CN114563135B - 一种全自动气密性检测设备及检测方法 - Google Patents

一种全自动气密性检测设备及检测方法 Download PDF

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CN114563135B CN202210200319.3A CN202210200319A CN114563135B CN 114563135 B CN114563135 B CN 114563135B CN 202210200319 A CN202210200319 A CN 202210200319A CN 114563135 B CN114563135 B CN 114563135B
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Abstract

本申请公开了一种全自动气密性检测设备及检测方法，属于智能化实验仪器以及检测设备这一技术领域；其技术要点包括：所述气路连接组件包括：工件抽真空系统、工件充气及回收系统、箱体抽真空系统、箱体检漏系统；工件抽真空系统、箱体抽真空系统分别用于对工件、真空箱进行抽真空；工件充气及回收系统用于给工件充氦气；箱体检漏系统用于检测箱体内部的氦气含量；采用工件抽真空系统、箱体抽真空系统，通过测量压差的方式来判别工件是否存在大漏；通过工件充气及回收系统、箱体检漏系统来判别工件是否存在中漏以及小漏。采用本申请的一种全自动气密性检测设备及检测方法，有效的对工件进行检测。

Description

一种全自动气密性检测设备及检测方法
技术领域
本发明涉及智能设备检测领域，更具体地说，尤其涉及一种全自动气密性检测设备及检测方法。
背景技术
如图1所示为一容器，其上盖1-1与下盖之间通过焊缝1-3连接，上盖与下盖之间有空腔1-2。
气密性检测的需求包括：
1)测试焊缝是否存在漏气点；
2)测试焊缝的焊接强度。
对于一般的产品而言，其技术需求一般仅仅是“气密性检测”，即检测焊缝是否存在漏气点即可。而本申请则将焊缝强度与气密性结合在一起，这一要求对氦气的充压从“几千pa”上升到“几兆帕”。而这一要求是现有的气密性检测未遇到的。
对于气密性检测而言，氦检测是非常常见的一种方式，例如：CN208579882U、CN110646153A、CN211504560U等方案。
根据申请人的文献调研，对于如图1的容器而言，如何进行气密性检测尚未有相关研究。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种全自动气密性检测设备及检测方法。
本申请的技术方案为：
一种全自动气密性检测设备，对工件进行气密性检测，工件为容器且其顶部设置有工件充气接口，工件的内部为空腔；
所述气密性检测设备包括：真空箱、管状压头、气路连接组件；
在检测时，工件置于真空箱的内部，管状压头从工件顶部的工件充气接口插入与空腔连通且将工件充气接口密封；
气路连接组件，包括：工件抽真空系统、工件充气及回收系统、箱体抽真空系统、箱体检漏系统；
工件抽真空系统、工件充气及回收系统均与管状压头连通；
工件抽真空系统、箱体抽真空系统分别用于对工件、真空箱进行抽真空；
工件充气及回收系统用于给工件充氦气；
箱体检漏系统用于检测箱体内部的氦气含量；
通过工件抽真空系统、箱体抽真空系统来判别工件是否存在大漏；
通过工件充气及回收系统、箱体检漏系统来判别工件是否存在中漏以及小漏。
一种全自动气密性检测设备，对工件进行气密性检测，工件为容器且其顶部设置有工件充气接口，工件的内部为空腔；
所述气密性检测设备包括：真空箱、管状压头、气路连接组件；
在检测时，工件置于真空箱的内部，管状压头从工件顶部的工件充气接口插入与空腔连通且将工件充气接口密封；
气路连接组件，包括：工件主管路系统、工件抽真空系统、充气子系统、箱体抽真空系统、箱体检漏系统；
工件主管路系统，包括：工位阀、过滤器、主管路，工位阀、过滤器安装在主管路上；主管路的端部与管状压头连通；
工件抽真空系统，包括：抽空泵、工件抽空真空度监测仪、抽空阀、工件抽真空管路；所述抽空泵、所述工件抽空真空度监测仪、所述抽空阀顺序连接在抽真空管路上；所述工件抽真空管路的端部与主管路连接，所述工件抽真空管路的另一个端部与抽空泵连接；
箱体抽真空系统，包括：箱体抽真空管路、过滤器、主抽阀、主抽泵、预抽泵；所述箱体抽真空管路连接箱体与预抽泵，从箱体至预抽泵的方向，在箱体抽真空管路上顺序连接：过滤器、主抽阀、主抽泵；
充气子系统包括：第一充氦大阀、第一充氦管路、第二充氦阀、第二充氦管路、减压器、过渡罐、第三充氦管路、气瓶；所述第一充氦管路与所述第二充氦管路并联设计，在所述第一充氦管路上设置第一充氦大阀，在所述第二充氦管路上设置第二充氦阀；第一充氦管路与所述第二充氦管路的一个端部均连接主管路，另外一个端部均连接在第三充氦管路的一端连接；所述第三充氦管路的另一端与过渡罐连接；在第三充氦管路中设置减压器；气瓶与过渡罐连接；
箱体检漏系统包括：箱体检漏管路、过滤器-检漏阀组件、检漏仪、前级泵；箱体检漏管路的一端连接真空箱的内部，另一端连接前级泵；从箱体至前级泵的方向，在箱体检漏管路上顺序安装过滤器-检漏阀组件、检漏仪。
进一步，还包括：箱体清氦系统、箱体标定系统；箱体检漏系统、箱体清氦系统、箱体标定系统共同构成箱体标定-检漏-清氦联合系统；
箱体清氦系统包括：清氦管路、清氦阀、氮气气源；所述清氦管路的1个端部与箱体连接，另一个端部与氮气气源连通，在清氦管路上安装有清氦阀；
箱体标定系统包括：标定管路、校准阀、漏孔、预抽阀、维持阀；标定管路的一端连接真空箱的内部、另一端也连接真空箱的内部；在标定管路上顺序安装：校准阀、漏孔、预抽阀、维持阀；
箱体检漏管路、清氦管路、标定管路连接真空箱的端部通过四通连通。
进一步，箱体抽真空系统与箱体标定-检漏-清氦联合系统的配合关系为：还包括：箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路；
