CN114295306B - 一种气密性检测模块和检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气密性检测模块，包括差压芯体、检压密封单元、和标准压力密封单元；所述检压密封单元和标准压力密封单元分别位于差压芯体的两端，并组合成形成整体；所述检压密封单元的内部密封有一个标准压力，并在工作时与被检密封管道或容器相连通；所述标准压力密封单元的内部密封一个标准压力，作为判定被检管道或容器密封性的基准；所述差压芯体用于感测检压密封单元与标准压力密封单元之间的压力差以得到管道或容器的压力。本发明具有结构紧凑、体积小、精度高、成本低、通用性强、压力测量范围广、可靠性高等优点。

Description

一种气密性检测模块和检测系统

技术领域

本发明主要涉及气密性检测技术领域，具体涉及一种气密性检测模块和检测系统。

背景技术

随着我国产业经济及居民用气的快速发展，天然气用量的逐年增加，燃气管网的铺设长度也持续增长，在城市进程不断加快的大环境下，因燃气管道泄漏而导致爆炸、火灾、窒息等燃气管道事故频繁发生，造成了越来越多的人员与财产损失。虽然国家针对燃气管道的施工和管道气密性检测方面制定了许多强制规定，但是在反映管道泄漏的气密性试验的检测精度实际未能满足强制规定的要求，其主要原因是检测量具或仪器的量程和精度无法同时满足检测要求。虽然国内有企业开展了高精度管道气密性检测仪器的研发，但产品性能仍未能满足国家强制规定的要求。目前国内在该技术领域还处于摸索阶段。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单、检测效率高的管道气密性检测模块和检测系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种气密性检测模块，包括差压芯体、检压密封单元、和标准压力密封单元；所述检压密封单元和标准压力密封单元分别位于差压芯体的两端，并组合成形成整体；所述检压密封单元的内部密封有一个标准压力，并在工作时与被检密封管道或容器相连通；所述标准压力密封单元的内部密封一个标准压力，作为判定被检管道或容器密封性的基准；所述差压芯体用于感测检压密封单元与标准压力密封单元之间的压力差以得到管道或容器的压力。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述检压密封单元包括第一密封外壳，所述第一密封外壳的一端与差压芯体的一端密封对接，所述第一密封外壳的另一端设置有第一进气孔，所述第一密封外壳的内部具有第一密封空腔，所述第一密封空腔内设置有第一单向阀组件；所述第一单向阀组件在自然状态时，密封住所述第一进气孔以保证第一密封空腔的密封性；当所述第一单向阀组件外接压力管道或容器，所述第一单向阀组件向差压芯体侧运动，打开所述第一进气孔以使压力管道或容器与第一密封空腔相连通。

所述第一单向阀组件包括第一安装块和第一阀杆，所述第一安装块安装于所述第一密封空腔内且设有第一通孔和第一气孔，所述第一阀杆的一端伸入至所述第一进气孔内，另一端伸入至所述第一通孔内，所述第一阀杆上设置有第一凸环，所述第一凸环与第一安装块之间的第一阀杆上套设有第一弹簧，所述第一凸环与第一进气孔之间的第一阀杆上套设有第一密封件。

所述第一密封外壳的另一端可拆卸连接有密封塞。

所述标准压力密封单元包括第二密封外壳，所述第二密封外壳的一端与差压芯体的另一端密封对接，所述第二密封外壳的另一端设置有第二进气孔，所述第二密封外壳的内部具有第二密封空腔，所述第二密封空腔内设置有第二单向阀组件；所述第二单向阀组件密封住所述第二进气孔以保证第一密封空腔的密封性。

所述第二单向阀组件包括第二安装块和第二阀杆，所述第二安装块安装于所述第二密封空腔内且设有第二通孔和第二气孔，所述第二阀杆的一端伸入至所述第二进气孔内，另一端伸入至所述第二通孔内，所述第二阀杆上设置有第二凸环，所述第二凸环与第二安装块之间的第二阀杆上套设有第二弹簧，所述第二凸环与第二进气孔之间的第二阀杆上套设有第二密封件。

