CN112326136B - 一种基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统 - Google Patents

Abstract

一种基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，包括带有压盖的高压腔，测密封件位于压盖外壁与高压腔之间，待测密封件和高压腔之间的泄漏通道通过开在压盖上的气孔连通气管，气管的末端连接水池；氢气进气口一连接高压腔且在连接管路上设置有用于氢气增压的增压处理模块，卸荷口一和氮气进气口一连接高压腔且在连接管路上设置有用于高压腔内氮气置换与测试气体卸荷的氮气置换与卸荷模块。本发明利用氮气置换与卸荷模块实现高压腔内可控时间的氮气置换，并在氮气置换后自动卸荷，保证了氢气密封检测前测试系统的安全性。并可对增压气体冷却处理，在系统增压结束后由额外的空气源对增压通路部件进行逐步冷却处理，保护测试系统，延长使用寿命。

Description

一种基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统

技术领域

本发明属于高压气体密封技术领域，特别涉及一种基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统。

背景技术

过度依赖化石燃料造成的能源资源短缺和环境恶化是世界各国面临的严重而紧迫的问题，世界各国均在积极推进清洁、环保、高效能源的开发。氢能以其来源多种多样、能量转化率高、无污染、零排放、可储存、可再生等优点，成为极具发展前景的二次能源，利用氢能作为下一代能源载体有望解决能源供应、安全、清洁的关键问题。鉴于此，世界各国都在加紧规划和发展氢能，致力于氢能领域关键技术的攻关和氢能产品商业应用的开发。

氢能产品的氢气补给需要通过加氢站实现。加氢站主要利用储氢容器和氢能产品间的压力差进行氢气加注，因此加氢站储氢容器的压力应当高于氢能产品的储氢系统压力。而目前一些氢能产品，如氢燃料电池汽车储氢压力最高可达70MPa，为进一步提高储氢系统单位体积氢气能量密度，提升氢燃料电池汽车的单次行驶里程，增大加氢站储氢容器的储氢压力、发展更高压力下的储氢技术将成为未来发展的一大趋势。而密封部件是加氢站储氢容器不可缺少的重要组成部分，受储氢介质压力高、环境温度波动等因素影响，密封部件往往又是最薄弱环节，一旦密封部件失效，将造成火灾甚至爆炸等无法估量的严重后果。因此，有必要对高压氢气密封部件进行研究。

高压氢气密封部件的研究涉及材料性能劣化分析、产品密封性能检测等方面，需要构建能真实反映密封件或密封材料在高压氢环境服役工况的测试系统，来检测和评价高压氢气系统中的密封材料，是确保高压储氢容器长期安全、可靠运行的关键。进一步地，考虑高压储氢介质压力高、储存氢气易燃易爆的特点，测试系统需有辅助的安全保护设计。而目前国内已有的测试系统不够完善，未充分考虑高压氢环境服役工况下安全保护用辅助模块的设计。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，可以在高压氢环境服役工况下通过辅助模块的使用起到安全保护的功能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，包括带有压盖3的高压腔7，测密封件2位于压盖3外壁与高压腔7之间，其特征在于，所述待测密封件2和高压腔7之间的泄漏通道通过开在压盖3上的气孔连通气管4，气管4的末端连接水池5；氢气进气口一10连接所述高压腔7且在连接管路上设置有用于氢气增压的增压处理模块9，卸荷口一11和氮气进气口一12连接所述高压腔7且在连接管路上设置有用于高压腔7内氮气置换与测试气体卸荷的氮气置换与卸荷模块13。

所述水池5上方设置摄像头6，所述气管4用于将高压腔7产生的泄漏气体引入水池5，所述摄像头6记录高压腔7气体的泄漏情况，采用气泡计数法，通过单位时间内泄漏气体产生的气泡数量及大小计算泄漏量。

所述氮气置换与卸荷模块13包括：

进气通路，自氮气进气口二13014至出气/进气口1306，通路上依次设置气控阀A①1301、过滤器1302和气控阀Ⅰ1305，其中氮气进气口二13014连接所述氮气进气口一12；

