CN117848609A - 一种坩埚氦质谱检漏装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及坩埚检漏领域，具体涉及一种坩埚氦质谱检漏装置,该装置包括：坩埚、氦质谱检漏仪、喷枪组件、密封罩、密封组件、校准漏孔、真空泵和真空管道。坩埚通过倒置在密封组件中间位置，密封罩设在密封组件上，密封组件和密封罩之间通过橡胶密封条；坩埚上端设有喷枪组件，喷枪组件贯穿密封罩的上端；坩埚内部设有校准漏孔，校准漏孔通过真空管道分别连接氦质谱检漏仪、真空泵和大气；真空泵设在密封组件下端，氦质谱检漏仪设在真空泵的侧面。本装置是通过检测氦气判断坩埚是否存在漏孔。氦气本身是无毒、无味、无污染且性质稳定的气体，氦气能更快的穿过漏洞且容易扩散，本装置检测的准确性很高，并且不会对操作人员身体造成伤害。

Description

一种坩埚氦质谱检漏装置

技术领域

本发明涉及坩埚检漏领域，具体涉及一种坩埚氦质谱检漏装置。

背景技术

合成坩埚是合成反应的装料容器，在坩埚装料使用前操作人员需要对坩埚的焊缝进行检漏。现有技术中一般采用苯检漏方法，该检漏方法灵敏度较低，且受人工操作影响较大，即需要通过操作人员目视判断是否发生泄漏，存在错检和漏检的风险，同时苯属于有毒物质，易挥发，操作人员长期接触会对呼吸道和神经系统造成伤害；现有技术中，坩埚检漏工艺存在的效率低、耗时久以及准确性不高等问题。

发明内容

本发明提出了一种坩埚氦质谱检漏装置，用于解决现有技术中坩埚检漏工艺存在的准确性不高且苯对操作人员身体造成伤害的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提出了一种坩埚氦质谱检漏装置，该装置包括：坩埚、氦质谱检漏仪、喷枪组件、密封罩、密封组件、校准漏孔、真空泵和真空管道。坩埚通过倒置在密封组件中间位置，密封罩设在密封组件上，密封组件和密封罩之间通过橡胶密封条；坩埚上端设有喷枪组件，喷枪组件贯穿密封罩的上端；坩埚内部设有校准漏孔，校准漏孔用于氦质谱仪的漏率校准，校准漏孔通过真空管道分别连接氦质谱检漏仪、真空泵和真空充气阀；真空泵设在密封组件下端，氦质谱检漏仪设在真空泵的侧面。

在一些实施例中，喷枪系统包括底部检测喷枪组件、旋转导电滑环、步进电机、旋转回转平台、圆锥滚子轴承、纵焊缝检测喷枪组件和氦气流量计，步进电机下端设有旋转回转平台，旋转回转平台下端设有圆锥滚子轴承，旋转回转平台和圆锥滚子轴承用于底部检测喷枪组件和纵焊缝检测喷枪组件的回转运动，实现坩埚锥面和底面的回转喷氦；圆锥滚子轴承下端设有旋转导电滑环，旋转导电滑环用于防止连接喷枪组件各部件导线在回转时缠绕和扯断；旋转导电滑环下端设有底部检测喷枪组件和纵焊缝检测喷枪组件，底部检测喷枪组件设在坩埚底部上端位置，底部检测喷枪组件用于向坩埚底面进行氦气喷吹，纵焊缝检测喷枪组件设在坩埚的侧面，纵焊缝检测喷枪组件用于向坩埚的焊缝或锥筒面进行氦气喷吹。

在一些实施例中，旋转回转平台下端还设有检测喷枪转动系统和氦气进口浮动密封套，氦气进口浮动密封套连接氦气管路的一端，氦气管路的另一端设有氦气流量计和氦气手动阀，氦气管路另一端用于连接氦气瓶；氦气进口浮动密封套用于氦气管路的密封，检测喷枪转动系统用于氦气管路的回转运动。

在一些实施例，底部检测喷枪组件包括底部检测喷枪和水平导轨，底部检测喷枪设在水平导轨上，底部导轨用于底部检测喷枪的水平运动控制，底部检测喷枪组件上端设有底部检测氦气电磁阀，底部检测氦气电磁阀用于控制氦气的喷吹；纵焊缝检测喷枪组件包括纵焊缝检测喷枪和垂直导轨，纵焊缝检测喷枪设在垂直导轨上，垂直导轨用于纵焊缝检测喷枪的水平运动控制，纵焊缝检测喷枪组件上端设有纵焊缝检测氦气电磁阀，纵焊缝检测氦气电磁阀用于控制氦气的喷吹。