所述第二密封外壳的另一端设有密封堵头，用于密封住所述第二进气孔。

所述第二密封外壳与密封堵头之间通过焊接紧固，其焊缝处设置有环氧密封胶，并通过挡圈阻挡而不外溢。

所述差压芯体为差压传感器，其外壳为不锈钢材质，内部封装有压力芯体和热敏芯体，其中压力芯体用于测量两端的压差，热敏芯体用于测量内部温度以对压差进行修正。

本发明还公开了一种气密性检测系统，包括电磁阀、控制器和如上所述的气密性检测模块，所述电磁阀的入口通过接头与待测管道或容器相连通，所述电磁阀的出口则与气密性检测模块的检压密封单元的入口相连；所述控制器分别与电磁阀和差压芯体相连。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的气密性检测模块，主要通过压差芯体检测/监测被检管道内的压力变化来判断被检管道是否满足泄漏率的要求，其一端与密封有标准压力值的标准压力密封单元相连，另一端通过检压密封单元与被检管道相连，能够简单快速的将两端的压力差检测出来，因标准压力密封单元内的标准压力腔的压力不变，则检测出的压力差即可反映出被检管道的气密性能，其中压力差越大则管道密封性越差；可以根据被检管道内的压力范围，选择合适量程的气密性检测模块，通过差压芯体测量压差，计算出被检管道的泄漏率，从而判断出被检管道的气密性是否合格。

2、本发明的气密性检测模块，在差压芯体两端提前密封了一个与被检管道相同的压力值，接入管道后即可检测出管道的气密性能，相较传统差压法检测模块，节省了打压、通压、稳压和校准等环节，检测速度和便捷性得到极大地提升。

3、本发明因在差压芯体的两端采用预先恒压的方案，避免了选择大量程高精度的差压芯体，有效地降低差压芯体的选型难度和采购成本。本发明的气密性检测模块具有结构紧凑、体积小、精度高、成本低、通用性强、压力测量范围广、可靠性高等优点，非常适用于地下燃气管道、地下供水管道等交付前的气密性检测试验以及交付后对管内压力进行长期监测使用。

4、本发明中的检压密封单元，为能够选用较小量程的差压芯体来提高测量精度，故特别采用对差压芯体两端预先冲压的方式，来确保差压芯体的测量精度，以及日常不会因两端压差过大而导致差压芯体的损坏。因此第一单向阀组件可以确保第一密封空腔不会有明显泄露，而且密封塞的加入，则可以进一步降低第一密封空腔长期贮存过程中的微泄露，确保差压芯体两端的压差不会超过其量程范围。

5、本发明中的标准压力密封单元，其主要用于密封一个标准压力值作为差压测量的标准值，且因为标准压力值可选择，可以适用于多种压力范围的测量和多种压力环境的测量。因其可有效避免常规差压测量法中平衡阀的内泄露，有效避免了标准压力密封单元的标准压力压力在长时间、持续性检压过程中的缓慢泄漏，极大地提升了气密性检测精度，特别适合长时间检测/监测被检管道/容器内的压力值。

附图说明

图1为本发明的模块在实施例的结构示意图。

图2为本发明的模块在具体应用时的实施例图；其中(a)为第一单向阀组件关闭状态，(b)为第一单向阀组件打开状态。

图3为本发明的系统在实施例的结构示意图。

图例说明：1、差压芯体；2、检压密封单元；21、第一密封外壳；211、第一密封空腔；212、第一进气孔；22、第一单向阀组件；221、第一安装块；222、第一阀杆；223、第一凸环；224、第一弹簧；225、第一密封件；23、密封塞；3、标准压力密封单元；31、第二密封外壳；311、第二密封空腔；312、第二进气孔；32、第二单向阀组件；321、第二安装块；322、第二阀杆；323、第二凸环；324、第二弹簧；325、第二密封件；33、密封堵头；34、环氧密封胶；35、挡圈；36、紧固螺钉；4、数据处理单元；5、管道；6、电池组；7、控制器；8、连接线缆；9、电磁阀；10、接头。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的气密性检测模块，应用于管道或容器等的气密性检测，本实施例中以管道检测为例来进行说明，其模块具体结构包括差压芯体1、检压密封单元2、标准压力密封单元3和数据处理单元4；检压密封单元2和标准压力密封单元3分别位于差压芯体1的两端，并组合成形成整体；检压密封单元2的内部密封有一个标准压力，并在工作时与被检密封管道5相连通；标准压力密封单元3的内部密封一个标准压力，与被检管道5的压力相同或相近，作为判定被检管道5密封性的基准；差压芯体1用于感测检压密封单元2与标准压力密封单元3之间的压力差以得到管道5的压力；数据处理单元4，用于调理差压芯体1采集的数据信号，以及将数据信号向外传输至信号采集设备或信号采集处理终端等设备上。