抽真空管路连接管路用于连通箱体抽真空管路以及标定管路，抽真空管路连接管路的一端设置在主抽阀与主抽泵之间，另一端设置在预抽阀与维持阀之间。
进一步，还包括：回收子系统、充气-回用连接子系统；充气子系统、回收子系统、充气-回用连接子系统共同构成工件充气及回收系统；
所述回收子系统包括：“氦气回收阀、氦气回收管路、连接罐、连接罐真空度监测仪、回收泵”，“氦气放空阀、氦气放空管路、低压罐-氦气放空管路连接阀、低压罐”，“氦气回收第一充气管路、氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀、回收隔断阀、过滤器”；
回收子系统的连接关系为：所述氦气回收管路的一端连接回收泵，另一端与主管路连接，沿着回收泵到主管路的方向，在氦气回收管路上顺序安装有：连接罐、氦气回收阀；
所述氦气放空管路的一端连接主管路，另一端连接低压罐，在氦气放空管路安装有低压罐-氦气放空管路连接阀；
所述氦气回收第一充气管路的一端连接回收泵，另一端连接低压罐，沿着回收泵到低压罐的方向，在氦气回收第一充气管路顺序安装有：过滤器、回收隔断阀、氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀。
所述充气-回用连接子系统，包括：充气-回用连接管道、充气-回用连接管道连接阀、输气阀、主压机、过滤器、单向阀；充气-回用连接管道用于连接低压罐与过渡罐，从低压罐到过渡罐的方向上，在充气-回用连接管道上依次安装输气阀、主压机、过滤器、单向阀、安全阀。
进一步，充气子系统还包括：过渡罐放氦阀、过渡罐压力传感器、安全阀，所述过渡罐放氦阀、所述过渡罐压力传感器、所述安全阀均分别设置在过渡罐上。
进一步，充气子系统还包括：氦检测阀、微调氧压表、浓度仪、过渡罐排气管路；在过渡罐上设置有排气管路，所述排气管路上按照距离过渡罐由近及远的顺序依次安装：氦检测阀、微调氧压表、浓度仪。
进一步，回收子系统还包括：低压罐压力传感器、低压罐安全阀、低压罐排水阀；在低压罐上设置有：低压罐压力传感器、低压罐安全阀、低压罐排水阀。
进一步，还包括：第二补气系统，所述第二补气系统包括：第二补气气源、补气阀、补气连接阀、第二补气管路；所述第二补气管路用于连接第二补气气源与低压罐，从第二补气气源到低压罐的方向，在第二补气管路上顺序连接补气阀、补气连接阀。
一种检测方法，包括以下步骤：
工序A:工件放入真空箱内，管状压头进入工件中，使得工件的空腔与主管路连通；气路连接组件的阀门归于关闭状态，所有的泵处于开启状态；
工序B:工件进行第一阶段检测，执行下述步骤：
B100，真空箱保持与室外连通，对工件进行首次抽真空：
箱体放气阀保持开启；
工件抽真空系统的抽空泵、泵口隔断阀、抽空阀开启，对工件进行抽真空：
若在一定时间内，工件内的压强从10万pa无法降低到1万pa左右，则说明工件存在大漏，结束检测，执行工序F；
若在一定时间内，工件1内的压强从10万pa降低到1万pa左右，执行B200；
B200，工件判大漏：
B100的抽空泵关闭后，在预定时间内，若工件1中的压强升高不超过大漏判读阈值，则工件不出现大漏，则执行步骤B300；
B100的抽空泵关闭后，在预定时间内，若工件1中的压强升高超过大漏判读阈值，则工件出现大漏，结束检测，执行工序F；
B300，对工件进行二次抽真空：通过工件抽真空系统来实现，B100的抽空泵开启，工件1内的压强从1万pa降低到1000pa以下；上述工作完成后，然后执行工序C；
工序C:真空箱的检测与处理；
C100，真空箱抽真空：
利用箱体抽真空系统来完成，箱体放气阀关闭，主抽阀打开，真空箱的气压低于真空箱抽真空阈值以下；
C200，真空箱进行判本底：
过滤器-检漏阀组件开启，检漏仪与箱体连通；
若检漏仪测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Y，则说明本底不满足要求，执行步骤C300；
若检漏仪测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Y，则说明真空箱本底满足要求，执行工序D；
C300，箱体本底处理：真空箱充氮来进行清氦；
清氦阀、维持阀、校准阀、预抽阀开启；
N2经过清氦阀，分为两路：
一路进入真空箱体中，从校准阀进入到箱体检漏管路中，然后经过预抽阀，在经过箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路进入到箱体抽真空管路，最后通过主抽泵、预抽泵抽走；
另一路从经过维持阀，先后经过箱体检漏管路、箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路、箱体抽真空管路，最后通过主抽泵、预抽泵抽走；
通过上述操作，将箱体检漏管路以及真空箱内部残留的氦气抽走；
最后，将清氦阀、维持阀、校准阀、预抽阀关闭；
上述工作结束后，返回到步骤C100；
工序D：对工件进行中漏以及小漏的检测；
D100，对工件进行中漏检测：
通过工件充气及回收系统的充气子系统对工件充氦气，使得工件的压强达到0.3Mpa：
第二充氦阀开启，氦气从过渡罐经过第三充氦管路、第二充氦管路进入到主管路，进而进入到工件中对工件继续充氦，直至工件内的气压达到0.3MPa；
若检漏仪检测到测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Z，结束检测，执行工序E；
若检漏仪检测到测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Z，执行步骤D200；
其中，Y≤Z/10；
D200，对工件1进行小漏检测：
通过工件充气及回收系统的充气子系统对工件充氦气，使得工件的压强从0.3Mpa到0.7Mpa：
第二阶段充氦气：关闭第二充氦阀，开启第一充氦大阀开启，氦气从过渡罐经过第三充氦管路、第一充氦管路进入到主管路，进而进入到工件中；
检漏：
