CN113483966A - 一种氦质谱检漏系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氦质谱检漏系统，包括高压氦气瓶、压力表、温度监测仪、试验工装、试验产品和氦质谱检漏仪，在试验工装的氦气进口处接入高压氦气瓶，试验产品置于试验工装中，试验工装出口处连接氦质谱检漏仪测试试验产品的真空漏率；通过调节高压氦气瓶开关来改变密封压力，压力表实时测量压力值；通过改变试验工装进口氦气源压力获得电连接器在不同工作压力情况下的密封漏率；温度监测仪实时监测试验产品的试验环境温度，将氦质谱检漏系统分别在293K常温、77K低温温区和550K高温温区下进行氦质谱检漏测试，从而获得电连接器在常温、低温、高温下的密封性能。本发明可同时满足常温,低温温区和高温温区氦质谱检漏试验要求。

Description

一种氦质谱检漏系统
技术领域
本发明涉及一种氦质谱检漏系统，属于检漏技术领域，用于电连接器在常温(293K)、低温温区(77K)以及高温温区(550K)下的氦质谱检漏试验。
背景技术
电连接器担负着控制系统的电能传输、信号控制和传递的任务。卫星、航天飞机和运载火箭需要长时间在真空环境中运行，且新一代运载火箭舱段存在高低温环境宽、交变严酷的要求，因而其对电连接器的密封性能有较高的要求。为了验证电连接器在高低温环境的适应性，必须对其密封性能进行测试。
现有的电连接器高低温密封性能试验工装种类繁多，针对高温环境和低温环境有多套工装，通用性较低。在密封性能测试过程中无法实时监测产品试验温度，仅靠延长试验时间来保证产品的保温时间，试验效率低。
现有的试验工装结构往往需利用电连接器的接口螺纹，在试验过程中容易对螺纹表面镀层造成磕碰及划伤，导致产品的外观不合格。且目前常用的高温环境试验工装中采用了特制的金属骨架密封圈，成本较高、使用不方便且寿命短。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种氦质谱检漏系统，可同时满足常温(293K),低温温区(77K)和高温温区(550K)氦质谱检漏试验要求，试验工装的上盖组件及下盖组件之间采用定位销导向及定位、锁紧采用了快卸螺栓结构，密封可靠、装卸方便，提高了试验工装的装配效率、缩短试验时间、提高试验效率。
本发明解决技术的方案是：
一种氦质谱检漏系统，包括高压氦气瓶、压力表、温度监测仪、试验工装、试验产品和氦质谱检漏仪，
在试验工装的氦气进口处接入高压氦气瓶，试验产品置于试验工装中，试验工装出口处连接氦质谱检漏仪测试试验产品的真空漏率；
通过调节高压氦气瓶开关来改变密封压力，压力表实时测量压力值；通过改变试验工装进口氦气源压力获得电连接器在不同工作压力情况下的密封漏率；温度监测仪实时监测试验产品的试验环境温度，将氦质谱检漏系统分别在293K常温、77K低温温区和550K高温温区下进行氦质谱检漏测试，从而获得电连接器在常温、低温、高温下的密封性能。
进一步的，试验工装包括试验工装下盖组件和试验工装上盖组件，验工装下盖组件包括定位销、试验工装下盖体、支撑轴、支撑块、衬套、弯式转接管；试验工装上盖组件包括直式连接管、温度传感器、O型密封圈、试验工装上盖体、衬套
进一步的，温度传感器与试验工装上盖体之间通过O型圈密封，包括测温段、螺纹连接段、六角螺母段、不锈钢波纹管段，每一段之间均固定连接。
进一步的，试验工装下盖组件的通孔对准工装支架的支撑柱，试验工装下盖组件的弯式转接管对准工装支架支撑环的缺口，从而将试验工装下盖组件放置在工装支架的支撑环上。
进一步的，试验产品居中放置在试验工装下盖组件中。
进一步的，工装上盖组件装配到工装下盖组件上，装配过程中将工装上盖组件体上相应的通孔依次穿过工装支架的支撑柱、工装下盖组件上的定位销。