卸荷通路，自卸荷口二13010至出气/进气口1306，通路上设置有并联的手控阀一1309和气控阀Ⅱ1308，其中卸荷口二13010连接所述卸荷口一11；

气控通路，自压缩空气进气口一13013起，通路上依次设置气控阀A②13011、单向节流阀一1303和气容一1304，通路在气容一1304之后分别连接至气控阀Ⅰ1305和气控阀Ⅱ1308；

所述气控阀A①1301、气控阀A②13011由空气控源A13015控制，所述气控阀Ⅱ1308由空气控源B1307控制。

所述氮气置换与卸荷模块13使用时，保持接通空气控源A13015，气控阀A①1301、气控阀A②13011同时换向，氮气置换与卸荷模块进气通路和氮气置换与卸荷模块气控通路同时开启；氮气由氮气进气口二13014经出气/进气口1306通入高压腔7内；同时空气源由压缩空气进气口一13013经单向节流阀一1303内节流阀向气容一1304缓慢充气；经一段时间t₁后，气容一1304内压力升高到预定值，使气控阀Ⅰ1305、气控阀Ⅱ1308同时换向；氮气置换与卸荷模块进气通路关闭，氮气置换与卸荷模块卸荷通路开启，高压腔7内氮气经出气/进气口1306流入卸荷口二13010进行卸荷；当压力表8检测反馈出的氮气置换与卸荷模块卸荷通路压力为零时，断开空气控源A13015，使气控阀A①1301、气控阀A②13011同时复位，气容一1304中的空气源、气控阀Ⅰ1305和气控阀Ⅱ1308的控制空气源经单向节流阀一1303内单向阀、消声器13012迅速排出，气控阀Ⅰ1305和气控阀Ⅱ1308同时复位，从而实现高压腔7腔内可控时间的氮气置换，以及氮气置换后的自动卸荷。

所述氮气置换与卸荷模块13氮气通入高压腔7内的总时长为气容一1304充气时间t₁，气容一1304充气时间t₁由气容一1304容积和单向节流阀一1303内节流阀节流口过流面积共同决定。

所述增压处理模块9包括：

气控增压通路，包括气控增压泵9015，压缩空气进气口二9019连接气控增压泵9015的入口一并在连接管路上设置有单向阀一901，氢气进气口二9018连接气控增压泵9015的入口二并在连接管路上设置有气控阀C①9017和单向阀二9016，气控增压泵9015的出口二通过氢气出气管9010连接氢气出气口909并在连接管路上设置有单向阀三9014和气控阀C②908，气控增压泵9015的出口一连接单向阀四902，其中氢气进气口二9018连接所述氢气进气口一10；

气体冷却与排放处理通路，包括冷却箱903，氢气出气管9010从所述冷却箱903经过，所述冷却箱903的左上口连接气控阀D905，右上口连接单向节流阀二906、气容二907，左下口通过并联的气控阀E9011和手控阀二9013连接卸荷口三9012，其中卸荷口三9012连接所述卸荷口一11；

所述气控阀C①9017、气控阀C②908由空气控源C9020控制。

所述增压处理模块9使用时，保持接通空气控源C9020，气控阀C①9017、气控阀C②908、气控阀D905换向，气控增压通路开启；通过气控增压泵9015对氢气进气口二9018通入的氢气进行增压，氢气进气口二9018压力为P₁，氢气出气口909压力为P₂；同时空气源由压缩空气进气口二9019经单向节流阀二906内单向阀向气容二907快速充气，气容二907内压力快速升高到预定值，使气控阀E9011换向，气体冷却与排放处理通路开启，压缩用空气源不断在冷却箱903内循环后流入卸荷口三9012排出；压缩用空气源不断在冷却箱903内流动，对氢气出气管9010内增压后的氢气进行冷却处理，冷却箱903内氢气出气管9010加工成螺旋状，增加了冷却处理面积，从而有效地降低出气温度，有利于保护增压处理模块9和相关管路及阀件，间接地保护测试系统；测试结束后，断开空气控源C9020，使气控阀C①9017、气控阀C②908、气控阀D905复位，气控阀E9011的控制空气源经单向节流阀二906内节流阀、消声器904排出，气控阀E9011复位，气容二907中的空气源经单向节流阀二906内节流阀、消声器904缓慢排出，经一段时间t₃后排空，从而使测试系统在增压结束后由额外的空气源对氢气增压通路部件进行逐步冷却处理。

