CN111780931A - 一种轮毂气密性检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于轮毂质量检测技术领域，提供了一种轮毂气密性检测方法及系统，采用氢气和氮气的混合气体作为示踪气体，其中氢气的体积浓度不高于5%，其余为氮气，该检漏系统和方法具有检测气体易获得，成本低廉，严格遵循检测原理，经过试验验证，具有与氦气同样的检测准确度特点。

Description

一种轮毂气密性检测方法及系统

技术领域

本申请涉及轮毂质量检测技术领域，具体涉及一种轮毂气密性检测方法及系统。

背景技术

现有轮毂气密性检测采用氦气做示踪气体，配合氦质谱仪，检测 泄漏的氦气，但是，氦气价格昂贵、供应困难，致使轮毂气密性检测 成本高。

发明内容

本申请实施例提供了一种轮毂气密性检测方法及系统，可解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

第一方面，提供一种轮毂气密性检测方法，其特征在于，采用氢气和氮气的混合气体作为示踪气体，其中氢气的体积浓度不高于5%，其余为氮气。

在一些实施例中，包括如下步骤：打开内腔抽真空阀门，轮毂内腔抽真空至100Pa以下；打开外腔抽真空阀门，轮毂外腔抽真空至500Pa以下，关闭外腔抽真空阀门，开启充示踪气体阀门，充示踪气体至轮毂外腔压力为0.33-0.38MPa；打开质谱仪检测阀门，可检测氢气的质谱仪开始检漏，检漏时间3-6秒；关闭内腔抽真空阀门，内腔停止抽真空，判断轮毂的气密性是否满足合格要求，完成检漏操作。

在一些实施例中，还包括步骤：完成检漏操作后，将轮毂外腔示踪气体回收再利用。

在一些实施例中，轮毂的实际漏率小于3.2×10^-4mbar·l/s，轮毂的气密性满足合格要求。

在一些实施例中，在检测前，先采用标准漏孔对检测系统进行校准，获得分流比。

第二方面，本申请实施例提供了一种轮毂气密性检测系统，包括标准漏孔、质谱仪检测阀门、可检测氢气的质谱仪、质谱仪前级泵、混合气罐、示踪气体阀门、内腔压力表、内腔抽真空阀门、内腔抽真空泵、外腔压力表、外腔抽真空阀门、外腔抽真空泵；所述标准漏孔安装在轮毂的气门孔上，所述可检测氢气的质谱仪通过所述标准漏孔连通轮毂内腔；在所述可检测氢气的质谱仪和所述标准漏孔之间的管道上设置有质谱仪检测阀门，所述可检测氢气的质谱仪连通所述质谱仪前级泵；所述混合气罐中装有氢气和氮气的混合气体作为示踪气体，其中氢气的体积浓度不高于5%，其余为氮气；所述混合气罐连通轮毂外腔，所述混合气罐和所述轮毂外腔之间的管道上设置有示踪气体阀门；所述内腔抽真空泵连通所述轮毂内腔，所述内腔抽真空泵和所述轮毂内腔之间的管道上设置有内腔抽真空阀门和内腔压力表；所述外腔抽真空泵连通所述轮毂外腔，所述外腔抽真空泵和所述轮毂外腔之间的管道上设置有外腔抽真空阀门和外腔压力表。

在一些实施例中，还包括示踪气体回收单元，所述示踪气体回收单元包括回收管路阀门、回收真空泵、回收气囊、压缩机，所述回收真空泵连通所述轮毂外腔，所述回收真空泵和所述轮毂外腔之间的管道上设置有回收管路阀门；所述回收真空泵连通所述回收气囊，所述回收气囊连通所述压缩机，所述压缩机连通所述混合气罐。

在一些实施例中，所述示踪气体中氢气的体积浓度为3%、4%或5%。

在一些实施例中，所述示踪气体回收单元还包括除微量氧装置，所述除微量氧装置设置在所述回收气囊和所述压缩机之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种轮毂气密性检测方法及系统，采用氢气和氮气的混合气体作为示踪气体，其中氢气的体积浓度小于4%，其余为氮气，该检漏系统和方法具有检测气体易获得，成本低廉，严格遵循检测原理，经过试验验证，具有与氦气同样的检测准确度特点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一种轮毂气密性检测系统的结构原理图。