在一些实施例中，密封组件包括底座、柔性环形中空硅橡胶管和压空罐，柔性环形中空硅橡胶管设在底座上，底座与密封罩连接，硅橡胶管连接压空罐，压空罐对硅橡胶管充气，橡胶管胀大后无缝隙紧贴坩埚内壁，达到密封效果。

在一些实施例中，校准漏孔下端设有校准漏孔阀门，校准漏孔用于氦质谱仪的漏率校准，校准漏孔与氦质谱检漏仪连接的真空管道上设有真空电阻规，校准漏孔与真空泵连接的真空管道上设有真空电磁阀和气压表；真空泵下端设有底部排气口，底部排气孔用于真空泵的散热。

在一些实施例中，装置还设有显示器，显示器内置有控制系统，控制系统连接氦质谱检漏仪、真空泵和喷枪组件，控制系统用于完成坩埚自动抽气、喷枪组件自动喷氦、自动氦气检漏和漏率值实时存入数据库的功能；显示器连接微电脑电阻真空计，微电脑电阻真空计用于显示真空电阻规测量的真空值。

在一些实施例中，密封罩的中部位置设有氦气浓度检测仪，氦气浓度检测仪用于监测密封罩内的氦气浓度。

在一些实施例中，真空管道采用不锈钢波纹管，不锈钢波纹管的连接处采用卡箍连接。真空泵为涡旋干式真空泵，真空泵抽速要大于15m³/h。

在一些实施例中，密封罩上下两端均设有氦气外排口，氦气外排口通过抽风的方式排除氦气；氦气外排口上设有气动碟阀，气体蝶阀作为密封罩内气体排气开关。

实施本发明具有以下有益效果：

本发明提出了一种坩埚氦质谱检漏装置，该装置具体有益效果如下：

1、本装置是通过检测氦气这种惰性气体来判断坩埚是否存在漏孔。氦气本身是无毒、无味、无污染且性质稳定的气体，氦气比其他气体能更快的穿过漏洞且容易扩散，氦气不会腐蚀焊缝表面，不会堵塞漏孔，所以其检测的准确性很高，并且不会对操作人员身体造成伤害。

2、本装置的真空密封采用柔性环形中空硅橡胶管替代传统的螺纹紧固密封，硅橡胶管由压空罐胀大，使硅橡胶管无缝隙紧贴坩埚内壁，达到密封效果，从而实行密封操作自动化，密封操作方便，密封效果好。

3、本装置通过设置控制系统，完成了坩埚自动抽气、自动喷氦检测、漏率值实时存入数据库等功能，控制系统使得检漏过程的自动化程度得到显著提高，同时，该检漏装置设计有点检、线检、全检三种检漏方式，喷枪系统能360°自由旋转，可为不同坩埚的检测提供技术支持。

附图说明

图1为本发明提出一种坩埚氦质谱检漏装置的装置示意图；

图2为本发明提出一种坩埚氦质谱检漏装置的氦质谱检漏仪示意图；

附图说明：1、氦质谱检漏仪；2、氦质谱检漏仪显示屏；3、电控柜；4、操作键盘；5、微电脑电阻真空计；6、显示器；7、LED照明装置；8、氦气浓度检测仪；9、底部检测喷枪组件；10、底部检测氦气电磁阀；11、旋转导电滑环；12、检测喷枪转动系统；13、步进电机；14、旋转回转平台；15、圆锥滚子轴承；16、氦气进口浮动密封套；17、纵焊缝检测氦气电磁阀；18、气动碟阀；19、坩埚；20、校准漏孔；21、氦气流量计；22、校准漏孔阀门；23、纵焊缝检测喷枪组件；24、密封组件；25、真空电阻规；26、真空充气阀；27、真空电磁阀；28、真空泵；29、底部排气口；30、密封罩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明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做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。