所述气容二907中空气源经单向节流阀二906内节流阀、消声器904排出的总时间t₃由气容二907容积和单向节流阀二906内节流阀节流口过流面积共同决定。

所述气控阀A②13011连接消声器13012，所述气控阀D905连接消声器904，所述过滤器1302过滤精度≤0.01μm。

所述出气/进气口1306和出气口909连接高压腔7且在连接管路上设置有压力表8。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、增设了氮气置换与卸荷模块13，通过气控阀A①1301、气控阀A②13011、单向节流阀一1303、气容一1304、气控阀Ⅰ1305、气控阀Ⅱ1308的使用，实现高压腔7腔内可控时间的氮气置换，并在氮气置换后自动卸荷，保证了氢气密封检测前测试系统的安全性。

2、对于增压处理模块9，设置了气体冷却与排放处理通路，通过冷却箱、消声器、气控阀、单向节流阀、气容、卸荷口、手控阀的使用，实现对氮气置换与卸荷模块增压气体的冷却处理，并在整体系统增压结束后由额外的空气源对增压通路部件进行逐步冷却处理，起到保护测试系统、延长使用寿命的作用。

附图说明

图1为本发明总体控制线路部分示意图。

图2为氮气置换与卸荷模块控制线路示意图。

图3为增压处理模块控制线路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明一种基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，包括高压腔7及其压盖3，压盖3和高压腔7通过螺栓连接件1进行连接，测密封件2位于压盖3外壁与高压腔7之间。待测密封件2和高压腔7之间的泄漏通道通过开在压盖3上的气孔连通气管4，气管4最终连通至水池5，水池5上方设置摄像头6。气管4用于将高压腔7产生的泄漏气体引入水池5，摄像头6记录高压腔7气体的泄漏情况，采用气泡计数法，通过单位时间内泄漏气体产生的气泡数量及大小计算泄漏量。

氢气进气口一10连接高压腔7且在连接管路上设置有用于氢气增压的增压处理模块9，卸荷口一11和氮气进气口一12连接高压腔7且在连接管路上设置有用于高压腔7内氮气置换与测试气体卸荷的氮气置换与卸荷模块13。

本发明待测密封件2不局限于橡胶材料，也可以为金属材料、非金属材料等特征尺寸满足密封槽结构的密封件。进一步地，还可将橡胶材料、金属材料、非金属材料等置于高压腔7内，研究不同压力、压力循环、保压时间下材料的性能劣化规律。

参照图2，氮气置换与卸荷模块13包括：

进气通路，自氮气进气口二13014至出气/进气口1306，通路上依次设置气控阀A①1301、过滤器1302和气控阀Ⅰ1305，其中氮气进气口二13014连接氮气进气口一12；

卸荷通路，自卸荷口二13010至出气/进气口1306，通路上设置有并联的手控阀一1309和气控阀Ⅱ1308，其中卸荷口二13010连接卸荷口一11；

气控通路，自压缩空气进气口一13013起，通路上依次设置气控阀A②13011、单向节流阀一1303和气容一1304，通路在气容一1304之后分别连接至气控阀Ⅰ1305和气控阀Ⅱ1308；

气控阀A①1301、气控阀A②13011由空气控源A13015控制，气控阀Ⅱ1308由空气控源B1307控制。

其中气控阀A②13011连接消声器13012，出气/进气口1306连接高压腔7且在连接管路上设置有压力表8，压力表8用于压力检测、压力反馈和超压/欠压报警。

过滤器1302用于氮气的超高精过滤，主要用来过滤可能侵入高压腔7、各类气控阀件等的污染物，为其提供清洁的气源，避免高压腔7受到划伤，并保证执行端的动作响应。过滤器1302过滤精度≤0.01μm。气控阀A①1301、气控阀A②13011、气控阀Ⅰ1305、气控阀Ⅱ1308用于使阀体相连的各通道之间实现接通或断开来改变气体流动方向。单向节流阀一1303用于控制气体流动方向或气体流量。手控阀一1309用于气控阀Ⅱ1308无法动作下的手动卸荷。消声器13012用于降低排气速度和功率，达到降低噪声的目的。气容一1304用于储存和释放气体。空气控源A13015用于控制气控阀A①1301、气控阀A②13011的换向和复位。空气控源B1307用于控制气控阀Ⅱ1308的换向和复位。压缩空气进气口一13013用于提供压缩空气。

