CN111964851B - 一种浮空器阀门气密性检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及浮空器技术领域，提供一种浮空器阀门气密性检测系统和检测方法，所述检测系统包括供气装置、测试罐和气体体积测量装置；待测阀门安装在所述测试罐内将所述测试罐的内部分隔为高压腔和低压腔；所述高压腔设置有第一进气口，所述供气装置与所述第一进气口连通；所述供气装置用于向所述高压腔供气并使所述高压腔保持恒定的压力状态；所述低压腔设置有出气口，所述气体体积测量装置与所述出气口连通。本发明实施例提供浮空器阀门气密性检测系统实现了对浮空器阀门气密性的检测且能够定量、准确的测量浮空器阀门在特定压力环境下的气体泄露量。

Description

一种浮空器阀门气密性检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及浮空器技术领域，尤其涉及一种浮空器阀门气密性检测系统及检测方法。

背景技术

浮空器是以气球或飞艇为平台的轻于空气的航空器。气球是一种无动力的飞行器，通常按其结构形式和有无系留装置分为高空气球和系留气球两类；飞艇则是一种具有推进装置的浮空器，可以自主提供前进的动力。浮空器具有驻空时间长、升限高、定点能力强、飞行平稳安静以及载荷能力强等特点，成为很多特定领域的首选平台，在科学研究、军事和经济发展中具有重要作用。

浮空器的主要结构包括囊体、吊舱、尾翼等。浮空器的囊体包含有主气囊和副气囊，二者通过与囊体内部焊接在一起的隔膜进行分离。其中主气囊的作用主要为容纳浮升气体(如氦气等)，副气囊的作用为容纳压缩空气。通过增加或排出副气囊中的空气，来补偿主囊体气体体积的变化，以保持囊体压力恒定。这就要求浮空器主气囊安装有氦气的进气阀，同时为了安全考虑还应安装安全阀；副气囊安装有进气阀和排气阀，以实现空气的增加或排出。这些不同类型的阀门及配件都将安装在浮空器的囊体表面，并且隔绝囊体内部和外部，因此不可避免的会发生氦气泄露情况，影响整个浮空器囊体结构的气密性。氦气的流失主要有以下几方面的影响：对于系留气球来说，氦气的流失将会导致球体净浮力减小，从而引起系统抗风能力减弱，增加系统驻空时的风险；对于高空气球来说，氦气的流失将会导致系统浮力不足，无法达到预定的升空高度，影响预定指标的实现；对于飞艇来说，氦气的流失将会导致系统重量和浮力无法达到平衡，飞艇无法在固定高度实现长时间的驻空飞行；对于可重复使用的浮空器来讲，为了维持系统的的安全性和驻空能力，必须频繁补充氦气，从而提高了系统的运营成本。因此，阀门的气密性是浮空器的一项重要技术指标，它关系着浮空器安全、驻空时间以及使用的经济性。

传统的浮空器阀门气密性的检测方法主要有肥皂液法和直压法。肥皂液法是在气囊充气状态下，向气囊表面涂抹类肥皂水的检测溶液，漏气处会产生大量气泡，通过观察气泡即可判断气囊的漏气具体位置，但其难以定量的给出具体的泄漏量，并且难以检测到极其微小量的泄露，还存在安全隐患，检测效率低。直压法是将安装有阀门的浮空器囊体内部充满一定压力的氦气，静置24小时甚至是更长时间，将测得的囊体内部压力与初始状态内部压力进行比较，若压力下降，则认为存在泄露情况。但由于一天之中大气压和温度的变化对于囊体内部压力变化有较大影响，使得测量结果具有较大的误差，且不能确定具体的泄露位置。

发明内容

本发明实施例提供一种浮空器阀门气密性检测系统及检测方法，用以解决现有技术中无法定量且准确地测量浮空器阀门所造成的气体泄露量的问题，实现对浮空器阀门气密性的检测。

第一方面，本发明实施例提供一种浮空器阀门气密性检测系统，包括：供气装置、测试罐和气体体积测量装置；

待测阀门安装在所述测试罐内将所述测试罐的内部分隔为高压腔和低压腔；

所述高压腔设置有第一进气口，所述供气装置与所述第一进气口连通；所述供气装置用于向所述高压腔供气并使所述高压腔保持恒定的压力状态；

所述低压腔设置有出气口，所述气体体积测量装置与所述出气口连通。

可选的，沿所述测试罐的内壁周向设有裙边，所述待测阀门的顶圈与底圈夹设在囊体结构的相对两侧，所述囊体结构与所述裙边相连。

可选的，所述气体体积测量装置包括储液装置和量筒，所述储液装置上设置有第二进气口，所述第二进气口与所述低压腔的出气口连通，所述储液装置底部设置有出液口，所述出液口与所述量筒连通，所述量筒的顶部不高于储液装置的底部，所述量筒与所述储液装置连通的管路上设置有第一截止阀。