图2是本申请一种轮毂气密性检测方法的校准步骤流程图。

图3是本申请一种轮毂气密性检测方法的流程图。

其中：1-密封罩、2-上密封垫、3-下密封垫、4-增压缸、5-标准漏孔、6-气门孔、7-质谱仪检测阀门、8-可检测氢气的质谱仪、9-质谱仪前级泵、10-混合气罐、11-示踪气体阀门、12-轮毂内腔、13-轮毂外腔、14-内腔压力表、15-内腔抽真空阀门、16-内腔抽真空泵、17-外腔压力表、18-外腔抽真空阀门、19-外腔抽真空泵、20-气体回收单元、21-回收管路阀门、22-回收真空泵、23-回收气囊、24-压缩机、25-轮毂、26-热导式氢气浓度仪、27-回收进气阀门、28-浓度检测阀门、29-除微量氧装置。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

目前的气密性检测采用氦气做示踪气体，存在依靠进口、价格昂贵、供应困难的问题，新一代的氦质谱仪，不但可以检测氦气分子，而且也可以检测氢气分子，这就为采用氢气做示踪气体检测轮毂泄漏率提供了技术条件。在本发明的一个实施例中，提供一种轮毂气密性检测方法，其特征在于，采用氢气和氮气的混合气体作为示踪气体，其中氢气的体积浓度不高于5%，其余为氮气。本实施例中的检测方法氢气不会发生爆炸的危险，安全可靠，具有检测气体易获得，成本低廉，严格遵循检测原理，经过试验验证，具有与氦气同样的检测准确度特点。

根据氢气的特点，如何设计检测工艺，在一些实施例中，包括如下步骤：打开内腔抽真空阀门，轮毂内腔抽真空至100Pa以下；打开外腔抽真空阀门，轮毂外腔抽真空至500Pa以下，关闭外腔抽真空阀门，开启充示踪气体阀门，充示踪气体至轮毂外腔压力为0.33-0.38MPa；打开质谱仪检测阀门，可检测氢气的质谱仪开始检漏，检漏时间3-6S ；关闭内腔抽真空阀门，内腔停止抽真空，判断轮毂的气密性是否满足合格要求，完成检漏操作。本实施例中采用分流检测的方法，所谓分流检测，是指通过轮毂泄漏的示踪气体一部分抽入质谱仪，另一部分被真空泵抽走，采用这种方法的好处是可以减少氢气在钢管上的吸附，提高检测灵敏度，最大限度的利用质谱仪的检测能力，提高检测效率。

在一些实施例中，还包括步骤：完成检漏操作后，将轮毂外腔示踪气体回收再利用。本实施例中示踪气体可以回收利用，节约了成本。

在一些实施例中，轮毂的实际漏率小于3.2×10^-4mbar·l/s，轮毂的气密性满足合格要求。采用本实施例中的检测方法，经过试验验证，具有与氦气同样的检测准确度特点，成本低廉。

在一些实施例中，在检测前，先采用标准漏孔对检测系统进行校准，获得分流比。本实施例中先进行校准，使测量的结果更准确。

为了适应氢气的特性设计检测系统，第二方面，本申请实施例提供了一种轮毂气密性检测系统，包括标准漏孔、质谱仪检测阀门、可检测氢气的质谱仪、质谱仪前级泵、混合气罐、示踪气体阀门、内腔压力表、内腔抽真空阀门、内腔抽真空泵、外腔压力表、外腔抽真空阀门、外腔抽真空泵；所述标准漏孔安装在轮毂的气门孔上，所述可检测氢气的质谱仪通过所述标准漏孔连通轮毂内腔；在所述可检测氢气的质谱仪和所述标准漏孔之间的管道上设置有质谱仪检测阀门，所述可检测氢气的质谱仪连通所述质谱仪前级泵；所述混合气罐中装有氢气和氮气的混合气体作为示踪气体，其中氢气的体积浓度不高于5%，其余为氮气；所述混合气罐连通轮毂外腔，所述混合气罐和所述轮毂外腔之间的管道上设置有示踪气体阀门；所述内腔抽真空泵连通所述轮毂内腔，所述内腔抽真空泵和所述轮毂内腔之间的管道上设置有内腔抽真空阀门和内腔压力表；所述外腔抽真空泵连通所述轮毂外腔，所述外腔抽真空泵和所述轮毂外腔之间的管道上设置有外腔抽真空阀门和外腔压力表。本实施例中的检测系统设计采用分流检测的方法，所谓分流检测，是指通过轮毂泄漏的示踪气体一部分抽入质谱仪，另一部分被真空泵抽走，采用这种方法的好处是可以减少氢气在钢管上的吸附，提高检测灵敏度，最大限度的利用质谱仪的检测能力，提高检测效率。