氮气置换与卸荷模块13使用时，保持接通空气控源A13015，气控阀A①1301、气控阀A②13011同时换向，进气通路和气控通路同时开启；氮气由氮气进气口二13014经出气/进气口1306通入高压腔7内；同时空气源由压缩空气进气口一13013经单向节流阀一1303内节流阀向气容一1304缓慢充气；经一段时间t₁后，气容一1304内压力升高到预定值后，使气控阀Ⅰ1305、气控阀Ⅱ1308同时换向；进气通路关闭，卸荷通路开启，高压腔7内氮气经出气/进气口1306流入卸荷口二13010进行卸荷；当压力表8检测反馈出的卸荷通路压力为零时，断开空气控源A13015，使气控阀A①1301、气控阀A②13011同时复位，气容一1304中的空气源、气控阀Ⅰ1305和气控阀Ⅱ1308的控制空气源经单向节流阀一1303内单向阀、消声器13012迅速排出，气控阀Ⅰ1305和气控阀Ⅱ1308同时复位，从而实现高压腔7腔内可控时间的氮气置换，以及氮气置换后的自动卸荷，保证了氢气密封检测前测试系统的安全性。

氮气置换与卸荷模块13氮气通入高压腔7内的总时长为气容一1304充气时间t₁，气容一1304充气时间t₁由气容一1304容积和单向节流阀一1303内节流阀节流口过流面积共同决定。选型时，根据氮气进气压力和高压腔7内部容积计算出氮气充满高压腔7的时间t₂，出于安全考虑，另t₁时间比t₂时间短5～10s，再根据t₁选择相匹配的气容一1304和单向节流阀一1303内节流阀。进一步地，可在测试系统密封性能测试开始前循环2～3次的氮气置换操作。

参照图3，增压处理模块99包括：

气控增压通路，包括气控增压泵9015，压缩空气进气口二9019连接气控增压泵9015的入口一并在连接管路上设置有单向阀一901，氢气进气口二9018连接气控增压泵9015的入口二并在连接管路上设置有气控阀C①9017和单向阀二9016，气控增压泵9015的出口二通过氢气出气管9010连接氢气出气口909并在连接管路上设置有单向阀三9014和气控阀C②908，气控增压泵9015的出口一连接单向阀四902，其中氢气进气口二9018连接氢气进气口一10；

气体冷却与排放处理通路，包括冷却箱903，氢气出气管9010从冷却箱903经过，冷却箱903的左上口连接气控阀D905，右上口连接单向节流阀二906、气容二907，左下口通过并联的气控阀E9011和手控阀二9013连接卸荷口三9012，其中卸荷口三9012连接卸荷口一11；气控阀D905连接消声器904，出气口909连接高压腔7；

气控阀C①9017、气控阀C②908由空气控源C9020控制。

单向阀一901、单向阀四902、单向阀三9014、单向阀二9016用于控制气体流动方向，防止气体回流。气控阀C①9017、气控阀C②908、气控阀D905、气控阀E9011用于使阀体相连的各通道之间实现接通或断开来改变气体流动方向。消声器904用于降低排气速度和功率，达到降低噪声的目的。单向节流阀二906用于控制气体流动方向或气体流量。气容二907用于储存和释放气体。手控阀二9013用于气控阀E9011无法动作下的手动卸荷。冷却箱903用于提供冷却气体流动环境。氢气出气管9010用于氢气的排放。冷却箱903内氢气出气管9010加工成螺旋状。气控增压泵9015采用压缩空气进行增压。空气控源C9020用于控制气控阀C①9017、气控阀C②908、气控阀D905的换向和复位。压缩空气进气口二9019用于提供压缩空气。