可选的，所述的浮空器阀门气密性检测系统还包括压控计算机，所述储液装置上设置有测压口，所述测压口通过第一引压管与所述压控计算机连接，所述压控计算机与所述第一截止阀通信连接。

可选的，所述低压腔上设置有出气引压口，所述出气引压口通过第二引压管与所述压控计算机连接。

可选的，所述第一量筒与所述第二量筒均为带盖的透明罐体，所述罐体的侧壁设有刻度，所述罐体上还设有与大气连通的透气孔。

可选的，所述供气装置与所述第一进气口的连通管路上设置有第二截止阀，所述第二截止阀根据所述高压腔内的压力打开或关闭。

可选的，所述高压腔和所述低压腔侧壁上均设置有排空阀。

第二方面，本发明实施例提供一种使用上述第一方面所述的浮空器阀门气密性检测系统的检测方法，包括：

将所述待测阀门安装到所述测试罐中，将所述测试罐内腔分隔为高压腔和低压腔；

所述供气装置通过所述第一进气口向所述测试罐供气，使所述高压腔内的压力保持在恒定的预设值；

所述待测阀门泄露的气体经由所述出气口排入所述气体体积测量装置，所述气体体积测量装置测量所述测试罐排出的气体体积。

本发明实施例提供的浮空器阀门气密性检测系统，通过将待测阀门安装到所述测试罐中，将所述测试罐分为高压腔和低压腔，通过所述供气装置向所述高压腔充气，并保持高压腔内的压力恒定，通过所述气体体积测量装置测得从所述测试罐排出的气体体积。从而获得浮空器因阀门所造成得气体泄露量，实现了对浮空器阀门气密性的检测且能够定量、准确的测量浮空器阀门在特定压力环境下的气体泄露量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例浮空器阀门气密性检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的测试罐的结构示意图；

图3为待测阀门与囊体结构的安装结构示意图；

图4为本发明实施例的储液装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、供气装置；2、测试罐；3、气体体积测量装置；4、待测阀门；5、囊体结构；6、压控计算机；7、第二截止阀；8、引压管；21、高压腔；22、低压腔；23、测试罐本体；24、顶盖；25、底板；211、第一进气口；221、出气口；231、裙边；212、进气引压口；222、出气引压口；31、储液装置；32、量筒；33、第一截止阀；311、第二进气口；312、出液口；313、压力表；314、测压口；321、进液口；322、透气孔；41、底圈；42、顶圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例浮空器阀门气密性检测系统的结构示意图，如图1所示，在本发明的一个实施例中，该浮空器阀门气密性检测系统包括：供气装置1、测试罐2和气体体积测量装置3；待测阀门4安装在测试罐2内，将测试罐2的内部分隔为高压腔21和低压腔22。高压腔21设置有第一进气口211，供气装置1与第一进气口211连通；供气装置1用于向高压腔21供气并使高压腔21保持恒定的压力状态。低压腔22设置有出气口221，气体体积测量装置3与出气口221连通。可选的，供气装置1与第一进气口211通过供气管路连接。

其中，供气装置1内存储有高压浮升气体，如氦气。供气装置1通过第一进气口211向高压腔21内充气，当高压腔21内压力达到设定值时，保持高压腔21内压力恒定直至检测结束。

图2为本发明实施例的测试罐2的结构示意图。如图2所示，测试罐2包括测试罐本体23、顶盖24和底板25，测试罐本体23的顶部和底部分别与顶盖24和底板25通过螺栓固定连接，从而在测试罐2内部形成一个密封的腔体。可选的，测试罐本体23为金属筒状结构。在检测之前，先将待测阀门4安装到测试罐本体23中，然后安装测试罐2的顶盖24和底板25。如图2所示，待测阀门4将测试罐2的内腔分隔为两个腔室，分别为高压腔21和低压腔22。测试过程中，如果有气体从高压腔21经待测阀门4泄露进入低压腔22，则会有气体从出气口221排出并进入气体体积测量装置3。通过气体体积测量装置3测得的气体体积，即得到待测阀门4的气体泄露量。本发明实施例所述的高压腔21内的气压相当于浮空器囊体内部气压，低压腔22内的气压相当于浮空器囊体外部气压。

