀门Ⅰ、Ⅱ。平衡一段时间后，打开隔离阀门Ⅰ、Ⅱ，接通差压传感器与两侧真空室，记录差压传感器示值ΔP1，开始累积。累计时间1h后，记录差压传感器示值ΔP2。检漏完成后，打开进气口，真空室恢复至大气压状态，取出待检密封容器。
检漏操作完成后，根据以下公式计算待检密封容器的整体漏率：
Q＝Q0+ΔPV/t-Q1
其中，Q为待检密封容器的整体漏率，单位为Pa.m3/s；Q0为氦质谱检漏仪所测得的基准的整体漏率，单位为Pa.m3/s；ΔP为累积时间内两侧真空室的压力差，其值等于两次差压传感器示数差ΔP2-ΔP1，单位为Pa；V为检测罐体与待检密封容器间所形成的真空室的容积，其值等于检测罐体内部容积V0与待检密封容器体积V1的差值，单位为m3；t为检漏所需的累积时间，单位为s；Q1为因待检密封容器材料表面放气而引起的漏率的增长，单位为Pa.m3/s，其值等于材料表面放气速率q与待检密封容器外表面积S的乘积，材料表面放气速率可查阅真空设计手册获得。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于差压原理的无损检漏方法，其特征在于，所述方法包括：
充气步骤：选取与待检密封容器相同的基准物，测量基准物漏率，并向基准物中充入气体，使之与待检密封容器内部压力相同；
密封步骤：将待检密封容器及基准物分别装入两个相同的检测罐体内并密封，两个检测罐体间均通过隔离阀门与差压传感器连通；
抽气步骤：关闭隔离阀门，打开抽气阀门，将检测罐体内部与待检密封容器之间的腔体、测罐体内部与基准物之间的腔体均抽至检漏所需压力形成真空室；
累积步骤：关闭抽气阀门，平衡预设时间段后打开隔离阀门，开始累积，通过差压传感器测量累积前后两个检测罐体内部的压力差，计算出待检密封容器的整体漏率。
2.根据权利要求1所述的基于差压原理的无损检漏方法，其特征在于，基准物与待检密封容器的形状、尺寸、材质均相同。
3.根据权利要求1所述的基于差压原理的无损检漏方法，其特征在于，2个检测罐体分别各自通过一个抽气管与真空泵组连通，2个抽气阀门分别安装在2个抽气管上，2个抽气管各自的另一端分别与2个检测罐体连通；2个隔离管各自的一端分别与2个检测罐体连通，2个隔离管各自的另一端均与差压传感器连通，2个隔离阀门分别安装在2个隔离管上。
4.根据权利要求1所述的基于差压原理的无损检漏方法，其特征在于，待检密封容器为密封产品且内部充有一定压力的气体。
5.根据权利要求1所述的基于差压原理的无损检漏方法，其特征在于，检测罐体本底漏率小于基准物的实际漏率。
6.根据权利要求1所述的基于差压原理的无损检漏方法，其特征在于，检漏操作完成后，根据以下公式计算待检密封容器的整体漏率：
Q＝Q0+ΔPV/t-Q1
其中，Q为待检密封容器的整体漏率，单位为Pa.m3/s；Q0为氦质谱检漏仪所测得的基准物的整体漏率，单位为Pa.m3/s；ΔP为累计时间内待测物真空室压升与基准物真空室压升之差，其值等于两次差压传感器示数差ΔP2-ΔP1，单位为Pa；V为检测罐体与待检密封容器间所形成的真空室的容积，其值等于检测罐体内部容积V0与待检密封容器体积V1的差值，单位为m3；t为检漏所需的累积时间，单位为s；Q1为因待检密封容器材料表面放气而引起的漏率的增长，单位为Pa.m3/s，其值等于材料表面放气速率q与待检密封容器外表面积S的乘积。
7.一种基于差压原理的无损检漏装置，其特征在于，所述装置包括：
两个相同的检测罐体、2个抽气管、2个抽气阀门、2个隔离管、2个隔离阀门、真空泵组、差压传感器；2个检测罐体分别各自通过一个抽气管与真空泵组连通，2个抽气阀门分别安装在2个抽气管上，2个抽气管各自的另一端分别与2个检测罐体连通；2个隔离管各自的一端分别与2个检测罐体连通，2个隔离管各自的另一端均与差压传感器连通，2个隔离阀门分别安装在2个隔离管上，2个检测罐体分别用于放置待检密封容器与基准物。
8.根据权利要求7所述的基于差压原理的无损检漏装置，其特征在于，所述装置的检漏过程包括：
充气步骤：选取与待检密封容器相同的基准物，测量基准物漏率，并向基准物中充入气体，使之与待检密封容器内部压力相同；
密封步骤：将待检密封容器及基准物分别装入两个相同的检测罐体内并密封，两个检测罐体间均通过隔离阀门与差压传感器连通；
抽气步骤：关闭隔离阀门，打开抽气阀门，将检测罐体内部与待检密封容器之间的腔体、测罐体内部与基准物之间的腔体均抽至检漏所需压力形成真空室；
累积步骤：关闭抽气阀门，平衡预设时间段后打开隔离阀门，开始累积，通过差压传感器测量累积前后两个检测罐体内部的压力差，计算出待检密封容器的整体漏率。
9.根据权利要求7所述的基于差压原理的无损检漏装置，其特征在于，待检密封容器为密封产品且内部充有一定压力的气体。
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