本发明提出了一种坩埚氦质谱检漏装置，该装置包括：坩埚19、氦质谱检漏仪1、喷枪组件、密封罩30、密封组件24、校准漏孔20、真空泵28和真空管道。坩埚19通过倒置在密封组件24中间位置，密封罩30设在密封组件24上，密封组件24和密封罩30之间通过橡胶密封条。密封罩30的中部位置设有氦气浓度检测仪8，氦气浓度检测仪8用于监测密封罩30内的氦气浓度。密封罩30上下两端均设有氦气外排口，氦气外排口用于通过抽风的方式排除氦气；氦气外排口上设有气动碟阀18，气体蝶阀作为密封罩30内气体排气开关。坩埚19上端设有喷枪组件，喷枪组件贯穿密封罩30的上端；坩埚19内部设有校准漏孔20，校准漏孔20用于氦质谱仪的漏率校准，校准漏孔20通过真空管道分别连接氦质谱检漏仪1、真空泵28和真空充气阀26；真空泵28设在密封组件24下端，氦质谱检漏仪1设在真空泵28的侧面。坩埚检漏前先使用标准漏孔26对系统进行测试，用于氦质谱检漏仪1的漏率校准，待校准合格后可取下标准漏孔26，再将坩埚19倒置在密封组件上抽真空检漏，校准漏孔阀门22用于标准漏孔氦气通道的关闭，在不使用标准漏孔校准，可关闭该阀门；进行外置标准漏孔校准则需打开该手阀。校准漏孔20与氦质谱检漏仪1连接的真空管道上设有真空电阻规25，校准漏孔20与真空泵28连接的真空管道上设有真空电磁阀27和气压表；真空泵28下端设有底部排气口29，底部排气孔用于真空泵28的散热。

需要说明的是，真空管道采用不锈钢波纹管，不锈钢波纹管的连接处采用卡箍连接。真空泵28为涡旋干式真空泵28，真空泵28抽速要大于15m³/h。

本装置是通过检测氦气这种惰性气体来判断坩埚19是否存在漏孔。氦气本身是无毒、无味、无污染且性质稳定的气体，氦气比其他气体能更快的穿过漏洞且容易扩散，氦气不会腐蚀焊缝表面，不会堵塞漏孔，所以其检测的准确性很高，并且不会对操作人员身体造成伤害。

在一些实施例中，喷枪系统包括底部检测喷枪组件9、旋转导电滑环11、步进电机13、旋转回转平台14、圆锥滚子轴承15、纵焊缝检测喷枪组件23和氦气流量计21，步进电机13下端设有旋转回转平台14，旋转回转平台14下端设有圆锥滚子轴承15、检测喷枪转动系统12和氦气进口浮动密封套16，旋转回转平台14和圆锥滚子轴承15用于底部检测喷枪组件9和纵焊缝检测喷枪组件23的回转运动，实现坩埚19锥面和底面的回转喷氦；旋转回转平台14下端还设有检测喷枪转动系统12和氦气进口浮动密封套16，氦气进口浮动密封套16连接氦气管路的一端，氦气管路的另一端设有氦气流量计21和氦气手动阀，氦气管路另一端用于连接氦气瓶；氦气进口浮动密封套16用于氦气管路的密封，检测喷枪转动系统12用于氦气管路的回转运动。圆锥滚子轴承15下端设有旋转导电滑环11，旋转导电滑环11用于防止连接喷枪组件各部件的导线在回转时缠绕和扯断；旋转导电滑环11下端设有底部检测喷枪组件9和纵焊缝检测喷枪组件23，底部检测喷枪组件9设在坩埚19底部上端位置，底部检测喷枪组件9用于向坩埚19底面进行氦气喷吹，纵焊缝检测喷枪组件23设在坩埚19的一侧，纵焊缝检测喷枪组件23用于向坩埚19的焊缝或锥筒面进行氦气喷吹。底部检测喷枪组件9包括底部检测喷枪和水平导轨，底部导轨用于底部检测喷枪的水平运动控制，底部检测喷枪组件9上端设有底部检测氦气电磁阀10，底部检测氦气电磁阀10用于控制氦气的喷吹；纵焊缝检测喷枪组件23包括纵焊缝检测喷枪和垂直导轨，垂直导轨用于纵焊缝检测喷枪的水平运动控制，纵焊缝检测喷枪组件23上端设有纵焊缝检测氦气电磁阀17，纵焊缝检测氦气电磁阀17用于控制氦气的喷吹。本装置设计有点检、线检、全检三种检漏方式，喷枪系统能360°自由旋转，可为不同坩埚19的检测提供技术支持。