为了使示踪气体可以循环利用，节约成本，在一些实施例中，还包括示踪气体回收单元，所述示踪气体回收单元包括回收管路阀门、回收真空泵、回收气囊、压缩机，所述回收真空泵连通所述轮毂外腔，所述回收真空泵和所述轮毂外腔之间的管道上设置有回收管路阀门；所述回收真空泵连通所述回收气囊，所述回收气囊连通所述压缩机，所述压缩机连通所述混合气罐。

在一些实施例中，所述示踪气体中氢气的体积浓度为3%、4%或5%。

为了除去轮毂外腔中残余空气中的微量氧气，在一些实施例中，所述示踪气体回收单元还包括除微量氧装置，所述除微量氧装置设置在所述回收气囊和所述压缩机之间。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

如图1中所示，本实施例1中提供了一种轮毂气密性检测系统，包括密封罩1、上密封垫2、下密封垫3、增压缸4、标准漏孔5、质谱仪检测阀门7、可检测氢气的质谱仪8、质谱仪前级泵9、混合气罐10、示踪气体阀门11、内腔压力表14、内腔抽真空阀门15、内腔抽真空泵16、外腔压力表17、外腔抽真空阀门18、外腔抽真空泵19、气体回收单元20、热导式氢气浓度仪26、回收进气阀门27、浓度检测阀门28、除微量氧装置29。

轮毂25放置在密封罩1内，上密封垫2可以在增压缸4的活塞杆的带动下压紧轮毂25的正面，下密封垫3压紧密封轮毂25的背面，在轮毂25内部的空间形成轮毂内腔12，在轮毂25外部和密封罩1之间的空间形成轮毂外腔13。

本实施例中选用空气中漏率为3.2×10^-5 Pa·m³/s的标准漏孔5，其漏率与3.2×10^-4mbar·l/s相等同。所述标准漏孔5安装在轮毂的气门孔6上，所述可检测氢气的质谱仪8通过所述标准漏孔5连通轮毂内腔12，在气密检测过程中所述标准漏孔5为打开状态。在所述可检测氢气的质谱仪8和所述标准漏孔5之间的管道上设置有质谱仪检测阀门7。所述可检测氢气的质谱仪8连通所述质谱仪前级泵9。

所述混合气罐10中装有氢气和氮气的混合气体作为示踪气体，其中氢气的体积浓度不高于5%，其余为氮气，本实施例中所述示踪气体中氢气的体积浓度为3%。所述混合气罐10连通轮毂外腔13，所述混合气罐10和所述轮毂外腔13之间的管道上设置有示踪气体阀门11。

所述内腔抽真空泵16连通所述轮毂内腔12，所述内腔抽真空泵16和所述轮毂内腔12之间的管道上设置有内腔抽真空阀门15和内腔压力表14。所述外腔抽真空泵19连通所述轮毂外腔13，所述外腔抽真空泵19和所述轮毂外腔13之间的管道上设置有外腔抽真空阀门18和外腔压力表17。

所述示踪气体回收单元20包括回收管路阀门21、回收真空泵22、回收气囊23、压缩机24、除微量氧装置29。所述回收真空泵22连通所述轮毂外腔13，所述回收真空泵22和所述轮毂外腔13之间的管道上设置有回收管路阀门21。所述回收真空泵22连通所述回收气囊23，所述回收气囊23连通所述除微量氧装置29，所述除微量氧装置29连通所述压缩机24，所述压缩机24连通所述混合气罐10。所示压缩机24和所述合气罐10之间的管道上设置有回收进气阀门27。所述除微量氧装置29可以选择化学方法，例如所述除微量氧装置29的容器中放置钯催化剂及除水干燥剂，可有效去除轮毂外腔13中残余的微量氧气。