本发明的气密性检测模块，主要通过压差芯体检测/监测被检管道5内的压力变化来判断被检管道5是否满足泄漏率的要求，其一端与密封有标准压力值的标准压力密封单元3相连，另一端通过检压密封单元2与被检管道5相连，能够简单快速的将两端的压力差检测出来，因标准压力密封单元3内的标准压力腔的压力不变，则检测出的压力差即可反映出被检管道5的气密性能，其中压力差越大则管道5密封性越差；可以根据被检管道5内的压力范围，选择合适量程的气密性检测模块，通过差压芯体1测量压差，计算出被检管道5的泄漏率，从而判断出被检管道5的气密性是否合格。

本发明的气密性检测模块，在差压芯体1两端提前密封了一个与被检管道5相同的压力值，其中在检压密封单元2内预先密封一个压力值可以避免压差芯体1单端过载和单端的压力冲击而导致的损坏；其次也便于出厂前的校准；再次通过缩小压力波动范围，从而提高测量精度；上述气密性检测模块接入管道5后即可检测出管道5的气密性能，相较传统差压法检测模块，节省了打压、通压、稳压和校准等环节，检测速度和便捷性得到极大地提升。

本发明因在差压芯体1的两端采用预先恒压的方案，避免了选择大量程高精度的差压芯体1，有效地降低差压芯体1的选型难度和采购成本。本发明的气密性检测模块具有结构紧凑、体积小、精度高、成本低、通用性强、压力测量范围广、可靠性高等优点，非常适用于地下燃气管道5、地下供水管道5等交付前的气密性检测试验以及交付后对管内压力进行长期监测使用。

在一具体实施例中，差压芯体1为充油型高精度差压传感器，其外壳为不锈钢材质，内部封装有压力芯体和热敏芯体，其中压力芯体用于测量两端的压差，热敏芯体用于测量内部温度以对压差进行修正，以换成标准温度下的修正压力值；上述差压传感器具备较高的抗过载能力，在接通被检管道5的瞬间，可避免单端过载导致芯体损坏。

如图2所示，在一具体实施例中，检压密封单元2包括第一密封外壳21，第一密封外壳21的一端与差压芯体1的一端密封对接，第一密封外壳21的另一端设置有第一进气孔212，第一密封外壳21的内部具有第一密封空腔211，第一密封空腔211内设置有第一单向阀组件22；第一单向阀组件22在自然状态时，密封住第一进气孔212以保证第一密封空腔211的密封性；当第一单向阀组件22外接压力管道5内，第一单向阀组件22向差压芯体1侧运动，打开第一进气孔212以使压力管道5与第一密封空腔211相连通。

其中，第一单向阀组件22用于密封第一密封空腔211充压后防止内部气压向外部泄露；第一密封空腔211内密封有与标准压力密封单元3相同或相近的标准气压值，且两者的差值不超过差压芯体1量程。具体地，第一单向阀组件22包括第一安装块221和第一阀杆222，第一安装块221安装于第一密封空腔211内且设有第一通孔和第一气孔，第一阀杆222的一端伸入至第一进气孔212内，另一端伸入至第一通孔内，第一阀杆222上设置有第一凸环223，第一凸环223与第一安装块221之间的第一阀杆222上套设有第一弹簧224，第一凸环223与第一进气孔212之间的第一阀杆222上套设有第一密封件225。在自然状态下，上述第一弹簧224的弹力会驱使第一阀杆222运动，使得第一密封件225密封在第一进气孔212的周侧，从而实现第一密封空腔211的密封。另外在第一密封外壳21的另一端可拆卸连接有密封塞23，用于检压密封单元2的密封，进一步防止第一密封空腔211内的气压向外微小而缓慢地泄露。上述第一安装块221可以螺纹连接在第一密封空腔211内，可以通过调节第一安装块221的位置而实现对第一弹簧224弹力的调节，保证密封的可靠性。

本发明中的检压密封单元2，为能够选用较小量程的差压芯体1来提高测量精度，故特别采用对差压芯体1两端预先冲压的方式，来确保差压芯体1的测量精度，以及日常不会因两端压差过大而导致差压芯体1的损坏。因此第一单向阀组件22可以确保第一密封空腔211不会有明显泄露，而且密封塞23的加入，则可以进一步降低第一密封空腔211长期贮存过程中的微泄露，确保差压芯体1两端的压差不会超过其量程范围。

本发明中的检压密封单元2，为降低其体积和重量，所选用的第一单向阀组件22是一种特殊设计的超微型单向阀组，材质为不锈钢，其第一阀杆222的端部采用外突设计，连接螺纹为锥形螺纹并涂覆有自密封涂料，具有体积更小、耐压更强、密封性更好、耐腐蚀性更优异等优点。