本发明实施例中，待测阀门4安装到所述测试罐2后将测试罐2分为高压腔21和低压腔22，通过供气装置1向高压腔21充气，并保持高压腔21内的压力恒定。通过气体体积测量装置3测得从测试罐2排出的气体体积，从而获得浮空器因阀门所造成的气体泄露量，实现了对浮空器阀门气密性的检测，且能够定量的测量浮空器阀门在特定压力环境下的气体泄露量。另外，所述检测系统结构简单且具有良好的密封性。相比于传统检测系统，本发明实施例提供的检测系统并未使用过多的电子元器件，一方面降低了使用成本，另一方面也提高了系统的可靠性。

在本发明的一个实施例中，沿测试罐2的内壁周向设有裙边231，如图2所示，待测阀门4的顶圈42与底圈41夹设在囊体结构5的相对两侧，囊体结构5与裙边231相连。

图3为待测阀门4与囊体结构5的安装结构示意图。如图3所示，待测阀门4与囊体结构5安装时，囊体结构5位于待测阀门的底圈41和顶圈42之间，底圈41和顶圈42通过螺栓连接，将囊体结构5夹紧，实现阀门和囊体结构5的连接与密封。

具体地，测试罐2内部裙边231可以与测试罐2内壁焊接或与测试罐2本体23一体成型。囊体结构5是利用与浮空器囊体相同的材料制成的环形结构。待测阀门4在测试罐2内部安装时，首先将待测阀门4与环形结构的内圈连接，然后将环形结构的外圈与裙边231连接，连接方式均与待测阀门4和囊体结构5的实际安装方式相同，以便于尽可能精确的还原待测阀门4的工作场景，使测量结果更加准确。

本发明实施例可适用于不同规格的阀门的检测，只要其外径不超过测试罐2内部裙边231的内径，即可通过本发明实施例的浮空器阀门气密性检测系统进行检测，合理设置测试罐2内裙边231的内径大小就可以满足绝大部分浮空器阀门的检测需求。

在本发明的一个实施例中，气体体积测量装置3包括储液装置31和，储液装置31上设置有第二进气口311，第二进气口311与测试罐2的出气口221连通，储液装置31底部设置有出液口312，出液口312与量筒32连通，量筒32的顶部不高于储液装置31的底部，量筒32与储液装置31连通的管路上设置有第一截止阀33。

图4为本发明实施例的储液装置31的结构示意图，如图4所示，在本发明的一个实施例中，储液装置31包括罐体和上盖，罐体和上盖通过螺栓连接，形成一个密封腔体，内部注入测量用的液体。第二进气口311设置在上盖上，其作用是导入从测试罐2出气口221排出的气体。罐体上设置有出液口312，其中，出液口312位于罐体的底部。量筒32上设置有进液口321，优选的，进液口321位于量筒32的顶部。罐体的出液口312与量筒32的进液口321连通，从储液装置31内部排出的液体进入量筒32。优选的，罐体的出液口312与量筒32的进液口321通过液体管路连通。

具体的，检测开始时，第一截止阀33为关闭状态。在检测待测阀门4气密性的过程中，如果待测阀门4存在泄露，则低压腔22及储液装置31内部的气压会相对检测开始时的初始值升高，经过一段时间的检测后，打开第一截止阀33，储液装置31中的液体在压力作用下通过液体管路进入量筒32，当储液装置31内部气压再次回到初始压力时，关闭第一截止阀33。读取量筒32内的液体体积，即为待测阀门4在该检测时间段内泄露的气体体积。

本发明实施例通过量筒32中的液体的体积来衡量阀门泄露的气体的体积，更加直观；同时气体的泄漏量不经过压力和温度等参数进行折算，避免了大气环境变化和对这些参数的影响，从而引起测量数据的误差，使得结果更加精确。

在本发明一个实施例中，所述浮空器阀门气密性检测系统还包括压控计算机6，储液装置31上设置有测压口314，测压口314通过引压管8与压控计算机6连接，压控计算机6与第一截止阀33通信连接。