若检漏仪906测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Z，则说明工件不符合泄露要求；若检漏仪906测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Z，则说明工件符合泄露要求；
执行工序E；
工序E：氦气回收；
E100；通过工件充气及回收系统的回收子系统来完成氦气回收：
首先，氦气放空阀、低压罐-氦气放空管路连接阀打开，工件中的高压氦气从主管路进入到氦气放空管路，进而进入到低压罐；
其次，待工件中的气压与低压罐一致后，“氦气放空阀、低压罐-氦气放空管路连接阀均关闭，氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀、回收隔断阀保持开启”：工件中剩余的氦气从主管路进入到氦气回收管路，然后经过氦气回收第一充气管路抽回到低压罐中；
E200，充气-回用连接子系统工作，低压罐的氦气流入过渡罐中：充气-回用连接管道连接阀开启，输气阀开启、主压机启动，将低压罐的氦气压入过渡罐中，从而完成氦气的回收；
工序F：退出程序；
F100，真空箱破真空、工件破真空；
对真空箱破真空：箱体放气阀开启，空气进入真空箱内部，实现真空箱破真空；
对工件破真空：工件放气阀开启，空气从工件放气阀进入到主管路，进而进入到工件的空腔内，对工件破真空；
F200，管状压头离开工件，将工件从真空箱中拿走；
工序G：对于下一个工件，重复工序A～工序F。
进一步，还包括：工序A之前，还包括标定检测系统工序：
首先，将维持阀904、校准阀901、预抽阀903打开，通过主抽泵803、预抽泵804，将真空箱、标定管路9010保持真空；
其次，预抽阀903、维持阀904关闭，漏孔902打开，漏孔中的氦气从校准阀901流入到真空箱，然后通过箱体检漏系统检测；
通过漏孔的泄漏率来标定整个检测系统。
进一步，还包括：工序A之前，还包括：氦气补气工序：当浓度仪检测的过渡罐404中的氦气浓度不足时(浓度不足表明：气瓶409的氦气浓度低于预设值，或气瓶409内的氦气压力低于预设值)，此时，第二补气系统启动，将第二补气气源中的氦气补充入低压罐416，然后再通过充气-回用连接子系统，即低压罐中的氦气通过主压机，将氦气加压，通过充气-回用连接管道充氦气进入到过渡罐404。
本申请的有益效果在于：
1)本申请要检测的对象，将“气密性检测与焊缝强度”结合在一起进行检测。这一技术需求是现有技术中未曾出现的，这是本申请的基础发明构思。
2)本申请的第二个发明点在于：在初始设计时，检测设备未设置“C200，真空箱进行判本底；C300，箱体本底处理(相关的硬件也未设计)”，发现“随着工件1检测的数量累计到一定量后，多导致工件1不合格的量会显著上升”。
发生上述问题，起初确实是以为工件生产工艺出现了问题。但是，将上述检测测到的不合格品在第二天重新测试时，又成了合格品。
也即，检测设备在检测到一定量后，会发生：检测失真的问题。这一问题令人费解。
真空箱在日常检测时，一是会与外界连通(B100时，真空箱会外界连通)，二是真空箱会抽真空(C100)，因此，真空箱不可能存积有氦气。这就不会形成“随着工件1检测的数量累计到一定量后，多导致工件1不合格的量会显著上升这样的检测现象”。这也是技术人员分析时一直持有的观点。
面对上述问题，通过长期的分析，发现：氦气具有一定的吸附性，容易吸附在焊缝、连接件等位置中。而工件1在检测时，存在不合格品，本身即会导致氦气进入真空箱中，进而留在真空箱的箱壁的焊缝中。从而导致，真空箱在抽真空后，真空箱留存的氦气会造成检漏仪测量结果的影响。
基于上述问题，做了以下改进：
一是改进检漏方式；创新的提出大漏-中漏-小漏检测方案。
二是提出了“C200，真空箱进行判本底；C300，箱体本底处理”以及相应的硬件设计。
C200，真空箱进行判本底：
过滤器-检漏阀组件905开启，检漏仪906与箱体连通；若检漏仪906测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Y，则说明本底不满足要求，执行步骤C300；若检漏仪906测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Y，则说明真空箱本底满足要求，执行工序D；Y的取值与工件1的检测精度有关，例如：检测精度为10-7Pa.m3/s(即阈值Z)，Y一般取值在10-8Pa.m3/s，即Y＝Z/10。
C300，箱体本底处理：真空箱充氮来进行清氦；清氦阀908、维持阀904、校准阀901、预抽阀903开启；如图7所示：黑色为氮气气流，N2经过清氦阀908，分为两路：一路进入真空箱体中，从校准阀901进入到箱体检漏管路9050中，然后经过预抽阀903，在经过箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路9090进入到箱体抽真空管路8010，最后通过主抽泵803、预抽泵804抽走；另一路从经过维持阀904，先后经过箱体检漏管路9050、箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路9090、箱体抽真空管路8010，最后通过主抽泵803、预抽泵804抽走；通过上述操作，将箱体检漏管路以及真空箱内部残留的氦气抽走；最后，将清氦阀908、维持阀904、校准阀901、预抽阀903关闭；上述工作结束后，返回到步骤C100(即步骤C300结束后，返回步骤C100)。
3)本申请的第三个发明点在于：若仅仅需要对工件进行气密性检测，现有技术的做法是：先在工件1的内部充氦气；然后将工件1放置在真空环境中，然后进行在真空环境中检测是否出现氦气。即只需要检测一次。
而由于基础发明构思提出的“气密性检测与焊缝强度”结合在一起进行检测的技术需求，本申请提出了“三次检漏方法”：
A.大漏检测：对工件1进行抽真空，真空箱体与室外连通；若工件存在大漏，工件1抽气压到1万pa停止抽真空后，工件1的气压必然会很快上升(这一判断阈值也是发明难点，申请人经过测试：5s内气压上升2000pa作为判断阈值)。上述判断方式是此前未有的。
