CN110243556B - 一种新型惯组气密检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种新型惯组气密检测装置及方法，装置包括：充气泵、三通阀门、压力表、惯组转接工装。三通阀门通过调节转向头来控制空气流通方向；其中三通阀门三个出入口分别连充气泵、压力表和惯组转接工装。气密检测时，惯组转接工装和压力表相通；充气时，充气泵向惯性测量装置内部充气，充气完成后旋转三通阀门手柄将惯组转接工装与压力表连通，对压力表的数值进行连续数据采样，通过对比不同时间段压力表数值检测惯性测量装置是否漏气，从而判断惯性测量装置密封结构的气密性。

Description

一种新型惯组气密检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种新型惯组气密检测装置及方法，属于检测技术领域。

背景技术

光纤惯性测量组合(以下称“惯组”)作为航空航天载体设备控制系统的重要单机，不依赖外界，不受外界任何干扰，依靠自身陀螺仪给出载体角加速度矢量和加速度计给出线加速度矢量，就能得到载体在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等，便于载体进行姿态控制和制导控制，多用于国防科技领域。

光纤惯组由于其体积小、功耗低、精度高，其应用场所越来越多。而很多应用环境相对恶劣，在惯组结构设计时一般需要考虑防湿热、防水汽，采取密封措施是唯一选择，如果惯组密封性能设计不好，容易导致惯组在湿热环境中工作时进入湿气，惯组内部进入湿气长时间下去会影响内部电路和惯性仪表的正常工作，严重的甚至会损坏惯组内部元器件。所以密封设计的好坏对惯组影响较大，但如何对密封性性能进行合理有效的评价，合理的气密检测方式是对惯组密封性能最有效的评价方式。

目前惯组的密封设计根据惯组结构形式一般采用通过添加密封圈或者密封垫的形式，如图5所示。其中，密封圈也有截面为O型、D型、矩形等不同形式，不同形式的密封设计其密封效果有所不同。对于密封性要求高的惯组需要验证其密封结构设计是否合理，要进行定性和定量检测。传统的检测试件密封性检测(又称泄露)是采用浸水或浸油目视气泡法，它的设备简单，结果直观，但检测精度和效率低，人为因素影响较大，无法实现自动定量测漏，同时，还会给试件带来潮湿生锈，杂质浸入等不良影响及繁琐的试件表面附水(或油)后处理，甚至有些产品不允许用此方法检测。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种新型惯组气密检测装置及方法，能够定性和定量的检测惯组密封设计的有效性。通过检测气密性改善密封设计，从而保证惯组具有良好的密封效果，到能得到具体的密封指标。

本发明的技术方案是：

一种新型惯组气密检测装置，包括：充气泵、三通阀门、压力表、惯组转接工装；所述充气泵和压力表分别连接三通阀门，所述三通阀门通过惯组转接工装连接惯性测量装置，惯组转接工装与惯性测量装置之间通过密封圈密封处理；所述充气泵用于给惯性测量装置进行充气，所述压力表用于监测惯性测量装置的气压；所述三通阀门包括：第一通气口、第二通气口、第三通气口和旋转手柄；所述旋转手柄用于改变第一通气口、第二通气口、第三通气口的开闭状态；

当充气状态时，第一通气口、第二通气口和第三通气口均开通，使所述充气泵、惯性测量装置和压力表三者之间互相连通；

当气密检测时，第二通气口和第三通气口开通，第一通气口闭合，压力表和惯性测量装置处于连通状态，压力表、惯性测量装置与充气泵之间断开。

所述惯组转接工装与惯性测量装置的安装面开有圆形槽，所述圆形槽用于安装O型密封圈。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)本发明结构简单，便于安装，适用于所有具有平面盖板的惯性测量装置，通过惯组转接工装可以连接所有惯性测量装置。若惯性测量装置不存在平面盖板，也可以通过设计专门的惯组转接工装实现连接，进而检测惯性测量装置的气密性。

2)本发明装置使用简单方便，充气时只需要按下充气泵开关即可开始充气，达到预设气压后再按下开关即可停止充气。充气结束后旋转三通阀门的手柄即可转换连通状态进行气压检测，测量状态只需检测不同时间段的压力表数值变化即可完成气密性检测。

3)本发明检测方法对多个时间段的压力进行连续数据采样，利用连续数据采样结果和设计指标比对，检测惯性测量装置的气密性是否完好；同时，只需要试件能够安装转接工装即可，能够最大程度的避免惯性测量装置受到影响。通过灵敏度较高的气压表、快速充气设备、较好的密封设计、精确的数据处理，来保证试件的密封测试结果的精确性。