增压处理模块9使用时，保持接通空气控源C9020，气控阀C①9017、气控阀C②908、气控阀D905换向，气控增压通路开启；通过气控增压泵9015对氢气进气口二9018通入的氢气进行增压，氢气进气口二9018压力为P₁，氢气出气口909压力为P₂；同时空气源由压缩空气进气口二9019经单向节流阀二906内单向阀向气容二907快速充气，气容二907内压力快速升高到预定值后，使气控阀E9011换向，气体冷却与排放处理通路开启，压缩用空气源不断在冷却箱903内循环后流入卸荷口三9012排出；压缩用空气源不断在冷却箱903内流动，对氢气出气管9010内增压后的氢气进行冷却处理，冷却箱903内氢气出气管9010加工成螺旋状，增加了冷却处理面积，从而有效地降低出气温度，有利于保护增压处理模块9和相关管路及阀件，间接地保护测试系统；测试结束后，断开空气控源C9020，使气控阀C①9017、气控阀C②908、气控阀D905复位，气控阀E9011的控制空气源经单向节流阀二906内节流阀、消声器904排出，气控阀E9011复位，气容二907中的空气源经单向节流阀二906内节流阀、消声器904缓慢排出，经一段时间t₃后排空，从而使测试系统在增压结束后由额外的空气源对氢气增压通路部件进行逐步冷却处理，起到保护测试系统、延长使用寿命的作用。

气容二907中空气源经单向节流阀二906内节流阀、消声器904排出的总时间t₃由气容二907容积和单向节流阀二906内节流阀节流口过流面积共同决定。总时间t₃可根据需求进行设定，再根据t₃选择相匹配的气容二907和单向节流阀二906内节流阀。

本发明的工作原理为：

增设了氮气置换与卸荷模块13，通过气控阀A①1301、气控阀A②13011、单向节流阀一1303、气容一1304、气控阀Ⅰ1305、气控阀Ⅱ1308的使用，实现高压腔7腔内可控时间的氮气置换，并在氮气置换后自动卸荷，保证了氢气密封检测前测试系统的安全性。对于增压处理模块9，设置了气体冷却与排放处理通路，通过冷却箱、消声器、气控阀、单向节流阀、气容、卸荷口、手控阀的使用，实现对氮气置换与卸荷模块增压气体的冷却处理，并在整体系统增压结束后由额外的空气源对增压通路部件进行逐步冷却处理，起到保护测试系统、延长使用寿命的作用。

本发明的工作流程为：

步骤一，装配与检查。安装待测密封件2与放置性能劣化规律研究用材料于高压腔7内后，检查测试系统各部件的连接。

步骤二，氮气置换。保持接通空气控源A13015，使气控阀A①1301、气控阀A②13011同时换向；当压力表8检测反馈出的氮气置换与卸荷模块卸荷通路压力为零时，断开空气控源A13015，气控阀A①1301、气控阀A②13011同时复位；循环2～3次以上操作后，使空气控源A13015保持断开状态。

步骤三，气体增压。保持接通空气控源C9020，使气控阀C①9017、气控阀C②908、气控阀D905换向；实现高压腔7内测试气体测试压力(140MPa及以上)的构建，构建终压力由压力表8控制；压力表8测试到高压腔7内测试压力达到设定值后，断开空气控源C9020，使气控阀C①9017、气控阀C②908、气控阀D905复位。

步骤四，保压测试。接步骤三，保压时间可根据需求进行设定；此时待测密封件2密封情况由摄像头6根据水池5内泄漏气体产生的气泡数量及大小计算出的泄漏量进行判断。

步骤五，压力循环测试。接步骤三，接通空气控源B1307，使气控阀Ⅱ1308换向，高压腔7内测试气体经卸荷口二13010流入卸荷口10进行卸荷；当压力表8检测反馈出的测试系统卸荷通路压力为零时，断开空气控源B1307，气控阀Ⅱ1308复位。

重复步骤三和步骤五实现压力循环，压力循环次数可根据需求进行设定；此时待测密封件2密封情况由摄像头6根据水池5内泄漏气体产生的气泡数量及大小计算出的泄漏量进行判断。