具体的，第一截止阀33为电磁控制阀且与压控计算机6通信连接，第一截止阀33为常闭状态。引压管8将储液装置31内部压力引入压控计算机6，由压控计算机6测得储液装置31内部压力。检测开始时，压控计算机6先测得储液装置31内的初始气压值。检测过程中根据测得的储液装置31内的气压值是否相对初始值升高，判断待测阀门4是否存在气体泄露。经过一段时间的检测后，若压控计算机6检测到储液装置31内部气压值相对初始值升高，则由压控计算机6控制第一截止阀33开启，使储液装置31内的气压得以释放。由压控计算机6实时测量储液装置31内的气压，直至测得的储液装置31内的气压下降到初始气压值，压控计算机6控制第一截止阀33关闭，此时储液装置31排出的液体体积即为该检测时间段内待测阀门4泄露的气体体积。

本发明实施例提供浮空器阀门气密性检测系统能够实现对储液装置31内部气压的实时监控，并根据储液装置31内部气压自动控制第一截止阀33的开启和关闭，使储液装置31准确排出与待测阀门4泄露的气体同等体积的液体，从而准确测得气体泄露量。

由于低压腔22和储液装置31内部腔体比较大，且低压腔22和储液装置31之间存在一段连通管路，因此对储液装置31进行排液操作时，低压腔22内的气压降相对储液装置31内的气压降存在延迟。由此，在本发明实施例中，低压腔22上设置有出气引压口222，出气引压口222也通过一引压管8与压控计算机6连接，以对低压腔22内部气压进行实时监控。检测开始时，压控计算机6先测得低压腔22内的初始气压值，此初始气压值应当与储液装置31内的初始气压值相等。储液装置31向量筒32排液过程中，当储液装置31与低压腔22内的气压均下降到初始气压状态时，才由压控计算机6控制第一截止阀33关闭，以保证低压腔22与储液装置31连通的气体空间的气压恢复到初始气压，提高检测的准确性。另外，在使用本发明实施例提供的气密性检测系统之前，需先对测试罐2的气密性进行测试。为实现对测试罐2的气密性测试，本发明实施例提供的技术方案利用出气引压口222与压控计算机6的连接，监控低压腔22内的气压变化。持续一段时间后，若测试罐2内的气压无变化，则表示测试罐2的密封性良好，若测试罐2内的气压发生了变化，则表示测试罐2的密封性不好，需要对测试罐2进行检查和维护或者更换测试罐。

另外，储液装置31上安装有压力表313，用于测量储液装置31内部的气压。借助压力表313能够直观的观察储液装置31内部的气压变化及瞬时气压值。另外，在储液装置31排液过程中，值守人员可以通过压力表313查看储液装置31内的压力变化趋势及瞬时气压。若发现压力表313显示的数据明显增大，则表明待测阀门4的密封性极差，此时值守人员可以直接手动打开第一截止阀33，中止测试。当然，当压控计算机6通过测压口314测得储液装置31内部的压力明显增大时，也可以由压控计算机6控制打开第一截止阀33以中止测试。

优选的，量筒32为带盖的透明罐体，罐体的侧壁设有刻度，罐体上还设有与大气连通的透气孔322。该透气孔322可以设置在盖上，也可以设置在量筒侧壁上。该透气孔322确保量筒内部与大气连通。

在本发明一个实施例中，供气装置1与第一进气口211的连通管路上设置有第二截止阀7，第二截止阀7根据高压腔内的压力打开或关闭。

具体的，高压腔21设置有进气引压口212，进气引压口212通过另一引压管8与压控计算机6连接，第二截止阀7为电磁控制阀且与压控计算机6通信连接。引压管8将高压腔21内部压力引入压控计算机6，由压控计算机6测得高压腔内部压力。在检测开始之前，先在压控计算机6内部设置高压腔21的压力控制范围，该压力控制范围为高压腔21的气压设定值。检测过程中，压控计算机6根据预先设定的高压腔21压力值与高压腔21内实时压力值的比较结果控制第二截止阀7的通断，确保高压腔21内的压力值与压控计算机6的预设压力值保持一致。具体的，如果检测到高压腔21内的气压小于设定值，则开启第二截止阀7，通过供气装置1向高压腔21内补充气体，直至高压腔21内的气压恢复到设定值时，关闭第二截止阀7，停止充气。如此，以使高压腔21内的气压保持恒定值。

本发明实施例提供的浮空器阀门气密性检测系统能够实现对高压腔21内部气压的实时监控，并根据高压腔21内部的实时气压控制第二截止阀7的开启和关闭，实现对高压腔21内部压力的自动检测和控制。