B.中漏检测：采用通过工件充气及回收系统4的充气子系统对工件充氦气，使得工件1的压强达到0.3Mpa：第二充氦阀402开启，氦气从过渡罐404经过第三充氦管路4003、第二充氦管路4002进入到主管路203，进而进入到工件1中对工件1继续充氦，直至工件1内的气压达到0.3MPa；
C.小漏检测：通过工件充气及回收系统4的充气子系统对工件充氦气，使得工件1的压强从0.3Mpa到0.7Mpa：第二阶段充氦气：关闭第二充氦阀402，开启第一充氦大阀401开启，氦气从过渡罐404经过第三充氦管路4003、第一充氦管路4001进入到主管路203，进而进入到工件1中。
之所以对一个工件分为“大漏、中漏、小漏”检测，其目的在于降低本底。其不仅仅在于“大漏、中漏、小漏”的判断机制，还在于：
大漏，不采用充氦；因为如果存在大漏，会造成氦气大范围的进入到真空箱，增加环境氦气本底的浓度；
中漏、小漏采用不同的充氦阀，中漏检测时采用充氦小阀、小漏检测采用充氦大阀，在本底和检测效率之间取得了平衡。
4)本申请的第四个发明点在于：氦气回收的工艺以及硬件设计。
氦气回收采用“双阶段回收法”。一般的回收思路一般是“单阶段回收法”，即直接利用真空泵将工件1中的氦气抽回来。
本申请提出了双阶段回收法，即：
工序E：氦气回收；
E100；通过工件充气及回收系统4的回收子系统来完成氦气回收：
首先，氦气放空阀411、低压罐-氦气放空管路连接阀415打开，工件1中的高压氦气从主管路203进入到氦气放空管路4110，进而进入到低压罐416；
其次，待工件1中的气压与低压罐(低压罐的气压小于10万pa)一致后，“氦气放空阀411、低压罐-氦气放空管路连接阀415均关闭，氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀420、回收隔断阀421保持开启”：工件1中剩余的氦气从主管路203进入到氦气回收管路4100，然后经过氦气回收第一充气管路4200抽回到低压罐416中；
E200，充气-回用连接子系统工作，低压罐416的氦气流入过渡罐404中：充气-回用连接管道连接阀430开启，输气阀431开启、主压机432启动，将低压罐416的氦气压入过渡罐404中，从而完成氦气的回收。
5)本申请的第五个发明点在于：提出了“氦气补气工序”，即当气瓶409的氦气不足时，如何处理。
对于该问题，一是如何检测气瓶409的氦气是否充足；二是如何补气。
对于第一个问题，本申请的硬件设计为：氦检测阀4041、微调氧压表4042、浓度仪4043；
对于第二个问题，本申请的硬件设计为：第二补气系统的设计。
前述检测与第二补气系统的配合设计在于：还包括：工序A之前，还包括：当浓度仪检测的过渡罐404中的氦气浓度不足时(浓度不足表明：气瓶409的氦气浓度低于预设值)，此时，第二补气系统启动，将第二补气气源中的氦气补充入低压罐416，然后再通过充气-回用连接子系统，即低压罐中的氦气通过主压机，将氦气加压，通过充气-回用连接管道充氦气进入到过渡罐404。
6)本申请的第六个发明点在于：如何标定检漏仪906。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是容器的示意图。
图2是管状压头、工件、真空箱的截面图。
图3气路连接组件的设计示意图。
图4工件充气及回收系统4的充气子系统设计示意图。
图5工件充气及回收系统4的回收子系统设计示意图。
图6箱体抽真空系统8、箱体检漏系统9的设计示意图。
图7是步骤B200的气流示意图。
图8是本申请的检测方法图。
附图标记说明如下:
容器1，上盖1-1，空腔1-2，焊缝1-3；
真空箱B；；
管状压头C；
工件主管路系统2、工位阀201、过滤器202、主管路203；
工件抽真空系统3、抽空泵301、泵口隔断阀302、工件抽空真空度监测仪303、抽空阀304；
工件充气及回收系统4、氦气回收阀410、氦气放空阀411、氦气回收管路4100、连接罐412、连接罐真空度监测仪413、回收泵414、低压罐-氦气放空管路连接阀415、低压罐416、低压罐压力传感器417、低压罐安全阀418、低压罐排水阀419、氦气回收第一充气管路4200、氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀420、回收隔断阀421、过滤器422；充气-回用连接管道4300、充气-回用连接管道连接阀430、输气阀431、主压机432、过滤器433、单向阀434、安全阀435；
第二补气系统7、第二补气气源701、补气阀702、补气连接阀703；
箱体抽真空系统8、箱体抽真空管路8010、过滤器801、主抽阀802、主抽泵803、预抽泵804；
箱体检漏系统9、标定管路9010、校准阀901、漏孔902、预抽阀903、维持阀904、箱体检漏管路9050、过滤器-检漏阀组件905、检漏仪906、前级泵907、清氦管路9080、清氦阀908、氮气气源909、箱体检漏管路9050、箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路9090、箱体抽空真空度监测仪910、箱体放气阀911。
具体实施方式
<实施例1：一种全自动气密性检测设备及工作方法>
<技术需求>
如图1所示为待检测的产品：工件1，其上盖1-1与下盖之间通过焊缝1-3连接，上盖与下盖之间有空腔1-2。
气密性检测的需求包括：
1)测试焊缝是否存在漏气点；
2)测试焊缝的焊接强度。
对于一般的产品而言，其技术需求一般仅仅是“气密性检测”，即检测焊缝是否存在漏气点即可。而本申请则将焊缝强度与气密性结合在一起，这一要求对氦气的充压从“几千pa”上升到“几兆帕”。而这一要求是现有的气密性检测未遇到的。
<方案设计>
一种全自动气密性检测设备，对工件1进行气密性检测，工件1为容器，顶部设置有工件充气接口；
所述气密性检测设备包括：真空箱B、管状压头C、气路连接组件。
在检测时，管状压头C从工件1顶部的工件充气接口插入与空腔1-2连通且将工件充气接口密封。