在一具体实施例中，标准压力密封单元3包括第二密封外壳31，第二密封外壳31的一端与差压芯体1的另一端密封对接，第一密封外壳21的另一端设置有第二进气孔312，第二密封外壳31的内部具有第二密封空腔311，第二密封空腔311内设置有第二单向阀组件32；第二单向阀组件32密封住第二进气孔312以保证第一密封空腔211的密封性。

具体地，第二单向阀组件32包括第二安装块321和第二阀杆322，第二安装块321安装于第二密封空腔311内且设有第二通孔和第二气孔，第二阀杆322的一端伸入至第二进气孔312内，另一端伸入至第二通孔内，第二阀杆322上设置有第二凸环323，第二凸环323与第二安装块321之间的第二阀杆322上套设有第二弹簧324，第二凸环323与第二进气孔312之间的第二阀杆322上套设有第二密封件325。在自然状态下，上述第二弹簧324的弹力会驱使第二阀杆322运动，使得第二密封件325密封在第二进气孔312的周侧，从而实现第二密封空腔311的密封。上述第二安装块321可以螺纹连接在第二密封空腔311内，可以通过调节第二安装块321的位置而实现对第二弹簧324弹力的调节，保证密封的可靠性。其中第二密封外壳31的另一端设有密封堵头33，用于在标准压力灌注后密封住第二进气孔312。另外，第二密封外壳31与密封堵头33均为不锈钢材质，通过电子束焊接工艺连接。

由于焊缝从微观上看，还是会有很细微的孔洞，模块长期放置，第二密封空腔311的压力会经细微的孔洞泄漏出去，而从会导致产品无法使用。故在焊缝处设置有环氧密封胶34，以对细微的孔洞进行密封，再通过紧固螺钉36紧固有罩体35，通过罩体35阻挡环氧密封胶34不外溢，从而覆盖住整个焊缝，进一步保证密封效果。

另外，上述标准压力密封单元3在进行标准压力灌注时，如通过加压单元将上述第二阀杆322向内顶时而使得第二进气孔312打开，然后充入标准气压后，再缓慢使第二阀杆322向外退，使得第二弹簧324的弹力使得第二密封件325密封住第二进气孔312，从而实现压力的精准加注，操作简便且密封性好。

本发明中的标准压力密封单元3，其主要用于密封一个标准压力值作为差压测量的标准值，且因为标准压力值可选择，可以适用于多种压力范围的测量和多种压力环境的测量。因其可有效避免常规差压测量法中平衡阀的内泄露，有效避免了标准压力密封单元3的标准压力压力在长时间、持续性检压过程中的缓慢泄漏，极大地提升了气密性检测精度，特别适合长时间检测/监测被检管道5/容器内的压力值。

本发明中的标准压力密封单元3，其重点在于如何保证有效密封一个标准气压值，且在长度贮存的过程中实现绝对的密封。为此，设计了密封堵头33，其为不锈钢材质，在第二密封外壳31填充气压后与第二单向阀组件32采用冷腔电子束圆周满焊工艺焊接在一起，该焊接方法相较激光焊和氩弧焊相比，具有焊接温度低、焊接深度好和热影响区小等优点。为进一步提升标准压力密封单元3的密封性能，避免因焊缝的微观缺陷而发生微小泄露，密封堵头33后端通过紧固螺钉36安装有挡圈35，当采用环氧密封胶34进行辅助密封处理时，挡圈35可阻挡环氧密封胶34完全覆盖焊缝而不外溢，以实现漏率接近于零的腔体密封。

如图3所示，本发明实施例的管道5气密性检测系统，包括电磁阀9、控制器7和如上所述的管道5气密性检测模块，电磁阀9的入口通过接头10与待测管道5相连通，电磁阀9的出口则与管道5气密性检测模块的检压密封单元2的入口相连；控制器7分别与电磁阀9和差压芯体1相连。

具体地，上述气密性检测模块与微泄露电磁阀9、螺纹接头10、电池组6、控制器7和连接线缆8组合在一起形成一个小型的检测系统，来检测被检密封管道5的气密性。使用时，先将被检密封管道5内的压力提升至试验压力值，此时微泄露电磁阀9受电处于关闭状态。根据试验压力值选择适合量程的气密性检测模块与微泄露电磁阀9的一端相连接，连接到位后电磁阀9会将第一单向阀组件22打开(在实际使用时，一般是先打开电磁阀9，然后安装检测模块，因为电磁阀9的空腔是大于模块的，后打开电磁阀9会造成模块单端冲击)，此时第一密封空腔211将与微型电磁阀9连通。检验开始后，控制器7打开微泄露电磁阀9，使被检密封管道5与第一密封空腔211连通，当压力和温度稳定后即可对被检密封管道5内的压力进行气密性检测。当试验压力值泄露超出差压芯体1的量程时，数据处理单元4会向外发出告警信号，提醒控制器7及时关断微泄露电磁阀9，以保护差压芯体1避免因单端过载而造成损坏。此时，被检密封管道5被判定为气密性能不合格。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种气密性检测模块，其特征在于，包括差压芯体（1）、检压密封单元（2）、和标准压力密封单元（3）；所述检压密封单元（2）和标准压力密封单元（3）分别位于差压芯体（1）的两端，并组合成形成整体；所述检压密封单元（2）的内部密封有一个标准压力，并在工作时与被检密封管道（5）或容器相连通；所述标准压力密封单元（3）的内部密封一个标准压力，作为判定被检管道（5）或容器密封性的基准；所述差压芯体（1）用于感测检压密封单元（2）与标准压力密封单元（3）之间的压力差以得到管道（5）或容器的压力；