步骤六，系统卸荷。保压测试和压力循环测试结束后，接通空气控源B1307，使气控阀Ⅱ1308换向，高压腔7内测试气体经卸荷口二13010流入卸荷口10进行卸荷；当压力表8检测反馈出的测试系统卸荷通路压力为零时，断开空气控源B1307，气控阀Ⅱ1308复位。

步骤七，系统关闭。确认压力表8检测反馈出压力为“零”；确认手控阀一1309为关闭状态；确认空气控源A13015、空气控源B1307、空气控源C9020为断开状态；关闭测试系统的总电源。

步骤八，性能测试。取出待测密封件2和高压腔7内性能劣化规律研究用材料，通过力学性能测试、化学结构分析、微观形貌观察等方式研究不同压力、保压时间下材料的性能劣化规律。

本发明测试系统用模块、摄像头、空气控源通断、压力表、气控阀等均反馈到远程计算机，并可通过远程计算机实现远程操作。

本发明测试系统内所有零部件防爆等级(140MPa及以上)均满足高压要求。

本发明测试系统内所有零部件压力等级均高于所在区域的气体使用压力值，并有一定安全系数，可以保证不存在超压危险。

本发明测试系统内所有零部件在正常工作期间都处于地电位，与接地柱间的电阻值<10Ω。

本发明测试的高压气体不限于氢气，也可以为氮气、氦气、空气等气体。

Claims (9)

1.一种基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，包括带有压盖（3）的高压腔（7），待测密封件（2）位于压盖（3）外壁与高压腔（7）之间，所述待测密封件（2）和高压腔（7）之间的泄漏通道通过开在压盖（3）上的气孔连通气管（4），气管（4）的末端连接水池（5）；氢气进气口一（10）连接所述高压腔（7）且在连接管路上设置有用于氢气增压的增压处理模块（9），卸荷口一（11）和氮气进气口一（12）连接所述高压腔（7）且在连接管路上设置有用于高压腔（7）内氮气置换与测试气体卸荷的氮气置换与卸荷模块（13），其特征在于，所述氮气置换与卸荷模块（13）包括：

进气通路，自氮气进气口二（13014）至出气/进气口（1306），通路上依次设置气控阀A①（1301）、过滤器（1302）和气控阀Ⅰ（1305），其中氮气进气口二（13014）连接所述氮气进气口一（12）；

卸荷通路，自卸荷口二（13010）至出气/进气口（1306），通路上设置有并联的手控阀一（1309）和气控阀Ⅱ（1308），其中卸荷口二（13010）连接所述卸荷口一（11）；

气控通路，自压缩空气进气口一（13013）起，通路上依次设置气控阀A②（13011）、单向节流阀一（1303）和气容一（1304），通路在气容一（1304）之后分别连接至气控阀Ⅰ（1305）和气控阀Ⅱ（1308）；

所述气控阀A①（1301）、气控阀A②（13011）由空气控源A（13015）控制，所述气控阀Ⅱ（1308）由空气控源B（1307）控制。

2.根据权利要求1所述基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，其特征在于，所述水池（5）上方设置摄像头（6），所述气管（4）用于将高压腔（7）产生的泄漏气体引入水池（5），所述摄像头（6）记录高压腔（7）气体的泄漏情况，采用气泡计数法，通过单位时间内泄漏气体产生的气泡数量及大小计算泄漏量。

3.根据权利要求1所述基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，其特征在于，所述氮气置换与卸荷模块（13）使用时，保持接通空气控源A（13015），气控阀A①（1301）、气控阀A②（13011）同时换向，进气通路和气控通路同时开启；氮气由氮气进气口二（13014）经出气/进气口（1306）通入高压腔（7）内；同时空气源由压缩空气进气口一（13013）经单向节流阀一（1303）内节流阀向气容一（1304）缓慢充气；经一段时间t₁后，气容一（1304）内压力升高到预定值，使气控阀Ⅰ（1305）、气控阀Ⅱ（1308）同时换向；进气通路关闭，卸荷通路开启，高压腔（7）内氮气经出气/进气口（1306）流入卸荷口二（13010）进行卸荷；当压力表（8）检测反馈出的卸荷通路压力为零时，断开空气控源A（13015），使气控阀A①（1301）、气控阀A②（13011）同时复位，气容一（1304）中的空气源、气控阀Ⅰ（1305）和气控阀Ⅱ（1308）的控制空气源经单向节流阀一（1303）内单向阀、消声器二（13012）迅速排出，气控阀Ⅰ（1305）和气控阀Ⅱ（1308）同时复位，从而实现高压腔（7）腔内可控时间的氮气置换，以及氮气置换后的自动卸荷。