<2气路连接组件的设计>
气路连接组件，包括：工件主管路系统2、工件抽真空系统3、工件充气及回收系统4、第二补气系统7，箱体抽真空系统8、箱体标定-检漏-清氦联合系统9。
<2.1工件主管路系统的设计>
工件主管路系统2，包括：工位阀201、过滤器202、主管路203；主管路203与管状压头C连通(管状压头C也可作为主管路203的一部分)；
表1主管路系统的设计
构造 作用
工位阀201 工件1与第一充氦大阀401、第二充氦阀402
过滤器202 过滤水分等杂质
<2.2工件抽真空系统的设计>
工件抽真空系统3，包括：抽空泵301、泵口隔断阀302、工件抽空真空度监测仪303(PSG500)、抽空阀304、工件抽真空管路；
所述抽空泵301、所述泵口隔断阀302、所述工件抽空真空度监测仪303(PSG500)、所述抽空阀304顺序连接在抽真空管路上；
所述工件抽真空管路的端部与主管路连接，所述工件抽真空管路的另一个端部与抽空泵301连接。
表2抽真空系统的设计
Figure BDA0003529117920000111
<2.3工件充气及回收系统的设计>
工件充气及回收系统4，包括：充气子系统、回收子系统、充气-回用连接子系统。
<2.3.1充气子系统的设计>
充气子系统包括：第一充氦大阀401(E805型)、第一充氦管路4001、第二充氦阀402(G01型)、第二充氦管路4002、减压器403、过渡罐404、第三充氦管路4003、氦检测阀4041、微调氧压表4042、浓度仪4043、过渡罐排气管路4040；
所述第一充氦管路与所述第二充氦管路并联设计，在所述第一充氦管路上设置第一充氦大阀401，在所述第二充氦管路上设置第二充氦阀；
第一充氦管路与所述第二充氦管路的一个端部均连接主管路，另外一个端部均连接在第三充氦管路的一端连接；所述第三充氦管路的另一端与过渡罐连接；在第三充氦管路中设置减压器403；
过渡罐放氦阀405、过渡罐压力传感器406、安全阀407、气瓶409均分别设置在过渡罐404上；
在过渡罐404上设置有排气管路，所述排气管路上按照距离过渡罐404由近及远的顺序依次安装：氦检测阀4041、微调氧压表4042、浓度仪4043。
各个仪器的设计含义见表3。
表3充气子系统的设计
构造 作用
第一充氦大阀401 大阀充到指定压力0.7MPa判断产品微漏
第二充氦阀402 小阀充氦0.1兆帕判断产品中漏
减压器403 0.8-2.5MPa(减压，稳定气源压力，防止充气过压)
过渡罐404 为了方便连接工件接口
过渡罐放氦阀405 压力超高，超出高压罐许用压力，执行放氦
过渡罐压力传感器406 用于监测过渡罐中的氦气压力
安全阀407 防止过渡罐爆炸，安全溢流
过渡罐排水阀408 检修时排除过渡罐中的可能存留的水分
气瓶409 储存高压氦气
氦检测阀4041 控制阀门的通断，进行氦浓度采样检测
微调氧压表4042 调节氦气采样压力，氦浓度仪工作压力低于0.2Mpa
浓度仪4043 进行周期性(1小时)的氦气浓度采样
<2.3.2回收子系统的设计>
回收子系统，包括：
1)“氦气回收阀410(E805)、氦气回收管路4100、连接罐412、连接罐真空度监测仪413(PSG500)、回收泵414(D8C)”，上述的连接关系为：
所述氦气回收管路的一端连接回收泵414，另一端与主管路203连接，沿着回收泵414到主管路203的方向，在氦气回收管路上顺序安装有：连接罐412、氦气回收阀410；
2)“氦气放空阀411、氦气放空管路4110、低压罐-氦气放空管路连接阀415、低压罐416、低压罐压力传感器417、低压罐安全阀418、低压罐排水阀419”，上述的连接关系为：
所述氦气放空管路4110的一端连接主管路203，另一端连接低压罐416，在氦气放空管路4110安装有低压罐-氦气放空管路连接阀415；
在低压罐上设置有：低压罐压力传感器417、低压罐安全阀418、低压罐排水阀419；
3)氦气回收第一充气管路4200、氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀420、回收隔断阀421、过滤器422”，上述的连接关系为：
所述氦气回收第一充气管路的一端连接回收泵414，另一端连接低压罐416，沿着回收泵414到低压罐416的方向，在氦气回收第一充气管路顺序安装有：过滤器422、回收隔断阀421、氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀420。
表4回收子系统的设计
Figure BDA0003529117920000131
<2.3.3充气-回用连接子系统的设计>
充气-回用连接子系统，包括：充气-回用连接管道4300、充气-回用连接管道连接阀430、输气阀431(GSR E805)、主压机432、过滤器433、单向阀434；上述部件的连接关系为：
充气-回用连接管道用于连接“低压罐416与过渡罐404”，从低压罐416到过渡罐404的方向上，在充气-回用连接管道上依次安装输气阀431(GSR E805)、主压机432、过滤器433、单向阀434、安全阀435。
表5充气-回用连接子系统的设计
Figure BDA0003529117920000141
<2.4第二补气系统7的设计>
第二补气系统7，包括：第二补气气源701、补气阀702、补气连接阀703、第二补气管路；所述第二补气管路用于连接第二补气气源701与低压罐416，从第二补气气源701到低压罐416的方向，在第二补气管路上顺序连接补气阀702、补气连接阀703。
表6第二补气系统的设计
Figure BDA0003529117920000142
<2.5箱体抽真空系统8的设计>
箱体抽真空系统8，包括：“箱体抽真空管路8010、过滤器801、主抽阀802、主抽泵803、预抽泵804”；
所述箱体抽真空管路8010连接箱体与预抽泵804，从箱体与预抽泵804的方向，在箱体抽真空管路8010上顺序连接：过滤器801、主抽阀802、主抽泵803。