附图说明

图1为本发明惯组气密检测装置示意图；

图2为本发明中三通阀门的结构示意图；

图3为本发明中惯组转接工装的结构示意图；

图4为本发明检测对象惯性测量装置示意图；

图5为本发明检测对象惯性测量装置的密封结构示意图；

图6为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明一种新型惯组气密检测装置，充气泵1、三通阀门2、压力表3、惯组转接工装4。所述充气泵1和压力表3分别连接三通阀门2，所述三通阀门2通过惯组转接工装4连接惯性测量装置5，惯组转接工装4与惯性测量装置5之间通过密封圈密封处理。充气泵1用于给惯性测量装置5进行充气，压力表3用于监测惯性测量装置5的气压。所述惯组转接工装4与惯性测量装置5之间通过螺钉固定连接。

如图2所示，三通阀门2包括：第一通气口201、第二通气口202、第三通气口203和旋转手柄204。所述旋转手柄204用于改变第一通气口201、第二通气口202、第三通气口203的开闭状态。当充气状态时，第一通气口201、第二通气口202和第三通气口203均开通，使所述充气泵1、惯性测量装置5和压力表3三者之间互相连通。当气密检测时，第二通气口202和第三通气口203开通，第一通气口201闭合，压力表3和惯性测量装置5处于连通状态，压力表3、惯性测量装置5与充气泵1之间断开。

如图3所示，惯组转接工装4为沿轴线开有通孔的阶梯轴，所述阶梯轴大径端的端面开有圆形槽403，所述圆形槽403用于安装O型密封圈。所述阶梯轴大径端的端面开有多个周向均布的通孔402；惯性测量装置5与所述惯组转接工装4连接的安装面上开有与所述通孔402配合的螺纹孔。本发明实施例所述惯组转接工装4的进气口401开有M8螺纹孔，所述M8螺纹孔为密封性较好的55°密封管螺纹，同时配以四氟乙烯与三通阀门2连接。惯组转接工装4通过8个M2.5的安装螺钉6与惯性测量装置3连接。所述O型密封圈沿轴向的1/4剖面截面图形为圆形，所述圆形的直径D与所述圆形槽403深度h的比例关系取值范围为：h:D＝0.85～0.75:1，所述圆形的直径D与所述圆形槽403宽度l的比例关系取值范围为：l:D＝0.65～0.8:1。本发明实施例中0.78D＝h，0.7D＝l。转接工装4与惯性测量装置5的安装面具有较高的平面度，要求采用研磨的机加工方式实现，保证平面度达到0.008mm，使转接工装4与惯性测量装置5的贴合面紧密贴合，起到双重密封的作用。

如图6所示，利用上述一种新型惯组气密检测装置进行惯组气密检测的方法，包括步骤如下：

1)将充气泵1的充气口与三通阀门2的通气口201口连接，其次将三通阀门2的通气口203与压力表3的通气口连接，然后将惯组转接工装4和惯性测量装置5通过安装螺钉6连接，最后将三通阀门2的通气口202口和惯组转接工装4的进气口401连接；三通阀门2的三个通气口以及惯组转接工装4和惯性测量装置5的连接处均添加密封圈和螺纹胶，防止漏气；

2)旋转三通阀门2的旋转手柄204，使所述充气泵1、惯性测量装置5和压力表3三者之间互相连通；接通充气泵1的电源后，设置预设压力，然后打开充气开关，使充气泵1向密封的惯性测量装置5充气；实施例选用的充气时间为3min。

3)当压力表3显示的压力值达到预设压力后，旋转三通阀门2的旋转手柄204，断开充气泵1和惯组转接工装4之间的连接，使惯组转接工装4与压力表3之间互相连通；所述预设压力的取值范围为0.10～0.25Mpa；

4)利用压力表开始检测惯性测量装置内部的气压，记录此时压力表3上的数值，每隔t小时对压力表3的数值进行一次连续采样，获得m组连续采样数据；t和m均为正整数；实施例按每间隔4小时进行测试，按1小时进行数值分析，1小时内进行数据采样，采样时间为30s，每小时为120个数据点。所述t的取值范围为3～5；所述m为大于10的正整数。本发明实施例m＝12。

5)根据步骤4)获得的m组连续采样数据，分别获得m条气压-时间曲线，然后分别获得每条气压-时间曲线对应的斜率k；P(t)＝b-kt，b为初始值气压值，k为曲线变化率，t为时间，单位为秒，P(t)为连续采样数据的气压值，单位为Kpa。