在一些实施例中，密封组件24包括底座、柔性环形中空的硅橡胶管和压空罐，硅橡胶管设在底座上，硅橡胶管连接压空罐，压空罐对橡胶管充气，硅橡胶管胀大后无缝隙紧贴坩埚19内壁，达到密封效果。本装置的真空密封采用柔性环形中空的硅橡胶管替代传统的螺纹紧固密封，硅橡胶管由压空罐胀大，使硅橡胶管无缝隙紧贴坩埚19内壁，达到密封效果，从而实行密封操作自动化，密封操作方便，密封效果好。

在一些实施例中，装置还设有显示器6，显示器6内置有控制系统，控制系统连接氦质谱检漏仪1、真空泵28和喷枪组件，控制系统用于完成坩埚19自动抽气、喷枪组件自动喷氦、自动氦气检漏和漏率值实时存入数据库的功能；显示器6连接微电脑电阻真空计5，微电脑电阻真空计5用于显示真空电阻规25测量的真空值。本装置通过设置控制系统，完成了坩埚19自动抽气、自动喷氦检测、漏率值实时存入数据库等功能，控制系统使得检漏过程的自动化程度得到显著提高。

需要说明的是，本装置中的氦质谱检漏仪1采用逆扩散型检漏仪，坩埚19连接在氦质谱检漏仪1的前级泵低真空管道上，检漏时，漏入的氦气一部分被前级泵抽走，由于前级泵对氦气的压缩比很小，所以一部分氦气逆扩散到质谱室建立氦分压；由于前级管道要求的真空度低，前级泵大大节省了抽气时间，使得检漏效率较快。氦质谱检漏仪1设有氦质谱检漏仪1的配套设备，包括氦质谱检漏仪显示屏2、电控柜3和操作键盘4，氦质谱检漏仪显示屏2上端还设有LED照明装置7。

本发明提出了一种坩埚氦质谱检漏装置，该装置的使用方法如下：

步骤1：进行坩埚19氦质谱检漏时，由人工将待检坩埚19倒置于密封组件24上，打开压空罐将硅橡胶管胀大对坩埚19进行定位卡紧。

步骤2：启动真空电磁阀27阀门，关闭真空充气阀26并开启真空泵28快速抽气，待控制系统显示检测口压力低于140Pa停止真空泵28并关闭真空电磁阀27阀门。

步骤3：启动氦质谱分析仪并抽取真空，等待系统本底降低小于等于1×10^-9Pa.m³/s时，启动质谱仪的本底“清0”功能。

步骤4：在系统中选择一种氦气检漏方式，系统自动打开氦气瓶向装置内部喷入氦气，待氦气流量、浓度达到检测要求时，系统自动关闭氦气接口，停止喷氦；最后通过氦质谱分析仪自动进行坩埚19的检漏工作。

本发明提出了一种坩埚氦质谱检漏装置，该装置进行点检、线检、全检三种检漏方式的要求如下：

一、坩埚19全检要求：

1、将喷枪对准坩埚19密封处的随机选择10个检测点喷吹氦气。

2、每个检测点的喷吹时间为40s，每间隔10s记录漏率值和检测室内的氦气浓度。

二、坩埚19线检和点检要求：

1、氦气喷枪对准坩埚19竖焊缝与横焊缝的交界位置处后，再选择线检模式进行检测；

2、检测结束后，在检测数据库中选择较高10个高漏率值作为本次坩埚19检漏的数据。

在坩埚19每次检测结束后取下，旋转坩埚19后再次进行检测，每种检漏方式各做10次检漏；控制系统根据漏率标准差公式计算，记录每次检漏时间并验证每次坩埚19检漏一致性，从而进行对比判断坩埚19检漏效率与质量。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述装置包括：坩埚、氦质谱检漏仪、喷枪组件、密封罩、密封组件、校准漏孔、真空泵和真空管道。所述坩埚通过倒置在所述密封组件中间位置，所述密封罩设在所述密封组件上，所述密封组件和所述密封罩之间通过橡胶密封条；所述坩埚上端设有所述喷枪组件，所述喷枪组件贯穿密封罩的上端；所述坩埚内部设有所述校准漏孔，所述校准漏孔用于氦质谱仪的漏率校准，所述校准漏孔通过所述真空管道分别连接所述氦质谱检漏仪、真空充气阀和所述真空泵；所述真空泵设在密封组件下端，所述氦质谱检漏仪设在所述真空泵的侧面。