所述混合气罐10还连接有热导式氢气浓度仪26，用于控制氢气的浓度。所述热导式氢气浓度仪26的进气管上设置有浓度检测阀门28。热导式氢气浓度仪26是通过混合气体的导热率的测量来测出混合气体中某气体的含量的设备，是常规的设备。热导式氢气浓度仪26是根据气体的导热率，而确定其成分，即通过混合气体的导热率的测量来决定混合气体中某气体的含量，在混合气体中氢气热导率最高，因此当混合气体中背景气体（如N₂等）或其它成分基本保持恒定时，混合气体的热导率基本取决于氢气的多少，这样根据混合气体中的热导率不同， 就可以测出所含氢气的多少。

该实施例中的一种轮毂气密性检测系统的检测方法如下。

在检测前，先采用标准漏孔对轮毂气密性检测系统进行校准，获得分流比。（分流比是由于检漏时抽空箱体的抽空泵组和检漏仪泵组同时参与了对箱体抽空。所以示踪气体一部分被抽空泵组抽走，只有一小部分示踪气体流往检漏仪，这两部分的气体的比例和泵组的抽速成比例，称为分流比。轮毂的实际漏率Qc=显示漏率Q₁*分流比K。）如图2中所示，具体步骤为：将已知漏率为Q的标准漏孔5安装在轮毂气门孔6处，所述标准漏孔5呈打开状态；启动气密性检测系统，由热导式氢气浓度仪26检测并设定氢气浓度为3%，打开内腔抽真空阀门15，轮毂内腔12抽真空至20Pa以下（轮毂内腔12内抽真空气压在100Pa以下均可以有效检测到氢分子，轮毂内腔12内抽真空气压越小，有利于利用质谱仪检测到示踪气体，此处工艺参数选择为20Pa以下），打开外腔抽真空阀门18，轮毂外腔13抽真空至500Pa以下（轮毂外腔13抽真空气压值越小，说明充氢空间内残余空气少，理论上越有利），关闭外腔抽真空阀门18，开启充示踪气体阀门11，充示踪气体至轮毂外腔13压力为0.35MPa，随后，打开质谱仪检测阀门7，可检测氢气的质谱仪8开始检漏，检漏时间3s （因为氢气含量少检测时间可以延长，一般3-6S即可），然后，关闭内腔抽真空阀门15，内腔停止抽真空，可检测氢气的质谱仪8读取得到显示漏率Q₁（显示漏率Q₁已经除去了真空箱的本底值）；计算得到分流比K=Q/Q₁，完成氢气作为示踪气体的轮毂气密性检测系统的的校准。

如图3中所示为轮毂气密性检测方法，具体步骤为：启动轮毂气密性检测系统进行检测，打开内腔抽真空阀门，轮毂内腔抽真空至20Pa以下；打开外腔抽真空阀门，轮毂外腔抽真空至500Pa以下，关闭外腔抽真空阀门；开启充示踪气体阀门，充示踪气体至轮毂外腔压力为0.35MPa；打开质谱仪检测阀门，可检测氢气的质谱仪开始检漏，检漏时间3s ；关闭内腔抽真空阀门，内腔停止抽真空，判断轮毂的气密性是否满足合格要求，完成检漏操作。由质谱仪检测出显示漏率Q₁，调取分流比 K，系统自动计算出实际漏率Qc=显示漏率Q₁*分流比K 。系统将实际漏率Qc与3.2×10^-4mbar·l/s做比对:如果Qc≥3.2×10^-4mbar·l/s ，则判定被检测轮毂不满足合格要求；如果Qc＜3.2×10^-4mbar·l/s ，则判定被检测轮毂满足合格要求。完成检漏操作后，将轮毂外腔示踪气体回收再利用。开启回收管路阀门21和回收进气阀门27，通过回收真空泵22将轮毂外腔13内的示踪气体抽入回收气囊23,回收的示踪气体经压缩机24压缩后进入混合气罐10内，完成示踪气体回收再利用。

在其它一些实施例中，开启充示踪气体阀门，充示踪气体至轮毂外腔压力为0.33MPa、0.34MPa、0.36Mpa、0.37Mpa或者0.38MPa，也均可以起到检漏的目的。