4.根据权利要求3所述基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，其特征在于，所述氮气置换与卸荷模块（13）氮气通入高压腔（7）内的总时长为气容一（1304）充气时间t₁，气容一（1304）充气时间t₁由气容一（1304）容积和单向节流阀一（1303）内节流阀节流口过流面积共同决定。

5.根据权利要求1所述基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，其特征在于，所述增压处理模块（9）包括：

气控增压通路，包括气控增压泵（9015），压缩空气进气口二（9019）连接气控增压泵（9015）的入口一并在连接管路上设置有单向阀一（901），氢气进气口二（9018）连接气控增压泵（9015）的入口二并在连接管路上设置有气控阀C①（9017）和单向阀二（9016），气控增压泵（9015）的出口二通过氢气出气管（9010）连接氢气出气口（909）并在连接管路上设置有单向阀三（9014）和气控阀C②（908），气控增压泵（9015）的出口一连接单向阀四（902），其中氢气进气口二（9018）连接所述氢气进气口一（10）；

气体冷却与排放处理通路，包括冷却箱（903），氢气出气管（9010）从所述冷却箱（903）经过，所述冷却箱（903）的左上口连接气控阀D（905），右上口连接单向节流阀二（906）、气容二（907），左下口通过并联的气控阀E（9011）和手控阀二（9013）连接卸荷口三（9012），其中卸荷口三（9012）连接所述卸荷口一（11）；

所述气控阀C①（9017）、气控阀C②（908）由空气控源C（9020）控制。

6.根据权利要求5所述基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，其特征在于，所述增压处理模块（9）使用时，保持接通空气控源C（9020），气控阀C①（9017）、气控阀C②（908）、气控阀D（905）换向，气控增压通路开启；通过气控增压泵（9015）对氢气进气口二（9018）通入的氢气进行增压，氢气进气口二（9018）压力为P₁，氢气出气口（909）压力为P₂；同时空气源由压缩空气进气口二（9019）经单向节流阀二（906）内单向阀向气容二（907）快速充气，气容二（907）内压力快速升高到预定值，使气控阀E（9011）换向，气体冷却与排放处理通路开启，压缩用空气源不断在冷却箱（903）内循环后流入卸荷口三（9012）排出；压缩用空气源不断在冷却箱（903）内流动，对氢气出气管（9010）内增压后的氢气进行冷却处理，冷却箱（903）内氢气出气管（9010）加工成螺旋状，增加了冷却处理面积，从而有效地降低出气温度，有利于保护增压处理模块（9）和相关管路及阀件，间接地保护测试系统；测试结束后，断开空气控源C（9020），使气控阀C①（9017）、气控阀C②（908）、气控阀D（905）复位，气控阀E（9011）的控制空气源经单向节流阀二（906）内节流阀、消声器一（904）排出，气控阀E（9011）复位，气容二（907）中的空气源经单向节流阀二（906）内节流阀、消声器一（904）缓慢排出，经一段时间t₃后排空，从而使测试系统在增压结束后由额外的空气源对氢气增压通路部件进行逐步冷却处理。

7.根据权利要求6所述基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，其特征在于，所述气容二（907）中空气源经单向节流阀二（906）内节流阀、消声器一（904）排出的总时间t₃由气容二（907）容积和单向节流阀二（906）内节流阀节流口过流面积共同决定。

8.根据权利要求5所述基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，其特征在于，所述气控阀A②（13011）连接消声器二（13012），所述气控阀D（905）连接消声器一（904），所述过滤器（1302）过滤精度≤0.01μm。

9.根据权利要求1所述基于氮气置换的高压气体密封检测用测试系统，其特征在于，所述出气/进气口（1306）和氢气出气口（909）连接高压腔（7）且在连接管路上设置有压力表（8）。

Images