2.根据权利要求1所述的一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述喷枪系统包括底部检测喷枪组件、旋转导电滑环、步进电机、旋转回转平台、圆锥滚子轴承、纵焊缝检测喷枪组件和氦气流量计，所述步进电机下端设有所述旋转回转平台，所述旋转回转平台下端设有所述圆锥滚子轴承，所述旋转回转平台和所述圆锥滚子轴承用于所述底部检测喷枪组件和所述纵焊缝检测喷枪组件的回转运动，实现坩埚锥面和底面的回转喷氦；所述圆锥滚子轴承下端设有旋转导电滑环，所述旋转导电滑环用于防止连接所述喷枪组件各部件的导线在回转时缠绕和扯断；所述旋转导电滑环下端设有所述底部检测喷枪组件和所述纵焊缝检测喷枪组件，所述底部检测喷枪组件设在所述坩埚底部上端位置，所述底部检测喷枪组件用于向所述坩埚底面进行氦气喷吹，所述纵焊缝检测喷枪组件设在所述坩埚的侧面，所述纵焊缝检测喷枪组件用于向所述坩埚的焊缝或锥筒面进行氦气喷吹。

3.根据权利要求2所述的一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述旋转回转平台下端还设有检测喷枪转动系统和氦气进口浮动密封套，所述氦气进口浮动密封套连接氦气管路的一端，所述氦气管路的另一端设有氦气流量计和氦气手动阀，所述氦气管路另一端用于连接氦气瓶；所述氦气进口浮动密封套用于所述氦气管路的密封，所述检测喷枪转动系统用于所述氦气管路的回转运动。

4.根据权利要求2所述的一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述底部检测喷枪组件包括底部检测喷枪和水平导轨，所述底部检测喷枪设在所述水平导轨上，所述底部导轨用于所述底部检测喷枪的水平运动控制，所述底部检测喷枪组件上端设有底部检测氦气电磁阀，所述底部检测氦气电磁阀用于控制氦气的喷吹；所述纵焊缝检测喷枪组件包括纵焊缝检测喷枪和垂直导轨，所述纵焊缝检测喷枪设在所述垂直导轨上，所述垂直导轨用于所述纵焊缝检测喷枪的水平运动控制，所述纵焊缝检测喷枪组件上端设有纵焊缝检测氦气电磁阀，所述纵焊缝检测氦气电磁阀用于控制氦气的喷吹。

5.根据权利要求1所述的一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述密封组件包括底座、柔性环形中空的硅橡胶管和压空罐，所述柔性环形中空硅橡胶管设在底座上，所述底座与所述密封罩连接，所述硅橡胶管连接所述压空罐，所述压空罐对所述硅橡胶管充气，所述橡胶管胀大后无缝隙紧贴坩埚内壁，达到密封效果。

6.根据权利要求1所述的一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述校准漏孔下端设有校准漏孔阀门，所述校准漏孔用于所述氦质谱仪的漏率校准；所述校准漏孔与所述氦质谱检漏仪连接的真空管道上设有真空电阻规，所述校准漏孔与所述真空泵连接的真空管道上设有真空电磁阀和气压表；所述真空泵下端设有底部排气口，所述底部排气孔用于真空泵的散热。

7.根据权利要求6所述的一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述装置还设有显示器，所述显示器内置有控制系统，所述控制系统连接所述氦质谱检漏仪、真空泵和喷枪组件，所述控制系统用于完成坩埚自动抽气、喷枪组件自动喷氦、自动氦气检漏和漏率值实时存入数据库的功能；所述显示器连接微电脑电阻真空计，所述微电脑电阻真空计用于显示所述真空电阻规测量的真空值。

8.根据权利要求1所述的一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述密封罩的中部位置设有氦气浓度检测仪，所述氦气浓度检测仪用于监测所述密封罩内的氦气浓度。

9.根据权利要求1所述的一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述真空管道采用不锈钢波纹管，所述不锈钢波纹管的连接处采用卡箍连接。所述真空泵为涡旋干式真空泵，所述真空泵抽速大于15m³/h。

10.根据权利要求1所述的一种坩埚氦质谱检漏装置，其特征在于，所述密封罩上下两端均设有氦气外排口，所述氦气外排口通过抽风的方式排除氦气；所述氦气外排口上设有气动碟阀，所述气体蝶阀作为密封罩内气体排气开关。