表7箱体抽真空系统的设计
Figure BDA0003529117920000143
Figure BDA0003529117920000151
<2.6箱体标定-检漏-清氦联合系统9的设计>
箱体标定-检漏-清氦联合系统9，包括：
1)箱体检漏系统：“箱体检漏管路9050、过滤器-检漏阀组件905、检漏仪906、前级泵907”；连接方式为：箱体检漏管路9050的一端连接真空箱的内部，另一端连接前级泵907；
2)箱体清氦系统：“清氦管路9080、清氦阀908、氮气气源909”；连接方式为：所述清氦管路9080的1个端部与箱体连接、同时也与维持阀904、过滤器-检漏阀组件905来连通(即通过四通可实现连接)，另一个端部与氮气气源909连通；
3)箱体标定系统：“标定管路9010、校准阀901、漏孔902、预抽阀903、维持阀904”连接方式为：标定管路9010的一端连接真空箱的内部、另一端也连接真空箱的内部；在标定管路9010上顺序安装：校准阀901、漏孔902、预抽阀903、维持阀904。
箱体检漏管路9050、清氦管路9080、标定管路9010连接真空箱的端部连通(通过四通)。
还包括：箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路9090。
表7真空箱体气路组件的设计
Figure BDA0003529117920000152
Figure BDA0003529117920000161
<3检测方法>
工序A:工件放入真空箱内，管状压头进入工件1中，使得工件1的空腔与主管路203连通；气路连接组件的阀门归于关闭状态，所有的泵处于开启状态；
工序B:工件1进行第一阶段检测，执行下述步骤：
B100，真空箱保持与室外连通，对工件1进行首次抽真空：
箱体放气阀911保持开启；
工件抽真空系统3的抽空泵301、泵口隔断阀302、抽空阀304开启，对工件1进行抽真空：
若在一定时间内(例如：15s)，工件1内的压强从10万pa无法降低到1万pa左右，则说明工件1存在大漏，结束检测，执行工序F；
若在一定时间内(例如：15s)，工件1内的压强从10万pa降低到1万pa左右，执行B200；
B200，工件判大漏(判大漏的原理是，若工件1存在大漏，真空箱内的空气会进入到工件1内，会使得工件1内的压强有显著的升高)：
B100的抽空泵301关闭后，在5s内，若工件1中的压强升高不超过2000pa，则工件不出现大漏，则执行步骤B300；
B100的抽空泵301关闭后，在5s内，若工件1中的压强升高超过2000pa，则工件出现大漏，结束检测，执行工序F；
B300，对工件1进行二次抽真空：通过工件抽真空系统3来实现，B100的抽空泵301开启，工件1内的压强从1万pa降低到1000pa以下；上述工作完成后，然后执行工序C。
工序C:真空箱的检测与处理；
C100，真空箱抽真空：
利用箱体抽真空系统8来完成，箱体放气阀911关闭，主抽阀802打开，真空箱的气压低于1000pa以下；
C200，真空箱进行判本底：
过滤器-检漏阀组件905开启，检漏仪906与箱体连通；
若检漏仪906测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Y，则说明本底不满足要求，执行步骤C300；
若检漏仪906测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Y，则说明真空箱本底满足要求，执行工序D；
Y的取值与工件1的检测精度有关，例如：检测精度为10-7Pa.m3/s(即阈值Z)，Y一般取值在10-8Pa.m3/s，即Y＝Z/10。
C300，箱体本底处理：真空箱充氮来进行清氦；
清氦阀908、维持阀904、校准阀901、预抽阀903开启；如图7所示：黑色为氮气气流，N2经过清氦阀908，分为两路：
一路进入真空箱体中，从校准阀901进入到箱体检漏管路9050中，然后经过预抽阀903，在经过箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路9090进入到箱体抽真空管路8010，最后通过主抽泵803、预抽泵804抽走；
另一路从经过维持阀904，先后经过箱体检漏管路9050、箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路9090、箱体抽真空管路8010，最后通过主抽泵803、预抽泵804抽走；
通过上述操作，将箱体检漏管路以及真空箱内部残留的氦气抽走；
最后，将清氦阀908、维持阀904、校准阀901、预抽阀903关闭；
上述工作结束后，返回到步骤C100(即步骤C300结束后，返回步骤C100)；
工序D：对工件1进行中漏以及小漏的检测；
D100，对工件1进行中漏检测：
通过工件充气及回收系统4的充气子系统对工件充氦气，使得工件1的压强达到0.3Mpa：
第二充氦阀402开启，氦气从过渡罐404经过第三充氦管路4003、第二充氦管路4002进入到主管路203，进而进入到工件1中对工件1继续充氦，直至工件1内的气压达到0.3MPa；
若检漏仪检测到测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Z，结束检测，执行工序E；
若检漏仪检测到测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Z，执行步骤D200；
D200，对工件1进行小漏检测：
通过工件充气及回收系统4的充气子系统对工件充氦气，使得工件1的压强从0.3Mpa到0.7Mpa：
第二阶段充氦气：关闭第二充氦阀402，开启第一充氦大阀401开启，氦气从过渡罐404经过第三充氦管路4003、第一充氦管路4001进入到主管路203，进而进入到工件1中；
检漏：