进一步的，将快卸螺栓沿着支撑轴向上转，固定在试验工装下盖体、试验工装上盖体相应的U型槽中，并拧紧螺母完成试验工装的装配。
进一步的，支撑块均布于试验工装下盖体,快卸螺栓装配在支撑轴上，限位在两个支撑块之间。
进一步的，试验工装下盖体、试验工装上盖体均采用转接管与转接头连接，连接部位通过台阶限位。
进一步的，试验工装下盖体、试验工装上盖体均设计有一凸起结构。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明氦质谱检漏系统通用性高，试验工装结构简单、密封可靠、装卸方便，无须采用特制零件、降低成本，可同时满足常温(293K),低温温区(77K)和高温温区(550K)氦质谱检漏试验要求；
(2)本发明产品试验环境温度由温度监测仪实时显示，一旦产品试验环境温度达到试验要求时即可开始保温计时，提高试验效率、缩短试验时间、减少氦气浪费、降低试验成本；
(3)本发明对试验产品的保护性高，试验工装无须利用产品的接口螺纹，采用了耐高低温聚合物材料的衬套及密封垫片，有效地保护产品外观不受磕碰；
(4)本发明验工装的上盖组件及下盖组件之间采用定位销导向及定位、锁紧采用了快卸螺栓结构，密封可靠，提高了试验工装的装配效率、缩短试验时间、提高试验效率。
附图说明
图1氦质谱检漏系统原理图；
图2氦质谱检漏系统低温环境试验原理图；
图3氦质谱检漏系统高温环境试验原理图；
图4试验工装三维示意图；
图5试验工装二维示意图；
图6试验工装下盖组件三维示意图；
图7试验工装下盖组件二维示意图；
图中：转接头1、快卸螺栓2、螺母3、垫片4、定位销5、试验工装下盖体6、支撑轴7、支撑块8、衬套9、弯式转接管10；
图8试验工装下盖体示意图；
图9试验工装下盖体局部结构示意图；
图10支撑块示意图；
图11支撑轴示意图；
图12快卸螺栓装配示意图；
图13连接头示意图；
图14定位销示意图；
图15试验工装上盖组件三维示意图；
图16试验工装上盖组件二维示意图；
图中：转接头1、直式连接管22、温度传感器23、O型密封圈24、试验工装上盖体25、衬套26；
图17试验工装上盖体示意图；
图18温度传感器装配示意图；
图19温度传感器结构示意图；
图20工装支架三维示意图；
图21工装支架二维示意图；
图22试验工装装配步骤1示意图；
图23密封垫片示意图；
图24试验工装装配步骤2示意图；
图25试验工装装配步骤3示意图；
图26试验工装装配步骤3二维示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
如图1-26所示，一种氦质谱检漏系统，包括高压氦气瓶、压力表、温度监测仪、试验工装、试验产品和氦质谱检漏仪，
在试验工装的氦气进口处接入高压氦气瓶，试验产品置于试验工装中，试验工装出口处连接氦质谱检漏仪测试试验产品的真空漏率；
通过调节高压氦气瓶开关来改变密封压力，压力表实时测量压力值；通过改变试验工装进口氦气源压力获得电连接器在不同工作压力情况下的密封漏率；温度监测仪实时监测试验产品的试验环境温度，将氦质谱检漏系统分别在293K常温、77K低温温区和550K高温温区下进行氦质谱检漏测试，从而获得电连接器在常温、低温、高温下的密封性能。
图1为氦质谱检漏系统原理图，系统由高压氦气瓶、压力表、温度监测仪、试验工装、试验产品、氦质谱检漏仪等组成。在试验工装氦气进口处接入氦气源，工装出口处连接氦质谱检漏仪测试产品的真空漏率。通过调节高压氦气瓶开关来改变密封压力，压力值由压力表测量。通过改变试验工装进口氦气源压力获得电连接器在不同工作压力情况下的密封漏率；产品的试验环境温度由温度监测仪显示。将上述氦质谱检漏系统分别在常温(293K),低温温区(77K)和高温温区(550K)下进行氦质谱检漏测试，从而获得电连接器在常温、低温、高温下的密封性能。