所述检压密封单元（2）包括第一密封外壳（21），所述第一密封外壳（21）的一端与差压芯体（1）的一端密封对接，所述第一密封外壳（21）的另一端设置有第一进气孔（212），所述第一密封外壳（21）的内部具有第一密封空腔（211），所述第一密封空腔（211）内设置有第一单向阀组件（22）；所述第一单向阀组件（22）在自然状态时，密封住所述第一进气孔（212）以保证第一密封空腔（211）的密封性；当所述第一单向阀组件（22）外接压力管道（5）或容器，所述第一单向阀组件（22）向差压芯体（1）侧运动，打开所述第一进气孔（212）以使压力管道（5）或容器与第一密封空腔（211）相连通。

2.根据权利要求1所述的气密性检测模块，其特征在于，所述第一单向阀组件（22）包括第一安装块和第一阀杆，所述第一安装块安装于所述第一密封空腔（211）内且设有第一通孔和第一气孔，所述第一阀杆的一端伸入至所述第一进气孔（212）内，另一端伸入至所述第一通孔内，所述第一阀杆上设置有第一凸环（223），所述第一凸环（223）与第一安装块之间的第一阀杆上套设有第一弹簧（224），所述第一凸环（223）与第一进气孔（212）之间的第一阀杆上套设有第一密封件（225）。

3.根据权利要求2所述的气密性检测模块，其特征在于，所述第一密封外壳（21）的另一端可拆卸连接有密封塞（23）。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的气密性检测模块，其特征在于，所述标准压力密封单元（3）包括第二密封外壳（31），所述第二密封外壳（31）的一端与差压芯体（1）的另一端密封对接，所述第二密封外壳（31）的另一端设置有第二进气孔（312），所述第二密封外壳（31）的内部具有第二密封空腔（311），所述第二密封空腔（311）内设置有第二单向阀组件（32）；所述第二单向阀组件（32）密封住所述第二进气孔（312）以保证第一密封空腔（211）的密封性。

5.根据权利要求4所述的气密性检测模块，其特征在于，所述第二单向阀组件（32）包括第二安装块和第二阀杆，所述第二安装块安装于所述第二密封空腔（311）内且设有第二通孔和第二气孔，所述第二阀杆的一端伸入至所述第二进气孔（312）内，另一端伸入至所述第二通孔内，所述第二阀杆上设置有第二凸环（323），所述第二凸环（323）与第二安装块之间的第二阀杆上套设有第二弹簧（324），所述第二凸环（323）与第二进气孔（312）之间的第二阀杆上套设有第二密封件（325）。

6.根据权利要求5所述的气密性检测模块，其特征在于，所述第二密封外壳（31）的另一端设有密封堵头（33），用于密封住所述第二进气孔（312）。

7.根据权利要求6所述的气密性检测模块，其特征在于，所述第二密封外壳（31）与密封堵头（33）之间通过焊接紧固，其焊缝处设置有环氧密封胶（34），并通过挡圈（35）阻挡而不外溢。

8.根据权利要求1～3中任意一项所述的气密性检测模块，其特征在于，所述差压芯体（1）为差压传感器，其外壳为不锈钢材质，内部封装有压力芯体和热敏芯体，其中压力芯体用于测量两端的压差，热敏芯体用于测量内部温度以对压差进行修正。

9.一种气密性检测系统，其特征在于，包括电磁阀（9）、控制器（7）和如权利要求1～8中任意一项所述的气密性检测模块，所述电磁阀（9）的入口通过接头（10）与待测管道（5）或容器相连通，所述电磁阀（9）的出口则与气密性检测模块的检压密封单元（2）的入口相连；所述控制器（7）分别与电磁阀（9）和差压芯体（1）相连。