若检漏仪906测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Z，则说明工件1不符合泄露要求；若检漏仪906测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Z，则说明工件1符合泄露要求；
执行工序E；
工序E：氦气回收；
E100；通过工件充气及回收系统4的回收子系统来完成氦气回收：
首先，氦气放空阀411、低压罐-氦气放空管路连接阀415打开，工件1中的高压氦气从主管路203进入到氦气放空管路4110，进而进入到低压罐416；
其次，待工件1中的气压与低压罐一致后，“氦气放空阀411、低压罐-氦气放空管路连接阀415均关闭，氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀420、回收隔断阀421保持开启”：工件1中剩余的氦气从主管路203进入到氦气回收管路4100，然后经过氦气回收第一充气管路4200抽回到低压罐416中；
E200，充气-回用连接子系统工作，低压罐416的氦气流入过渡罐404中：充气-回用连接管道连接阀430开启，输气阀431开启、主压机432启动，将低压罐416的氦气压入过渡罐404中，从而完成氦气的回收。
工序F：退出程序；
F100，真空箱破真空、工件1破真空；
对真空箱破真空：箱体放气阀911开启，空气进入真空箱内部，实现真空箱破真空；
对工件1破真空：工件放气阀501开启，空气从工件放气阀501进入到主管路203，进而进入到工件的空腔内，对工件1破真空；
F200，管状压头离开工件，将工件1从真空箱中拿走；
工序G：对于下一个工件，重复工序A～工序F。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (8)

1.一种全自动气密性检测设备，其特征在于，对工件进行气密性检测，工件为容器且其顶部设置有工件充气接口，工件的内部为空腔；
所述气密性检测设备包括：真空箱、管状压头、气路连接组件；
在检测时，工件置于真空箱的内部，管状压头从工件顶部的工件充气接口插入与空腔连通且将工件充气接口密封；
气路连接组件，包括：工件主管路系统、工件抽真空系统、充气子系统、箱体抽真空系统、箱体检漏系统；
工件主管路系统，包括：工位阀、过滤器、主管路，工位阀、过滤器安装在主管路上；主管路的端部与管状压头连通；
工件抽真空系统，包括：抽空泵、工件抽空真空度监测仪、抽空阀、工件抽真空管路；所述抽空泵、所述工件抽空真空度监测仪、所述抽空阀顺序连接在抽真空管路上；所述工件抽真空管路的端部与主管路连接，所述工件抽真空管路的另一个端部与抽空泵连接；
箱体抽真空系统，包括：箱体抽真空管路、过滤器、主抽阀、主抽泵、预抽泵；所述箱体抽真空管路连接箱体与预抽泵，从箱体至预抽泵的方向，在箱体抽真空管路上顺序连接：过滤器、主抽阀、主抽泵；
充气子系统包括：第一充氦大阀、第一充氦管路、第二充氦阀、第二充氦管路、减压器、过渡罐、第三充氦管路、气瓶；所述第一充氦管路与所述第二充氦管路并联设计，在所述第一充氦管路上设置第一充氦大阀，在所述第二充氦管路上设置第二充氦阀；第一充氦管路与所述第二充氦管路的一个端部均连接主管路，另外一个端部均连接在第三充氦管路的一端连接；所述第三充氦管路的另一端与过渡罐连接；在第三充氦管路中设置减压器；气瓶与过渡罐连接；
箱体检漏系统包括：箱体检漏管路、过滤器-检漏阀组件、检漏仪、前级泵；箱体检漏管路的一端连接真空箱的内部，另一端连接前级泵；从箱体至前级泵的方向，在箱体检漏管路上顺序安装过滤器-检漏阀组件、检漏仪。
2.根据权利要求1所述的一种全自动气密性检测设备，其特征在于，还包括：箱体清氦系统、箱体标定系统；箱体检漏系统、箱体清氦系统、箱体标定系统共同构成箱体标定-检漏-清氦联合系统；
箱体清氦系统包括：清氦管路、清氦阀、氮气气源；所述清氦管路的1个端部与箱体连接，另一个端部与氮气气源连通，在清氦管路上安装有清氦阀；
箱体标定系统包括：标定管路、校准阀、漏孔、预抽阀、维持阀；标定管路的一端连接真空箱的内部、另一端也连接真空箱的内部；在标定管路上顺序安装：校准阀、漏孔、预抽阀、维持阀；
箱体检漏管路、清氦管路、标定管路连接真空箱的端部通过四通连通。
3.根据权利要求2所述的一种全自动气密性检测设备，其特征在于，箱体抽真空系统与箱体标定-检漏-清氦联合系统的配合关系为：还包括：箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路；
抽真空管路连接管路用于连通箱体抽真空管路以及标定管路，抽真空管路连接管路的一端设置在主抽阀与主抽泵之间，另一端设置在预抽阀与维持阀之间。
4.根据权利要求3所述的一种全自动气密性检测设备，其特征在于，还包括：回收子系统、充气-回用连接子系统；充气子系统、回收子系统、充气-回用连接子系统共同构成工件充气及回收系统；
所述回收子系统包括：“氦气回收阀、氦气回收管路、连接罐、连接罐真空度监测仪、回收泵”，“氦气放空阀、氦气放空管路、低压罐-氦气放空管路连接阀、低压罐”，“氦气回收第一充气管路、氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀、回收隔断阀、过滤器”；
回收子系统的连接关系为：所述氦气回收管路的一端连接回收泵，另一端与主管路连接，沿着回收泵到主管路的方向，在氦气回收管路上顺序安装有：连接罐、氦气回收阀；所述氦气放空管路的一端连接主管路，另一端连接低压罐，在氦气放空管路安装有低压罐-氦气放空管路连接阀；所述氦气回收第一充气管路的一端连接回收泵，另一端连接低压罐，沿着回收泵到低压罐的方向，在氦气回收第一充气管路顺序安装有：过滤器、回收隔断阀、氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀；
所述充气-回用连接子系统，包括：充气-回用连接管道、充气-回用连接管道连接阀、输气阀、主压机、 过滤器、单向阀；充气-回用连接管道用于连接低压罐与过渡罐，从低压罐到过渡罐的方向上，在充气-回用连接管道上依次安装输气阀、主压机、过滤器、单向阀、安全阀。