在其它一些实施例中，所述示踪气体中氢气的体积浓度可以为1%、2%、4%、5%等等，氢气的浓度越低，质谱仪的检漏时间相应的延长即可。

本实施例中的轮毂气密性检测系统和方法中氢气不会发生爆炸的危险，安全可靠，具有检测气体易获得，成本低廉，严格遵循检测原理，经过试验验证，具有与氦气同样的检测准确度特点。本实施例中的检测系统设计采用分流检测的方法，所谓分流检测，是指通过轮毂泄漏的示踪气体一部分抽入质谱仪，另一部分被真空泵抽走，采用这种方法的好处是可以减少氢气在钢管上的吸附，提高检测灵敏度，最大限度的利用质谱仪的检测能力，提高检测效率。

采用本发明轮毂气密性检测系统和方法，对1000只轮毂进行气密性检测，并且与氦气作示踪气体检漏系统对比，结果表明，1000只轮毂中99%以上的检测结果和氦气作示踪气体检漏系统检测结果误差在±2%以内，完全能够满足检测需要。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种轮毂气密性检测方法，其特征在于，采用氢气和氮气的混合气体作为示踪气体，其中氢气的体积浓度不高于5%，其余为氮气。

2.根据权利要求1中所述的一种轮毂气密性检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

打开内腔抽真空阀门，轮毂内腔抽真空至100Pa以下；打开外腔抽真空阀门，轮毂外腔抽真空至500Pa以下，关闭外腔抽真空阀门，开启充示踪气体阀门，充示踪气体至轮毂外腔压力为0.33-0.38MPa；

打开质谱仪检测阀门，可检测氢气的质谱仪开始检漏，检漏时间3-6秒；

关闭内腔抽真空阀门，内腔停止抽真空，判断轮毂的气密性是否满足合格要求，完成检漏操作。

3.根据权利要求2中所述的一种轮毂气密性检测方法，其特征在于，还包括步骤：完成检漏操作后，将轮毂外腔示踪气体回收再利用。

4.根据权利要求2中所述的一种轮毂气密性检测方法，其特征在于，轮毂的实际漏率小于3.2×10^-4mbar·l/s，轮毂的气密性满足合格要求。

5.根据权利要求2中所述的一种轮毂气密性检测方法，其特征在于，在检测前，先采用标准漏孔对检测系统进行校准，获得分流比。

6.一种轮毂气密性检测系统，其特征在于，包括标准漏孔、质谱仪检测阀门、可检测氢气的质谱仪、质谱仪前级泵、混合气罐、示踪气体阀门、内腔压力表、内腔抽真空阀门、内腔抽真空泵、外腔压力表、外腔抽真空阀门、外腔抽真空泵；所述标准漏孔安装在轮毂的气门孔上，所述可检测氢气的质谱仪通过所述标准漏孔连通轮毂内腔；在所述可检测氢气的质谱仪和所述标准漏孔之间的管道上设置有质谱仪检测阀门，所述可检测氢气的质谱仪连通所述质谱仪前级泵；

所述混合气罐中装有氢气和氮气的混合气体作为示踪气体，其中氢气的体积浓度不高于5%，其余为氮气；所述混合气罐连通轮毂外腔，所述混合气罐和所述轮毂外腔之间的管道上设置有示踪气体阀门；

所述内腔抽真空泵连通所述轮毂内腔，所述内腔抽真空泵和所述轮毂内腔之间的管道上设置有内腔抽真空阀门和内腔压力表；所述外腔抽真空泵连通所述轮毂外腔，所述外腔抽真空泵和所述轮毂外腔之间的管道上设置有外腔抽真空阀门和外腔压力表。

7.根据权利要求6中所述的一种轮毂气密性检测系统，其特征在于，还包括示踪气体回收单元，所述示踪气体回收单元包括回收管路阀门、回收真空泵、回收气囊、压缩机，所述回收真空泵连通所述轮毂外腔，所述回收真空泵和所述轮毂外腔之间的管道上设置有回收管路阀门；所述回收真空泵连通所述回收气囊，所述回收气囊连通所述压缩机，所述压缩机连通所述混合气罐。

8.根据权利要求6中所述的一种轮毂气密性检测系统，其特征在于，所述示踪气体中氢气的体积浓度为3%、4%或5%。

9.根据权利要求7中所述的一种轮毂气密性检测系统，其特征在于，所述示踪气体回收单元还包括除微量氧装置，所述除微量氧装置设置在所述回收气囊和所述压缩机之间。

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