其中氦质谱检漏系统在低温环境的试验原理如图2所示，将装配好产品的试验工装放入低温容器，往低温容器中充入液氮。氦质谱检漏系统在高温环境的试验原理如图3所示，将装配好产品的试验工装放入高温箱，通过调节高温箱的温度来控制产品的高温试验温度。
装配有产品的试验工装如图4所示，其二维示意图见图5。试验工装的转接头1通过转接不锈钢软管接入氦气源；温度传感器测试工装内部的试验温度，并将温度信号传输至温度监测仪；转接头2通过转接不锈钢软管连接氦质谱检漏仪。
试验工装由试验工装下盖组件、试验工装上盖组件、密封垫片等组成。
试验工装下盖组件如图6所示，其二维示意图见图7，由转接头、快卸螺栓、螺母、垫片、定位销、试验工装下盖体、支撑轴、支撑块、衬套、弯式转接管等组成。试验工装下盖体的结构如图8，在其圆周上均布有若干圆形通孔，用于工装支架的定位；圆周上均布有若干带螺纹结构的盲孔，用于装配定位销；圆周上还均布有若干U型槽，用于装配快卸螺栓。在其中心部位还有一沉孔，用于弯式转接管的定位及装配。试验工装下盖体上还设计有一凸起结构，局部结构示意图见图9，该结构的端面为与密封垫片的接触面，因此要求有较高的表面光洁度，设计成凸起结构可减少机械加工面，提高加工效率和加工质量，减轻零件重量。
同时该结构内圆侧的外端直径小于内端直径，方便衬套的装配及限位。在试验工装下盖体内圆中装配衬套，用于保护产品外观，防止在装配工装过程中造成磕碰，衬套可采用耐高低温的聚合物材料。在试验工装下盖组件上还均布有若干支撑块及支撑轴，支撑块如图10所示，支撑轴如图11所示。支撑块与试验工装下盖体、支撑块与支撑轴之间采用焊接连接，快卸螺栓装配在支撑轴上，装配关系如图12所示，快卸螺栓可以绕着支撑轴转动，方便与试验工装上盖组件的装配。弯式转接管采用中空不锈钢管，通过弯曲加工成型。弯式转接管的一端与试验工装下盖体通过焊接连接，另一端与转接头焊接连接。转接头结构如图13所示，其螺纹侧端面设计有三角形槽，用于加强与密封垫片之间的密封效果。定位销结构见图14所示，其光杆侧设计有角度为α(推荐值为10°～45°)的导向角，用于试验工装上盖组件的定位及装配导向，定位销通过螺纹连接装配在试验工装下盖体上相应的螺纹盲孔处。
试验工装上盖组件如图15所示，其二维示意图见图16。由转接头、直式连接管、温度传感器、O型密封圈、试验工装上盖体、衬套等组成。试验工装上盖体的结构如图17，在其圆周上均布有两种尺寸的若干圆形通孔，尺寸较大的通孔用于工装支架的定位，另一种用于与定位销的装配；圆周上同样均布有若干U型槽，用于装配快卸螺栓。在其中心部位还有一沉孔，用于直式转接管的定位及装配。试验工装上盖体上设计有螺纹孔结构，用于装配温度传感器。温度传感器与试验工装上盖体之间通过O型圈密封，结构示意图见图18，O型圈采用耐高低温材料。温度传感器结构如图19所示，分为测温段、螺纹连接段、六角螺母段、不锈钢波纹管段，每一段之间均通过焊接连接。温度传感器采用了耐高低温导线，测温点在测温段；螺纹连接段用于与试验工装上盖体的装配；六角螺母段的作用是方便温度传感器的装配操作，并为O型圈密封提供密封端面；不锈钢波纹管的作用是保护导线，隔离导线与液氮，同时也起到了一定的隔热作用。
为了方便工装的装配，设计了一工装支架如图20所示，其二维装配示意如图21所示。工装支架由支撑柱、支撑环、螺母组成，结构简单、安装方便。支撑环为有一缺口的圆环结构，缺口位置用于通过工装下盖组件的弯式转接管，在其圆周上设计有若干通孔用于装配支撑柱。支撑柱为一段为光杆、一段为螺纹结构的圆柱体，可由现有的螺杆进行改制，在其螺纹结构上各装配两个螺母，起到限位及支撑作用。