5.根据权利要求4所述的一种全自动气密性检测设备，其特征在于，充气子系统还包括：过渡罐放氦阀、过渡罐压力传感器、安全阀，所述过渡罐放氦阀、所述过渡罐压力传感器、所述安全阀均分别设置在过渡罐上；
充气子系统还包括：氦检测阀、微调氧压表、浓度仪、过渡罐排气管路；在过渡罐上设置有排气管路，所述排气管路上按照距离过渡罐由近及远的顺序依次安装：氦检测阀、微调氧压表、浓度仪。
6.根据权利要求5所述的一种全自动气密性检测设备，其特征在于，回收子系统还包括：低压罐压力传感器、低压罐安全阀、低压罐排水阀；在低压罐上设置有：低压罐压力传感器、低压罐安全阀、低压罐排水阀。
7.一种检测方法，其特征在于，采用权利要求6所述的全自动气密性检测设备来对工件的气密性进行检测，包括以下步骤：
工序A: 工件放入真空箱内，管状压头进入工件中，使得工件的空腔与主管路连通；气路连接组件的阀门归于关闭状态，所有的泵处于开启状态；
工序B: 工件进行第一阶段检测，执行下述步骤：
B100，真空箱保持与室外连通，对工件进行首次抽真空：
箱体放气阀保持开启；
工件抽真空系统的抽空泵、泵口隔断阀、抽空阀开启，对工件进行抽真空：
若在一定时间内，工件内的压强从10万pa无法降低到1万pa左右，则说明工件存在大漏，结束检测，执行工序F；
若在一定时间内，工件内的压强从10万pa降低到1万pa左右，执行B200；
B200，工件判大漏：
B100的抽空泵关闭后，在预定时间内，若工件中的压强升高不超过大漏判读阈值，则工件不出现大漏，则执行步骤B300；
B100的抽空泵关闭后，在预定时间内，若工件中的压强升高超过大漏判读阈值，则工件出现大漏，结束检测，执行工序F；
B300，对工件进行二次抽真空：通过工件抽真空系统来实现，B100的抽空泵开启，工件内的压强从1万pa降低到1000pa以下；上述工作完成后，然后执行工序C；
工序C: 真空箱的检测与处理；
C100，真空箱抽真空：
利用箱体抽真空系统来完成，箱体放气阀关闭，主抽阀打开，真空箱的气压低于真空箱抽真空阈值以下；
C200，真空箱进行判本底：
过滤器-检漏阀组件开启，检漏仪与箱体连通；
若检漏仪测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Y，则说明本底不满足要求，执行步骤C300；
若检漏仪测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Y，则说明真空箱本底满足要求，执行工序D；
C300，箱体本底处理：真空箱充氮来进行清氦；
清氦阀、维持阀、校准阀、预抽阀开启；
N2经过清氦阀，分为两路：
一路进入真空箱体中，从校准阀进入到箱体检漏管路中，然后经过预抽阀，在经过箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路进入到箱体抽真空管路，最后通过主抽泵、预抽泵抽走；
另一路从经过维持阀，先后经过箱体检漏管路、箱体检漏管路-箱体抽真空管路连接管路、箱体抽真空管路，最后通过主抽泵、预抽泵抽走；
通过上述操作，将箱体检漏管路以及真空箱内部残留的氦气抽走；
最后，将清氦阀、维持阀、校准阀、预抽阀关闭；
上述工作结束后，返回到步骤C100；
工序D：对工件进行中漏以及小漏的检测；
D100，对工件进行中漏检测：
通过工件充气及回收系统的充气子系统对工件充氦气，使得工件的压强达到0.3Mpa：
第二充氦阀开启，氦气从过渡罐经过第三充氦管路、第二充氦管路进入到主管路，进而进入到工件中对工件继续充氦，直至工件内的气压达到0.3MPa；
若检漏仪检测到测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Z，结束检测，执行工序E；
若检漏仪检测到测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Z，执行步骤D200；
其中，Y≤Z/10；
D200，对工件进行小漏检测：
通过工件充气及回收系统的充气子系统对工件充氦气，使得工件的压强从0.3Mpa到0.7Mpa：
第二阶段充氦气：关闭第二充氦阀，开启第一充氦大阀开启，氦气从过渡罐经过第三充氦管路、第一充氦管路进入到主管路，进而进入到工件中；
检漏：
若检漏仪测量的真空箱内的氦气泄漏量X大于等于阈值Z，则说明工件不符合泄露要求；若检漏仪测量的真空箱内的氦气泄漏量X小于阈值Z，则说明工件符合泄露要求；
执行工序E；
工序E：氦气回收；
E100；通过工件充气及回收系统的回收子系统来完成氦气回收：
首先，氦气放空阀、低压罐-氦气放空管路连接阀打开，工件中的高压氦气从主管路进入到氦气放空管路，进而进入到低压罐；
其次，待工件中的气压与低压罐一致后，“氦气放空阀、低压罐-氦气放空管路连接阀均关闭，氦气回收第一充气管路-低压罐连接阀、回收隔断阀保持开启”：工件中剩余的氦气从主管路进入到氦气回收管路，然后经过氦气回收第一充气管路抽回到低压罐中；
E200，充气-回用连接子系统工作，低压罐的氦气流入过渡罐中：充气-回用连接管道连接阀开启，输气阀开启、主压机启动，将低压罐的氦气压入过渡罐中，从而完成氦气的回收；
工序F：退出程序；
F100，真空箱破真空、工件破真空；
对真空箱破真空：箱体放气阀开启，空气进入真空箱内部，实现真空箱破真空；
对工件破真空：工件放气阀开启，空气从工件放气阀进入到主管路，进而进入到工件的空腔内，对工件破真空；
F200，管状压头离开工件，将工件从真空箱中拿走；
工序G：对于下一个工件，重复工序A~工序F。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，工序A之前，还包括：氦气补气工序：当浓度仪检测的过渡罐中的氦气浓度不足时，此时，第二补气系统启动，将第二补气气源中的氦气补充入低压罐，然后再通过充气-回用连接子系统，即低压罐中的氦气通过主压机，将氦气加压，通过充气-回用连接管道充氦气进入到过渡罐。
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