需要说明的是，本发明实施例中的进气引压口212、出气引压口222、测压口314分别通过独立的引压管8与压控计算机6连接。压控计算机6是具有压力数据采集功能的计算机，包括压力检测单元及数据处理采集单元，压力检测单元与电脑通信连接。其中，压力检测单元包括压力传感器。进气引压口212、出气引压口222和测压口314分别通过引压管8与三个不同的压力传感器连接，压力检测单元通过压力传感器测得高压腔21、低压腔22及储液装置31的内部压力，并将测得的压力值传输给PC软件端，通过软件端对所测得的高压腔21、低压腔22及储液装置31的内部压力值进行实时显示。同时压控计算机6分别根据测得的储液装置31和高压腔21内的压力值控制第一截止阀33和第二截止阀7的通断。

优选的，气体体积测量装置3与出气口221的连通管路上设置有第三截止阀。本实施例中的气密性检测系统在被投入正式使用之前，需先对测试罐2和气体体积测量装置3的气密性进行检测。而在对测试罐2和气体体积测量装置3进行气密性检测时，须关闭该第三截止阀。而在进行待测阀门4的气密性检测时，须打开该第三截止阀，使低压腔22与储液装置31内部连通。

在本发明的一个实施例中，高压腔21和低压腔22上均设置有排空阀。检测结束后，打开排空阀排出罐体内部的气体，待高压腔21内部压力消失后取出阀门，防止发生危险。

本发明实施例提供还提供一种使用上述实施例的浮空器阀门气密性检测系统的检测方法，包括：

将待测阀门4安装到测试罐2中，将测试罐2内腔分隔为高压腔21和低压腔22；

供气装置1通过第一进气口211向测试罐2进气，使高压腔21内的压力保持在恒定的预设值；

待测阀门4泄露的气体经由出气口221排入气体体积测量装置3，气体体积测量装置3测量测试罐2排出的气体体积。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种浮空器阀门气密性检测系统，其特征在于，包括：供气装置、测试罐、压控计算机和气体体积测量装置；

待测阀门安装在所述测试罐内将所述测试罐的内部分隔为高压腔和低压腔；

所述高压腔设置有第一进气口，所述供气装置与所述第一进气口连通；所述供气装置用于向所述高压腔供气并使所述高压腔保持恒定的压力状态；

所述低压腔设置有出气口，所述气体体积测量装置与所述出气口连通；

沿所述测试罐的内壁周向设有裙边，所述待测阀门的顶圈与底圈夹设在囊体结构的相对两侧，所述囊体结构与所述裙边相连；

所述供气装置与所述第一进气口的连通管路上设置有第二截止阀，所述第二截止阀根据高压腔内的压力打开或关闭，所述第二截止阀与所述压控计算机通信连接。

2.根据权利要求1所述的浮空器阀门气密性检测系统，其特征在于，所述气体体积测量装置包括储液装置和量筒，所述储液装置上设置有第二进气口，所述第二进气口与所述低压腔的出气口连通，所述储液装置底部设置有出液口，所述出液口与所述量筒连通，所述量筒的顶部不高于储液装置的底部，所述量筒与所述储液装置连通的管路上设置有第一截止阀。

3.根据权利要求2所述的浮空器阀门气密性检测系统，其特征在于，所述储液装置上设置有测压口，所述测压口通过第一引压管与所述压控计算机连接，所述压控计算机与所述第一截止阀通信连接。

4.根据权利要求3所述的浮空器阀门气密性检测系统，其特征在于，所述低压腔上设置有出气引压口，所述出气引压口通过第二引压管与所述压控计算机连接。

5.根据权利要求2所述的浮空器阀门气密性检测系统，其特征在于，所述量筒为带盖的透明罐体，所述罐体的侧壁设有刻度，所述罐体上还设有与大气连通的透气孔。

6.根据权利要求1所述的浮空器阀门气密性检测系统，其特征在于，所述高压腔和所述低压腔的侧壁上均设置有排空阀。

7.一种使用如权利要求1-6任一项所述的浮空器阀门气密性检测系统的检测方法，其特征在于，包括：

将所述待测阀门安装到所述测试罐中，将所述测试罐内腔分隔为高压腔和低压腔；

所述供气装置通过所述第一进气口向所述测试罐供气，使所述高压腔内的压力保持在恒定的预设值；

所述待测阀门泄露的气体经由所述出气口排入所述气体体积测量装置，所述气体体积测量装置测量所述测试罐排出的气体体积。

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