试验工装装配过程中，首先将试验工装下盖组件的通孔对准工装支架的支撑柱，试验工装下盖组件的弯式转接管对准支撑环的缺口，从而将试验工装下盖组件放置在工装支架的支撑环上。然后将如图23所示的密封垫片居中放置于试验工装下盖组件上，如图22所示，密封垫片采用耐高低温的聚合物材料。接着将试验产品居中放置在密封垫片上，并在产品上面再放置一个密封垫片，见图24所示。进一步将工装上盖组件装配到工装下盖组件上，装配过程中应将工装上盖组件体上相应的通孔依次穿过工装支架的支撑柱及工装下盖组件上的定位销。最后将快卸螺栓如图25所示进行定位，并拧紧螺母，从而完成试验工装的装配，装配完成的试验工装结构如图26所示。拆卸试验工装时仅需拧松快卸螺栓的螺母即可，不需要完全拧下螺母，将快卸螺栓沿着支撑轴向外转，即可将试验工装上盖组件、密封垫片、产品依次向上取出，拆卸方便、操作简单，提高了试验工装的装配效率。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种氦质谱检漏系统，其特征在于，包括高压氦气瓶、压力表、温度监测仪、试验工装、试验产品和氦质谱检漏仪，
在试验工装的氦气进口处接入高压氦气瓶，试验产品置于试验工装中，试验工装出口处连接氦质谱检漏仪测试试验产品的真空漏率；
通过调节高压氦气瓶开关来改变密封压力，压力表实时测量压力值；通过改变试验工装进口氦气源压力获得电连接器在不同工作压力情况下的密封漏率；温度监测仪实时监测试验产品的试验环境温度，将氦质谱检漏系统分别在293K常温、77K低温温区和550K高温温区下进行氦质谱检漏测试，从而获得电连接器在常温、低温、高温下的密封性能。
2.根据权利要求1所述的一种氦质谱检漏系统，其特征在于，试验工装包括试验工装下盖组件和试验工装上盖组件，验工装下盖组件包括定位销、试验工装下盖体、支撑轴、支撑块、衬套、弯式转接管；试验工装上盖组件包括直式连接管、温度传感器、O型密封圈、试验工装上盖体、衬套。
3.根据权利要求1所述的一种氦质谱检漏系统，其特征在于，温度传感器与试验工装上盖体之间通过O型圈密封，包括测温段、螺纹连接段、六角螺母段、不锈钢波纹管段，每一段之间均固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种氦质谱检漏系统，其特征在于，试验工装下盖组件的通孔对准工装支架的支撑柱，试验工装下盖组件的弯式转接管对准工装支架支撑环的缺口，从而将试验工装下盖组件放置在工装支架的支撑环上。
5.根据权利要求4所述的一种氦质谱检漏系统，其特征在于，试验产品居中放置在试验工装下盖组件中。
6.根据权利要求5所述的一种氦质谱检漏系统，其特征在于，工装上盖组件装配到工装下盖组件上，装配过程中将工装上盖组件体上相应的通孔依次穿过工装支架的支撑柱、工装下盖组件上的定位销。
7.根据权利要求6所述的一种氦质谱检漏系统，其特征在于，将快卸螺栓沿着支撑轴向上转，固定在试验工装下盖体、试验工装上盖体相应的U型槽中，并拧紧螺母完成试验工装的装配。
8.根据权利要求2所述的一种氦质谱检漏系统，其特征在于，支撑块均布于试验工装下盖体,快卸螺栓装配在支撑轴上，限位在两个支撑块之间。
9.根据权利要求2所述的一种氦质谱检漏系统，其特征在于，试验工装下盖体、试验工装上盖体均采用转接管与转接头连接，连接部位通过台阶限位。
10.根据权利要求2所述的一种氦质谱检漏系统，其特征在于，试验工装下盖体、试验工装上盖体均设计有一凸起结构。
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