6)根据步骤5)确定的每条气压-时间曲线对应的斜率和惯组任务要求标准值为K_h，判定所述惯性测量装置5的密封性是否完好。

所述步骤4)连续数据采样的方法，具体如下：

连续一小时以等间隔的时长记录压力表3的数值，所述等间隔时长满足1小时内记录的压力表3的数值大于100个。本发明实施例采样120个数据点。

所述步骤6)判定所述惯性测量装置5的密封性是否完好的方法，具体为：

61)根据所述步骤5)确定的每条气压-时间曲线对应的斜率和所述惯组任务要求标准值K_h，分别确定每条气压-时间曲线对应的差值因子L_I，获得m个差值因子L_I；确定每条气压-时间曲线对应的差值因子L_I的方法，具体如下：

其中，k为每条气压-时间曲线的斜率，K_h的取值范围为0.6～1.5。

62)根据步骤61)获得的m个差值因子L_I，判定所述m个差值因子L_I中大于0.3的差值因子的个数是否大于

若所述m个差值因子L_I中大于0.3的差值因子的个数大于

则判定所述惯性测量装置5的密封性完好，若所述m个差值因子L_I中大于0.3的差值因子的个数小于或等于

则判定所述惯性测量装置5的密封性不完好存在漏气现象。

如图4、图5所示，惯性测量装置5内部为中空状态，惯性测量装置的顶盖板与惯组转接工装直接连接。惯性测量装置5外部各零部件的安装和密封方式与惯组产品一致。

本发明气密检测装置可通过拆卸8个M2.5的安装螺钉更换惯性测量装置，以检测不同的惯性测量装置5的气密性。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种新型惯组气密检测方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)将充气泵(1)的充气口与三通阀门(2)的通气口(201)口连接，其次将三通阀门(2)的通气口(203)与压力表(3)的通气口连接，然后将惯组转接工装(4)和惯性测量装置(5)通过安装螺钉( 6) 连接，最后将三通阀门(2)的通气口(202)和惯组转接工装(4)的进气口(401)连接；

2)旋转三通阀门(2)的旋转手柄(204)，使所述充气泵(1)、惯性测量装置(5)和压力表(3)三者之间互相连通；接通充气泵(1)的电源使充气泵(1)向密封的惯性测量装置(5)充气；

3)当压力表(3)显示的压力值达到预设压力后，旋转三通阀门(2)的旋转手柄(204)，断开充气泵(1)和惯组转接工装(4)之间的连接，使惯组转接工装(4)与压力表(3)之间互相连通；

4)每隔t小时对压力表(3)的数值进行一次连续采样，获得m组连续采样数据；t和m均为正整数；

5)根据步骤4)获得的m组连续采样数据，分别获得m条气压-时间曲线，然后分别获得每条气压-时间曲线对应的斜率；

6)根据步骤5)确定的每条气压-时间曲线对应的斜率和惯组任务要求标准值K_h，判定所述惯性测量装置(5)的密封性是否完好；

所述步骤6)判定所述惯性测量装置(5)的密封性是否完好的方法，具体为：

61)根据所述步骤5)确定的每条气压-时间曲线对应的斜率k和所述惯组任务要求标准值K_h，分别确定每条气压-时间曲线对应的差值因子L_I，获得m个差值因子L_I；步骤61)确定每条气压-时间曲线对应的差值因子L_I的方法，具体如下：

其中，k为每条气压-时间曲线的斜率，K_h的取值范围为0.6～1.5；

62)根据步骤61)获得的m个差值因子L_I，判定所述m个差值因子L_I中大于0.3的差值因子的个数是否大于

若所述m个差值因子L_I中大于0.3的差值因子的个数大于

则判定所述惯性测量装置(5)的密封性完好，若所述m个差值因子L_I中大于0.3的差值因子的个数小于或等于

则判定所述惯性测量装置(5)的密封性不完好存在漏气现象。

2.根据权利要求1所述的一种新型惯组气密检测方法，其特征在于，所述t的取值范围为3～5；所述m大于10。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型惯组气密检测方法，其特征在于，所述步骤4)连续数据采样的方法，具体如下：

连续一小时以等间隔的时长记录压力表(3)的数值，所述等间隔时长满足1小时内记录的压力表(3)的数值大于100个。

4.根据权利要求3所述的一种新型惯组气密检测方法，其特征在于，步骤3)所述预设压力的取值范围为0.10～0.25Mpa。

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