CN201352168Y - 高精度气体泄漏分工位检测装置 - Google Patents

Abstract

一种高精度气体泄漏分工位检测装置，包括标准容器、被测容器和气源，检测减压阀通过总接头阀连接到检测管路和标准容器管路，检测管道的另一端连接被测容器，标准容器管的另一端连接标准容器，检测管路和标准容器管路之间安装有差压接头阀和差压传感器，充气减压阀连接充气接头阀，检测管路连接用于根据差压信号确定补偿量并控制步进电机进给量的智能补偿控制器，被测容器位于工作台上，工作台包括充气工位、平衡工位、检测工位、排气工位以及工位转换机构，充气工位设有充气接头阀座、平衡工位设有平衡接头阀座、检测工位设有检测接头阀座，排气工位设有排气接头阀座。本实用新型能够提高检测精度和检测效率。

Description

高精度气体泄漏分工位检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种高精度气体泄漏分工位检测装置。

背景技术

目前，在汽车、燃气、航空、军工、电子、机械、物流配送等相关行业中，对于相关产品工件和总成的泄漏自动检测装置的需求普遍存在，特别是在宽压力、大容积、大温变、多工位检测要求条件下的智能化泄漏自动检测装置更是急需，这项技术已成为相关行业提高生产效率和产品质量的关键。

以往采用的定量泄漏检测法只要是差压法，气体的泄漏量与测试压和泄漏孔的结构有关，但泄漏孔的结构无法用物理的方法测量出来，现在采取相关参数的方法，通过测量容器内压力的变化来推导出泄漏量的公式。另外，由于微小泄漏量使得容器内气体压力降低，压力降只有在测试压力附近微小的范围内其泄漏量才基本上保持不变。而这个压力降比起测试压力来说小的多，约为测试压的1/1000～1/100，因此若直接用压力传感器来测量压力降，一方面对于微小压力变化传感器的灵敏度和精度达不到，因此不采用压力传感器直接测压，而间接地使用差压传感器来测量压力的变化值。

基于差压法的泄漏检测技术与传统的湿式检测法和绝对压力法相比，提高了检测精度和自动化程度。但差压法还存在不足之处，其缺陷主要以下四点。

(1)、根据差压法得到的泄漏率检测公式：

$V_L=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_L}{T}=\frac{\mathrm{\ΔP}}{{\mathrm{TP}}_0}\{V_W+\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\ΔP}}(1+\frac{V_W}{V_S})(P+P_0)\}$

在对工件进行泄漏检测前必须预先计算出被测容器的容积(V_W)和标准工件的容积(V_S)。如果被测容器和标准工件的容积不相等，或者要用同一台设备检测不同产品时，势必会降低检测的效率，同时也会影响检测精度。

(2)、被测容器容积较大时，需要有足够的充气时间和平衡时间来保证检测精度，这势必会降低设备的工作效率，甚至会跟不上现代生产线的工作节奏。

(3)、在研制检测装置时，必须保证其具有较宽的检测范围，所以必须选用较大量程的差压传感器，但是差压传感器的分辨力与其量程成反比。也就是说为了保证装置有较大的检测范围，必须降低它的检测精度。

(4)、工件内气体的泄漏率与测试压力和泄漏孔的结构相关。在用差压法检测的过程中，泄漏孔的结构保持不变，随着泄漏量的增大，被测容器内的测试压力就会随之降低。也就是说被测容器内气体的泄漏率会随着测试压力的降低而减小，是非线性的。这使得经过一段时间后才能判断工件是否合格，降低了检测效率。

实用新型内容

为了克服已有的气体泄漏检测装置的检测精度较低、检测效率低的不足，本实用新型提供一种能够提高检测精度和检测效率的高精度气体泄漏分工位检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高精度气体泄漏分工位检测装置，包括标准容器、被测容器和气源，所述气源连接接气源处理设备，所述的气源处理设备出口设有检测减压阀和充气减压阀，所述检测减压阀通过总接头阀连接到检测管路和标准容器管路，所述的检测管道的另一端连接被测容器，所述的标准容器管的另一端连接标准容器，所述的检测管路和标准容器管路之间安装有差压接头阀和差压传感器，所述充气减压阀连接充气接头阀，所述检测管路连接用于根据差压信号确定补偿量并控制步进电机进给量的智能补偿控制器，所述的被测容器位于工作台上，所述的工作台包括充气工位、平衡工位、检测工位、排气工位以及工位转换机构，所述充气工位设有充气接头阀座、所述平衡工位设有平衡接头阀座、所述检测工位设有检测接头阀座，所述排气工位设有排气接头阀座。

进一步，所述差压传感器两端口与保护接头阀的两端口连接，所述差压传感器的低压端与保压接头阀连接。

再进一步，所述检测管路连接第一温度传感器和第一压力传感器，所述标准容器管路连接第二温度传感器和第二压力传感器，所述第一温度传感器位于靠近所述被测容器的检测管路上。

本实用新型的技术构思为：提出基于容积补偿的差压式分工位泄漏检测法，在普通差压基础上，在连有被测容器的管路中安装了容积补偿装置，且采用高分辨力的微差压传感器。当标准工件与被测容器两侧出现压力差时，能及时对被测容器一侧进行气体补偿，使两侧压力达到平衡，从而使测试压力保持恒定，解决了非线性问题。此外，用分工位检测机构，将普通差压法的四个环节分别安排在四个工位上完成，以一当四，解决了大容积工件检测效率低的问题。最后根据补偿装置所补偿的气体的量就可得到被测容器的泄漏量。而不用根据公式计算得到，也不用在检测前预先计算被测容器和标准工件的容积，进一步提高了检测效率和检测精度。

本实用新型的有益效果主要表现在：1、提高了检测精度；2、提高了检测效率。

附图说明

图1是本实用新型的高精度气体泄漏检测管路装置的示意图。

图2是本实用新型的被测容器工位传送的示意图。

图3是本实用新型的充气接头的示意图。

图4是本实用新型的被测容器接口的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1，一种高精度气体泄漏分工位检测装置，包括标准容器14、被测容器和气源1，所述气源1连接气源处理设备2，所述的气源处理设备出口设有检测减压阀3和充气减压阀20，所述检测减压阀3连接总接头阀4，两者之间外接一个压力表27，所述总接头阀4通过检测接头阀5a接到检测管道，所述的检测管道终端连接被测容器，所述总接头阀4通过标准接头阀5b接到标准容器管道，此管道终端连接标准容器14，所述的两个管道之间接有保压接头阀6，保护接头阀7和差压传感器8，所述差压传感器8的两端口与保护接头阀7的两端口连接，所述差压传感器8的低压端与保压接头阀6连接，所述的高精度气体泄漏检测管路装置还包括智能补偿控制器，所述的智能补偿控制器是根据差压信号确定补偿量来控制步进电机进给量，所述检测管道连接容积补偿接头阀19，所述容积补偿接头阀19连接补偿气缸17，所述补偿气缸17连接步进电机15，所述步进电机15的输出轴连接位移传感器16，所述差压传感器8、位移传感器16连接所述智能补偿控制器。

所述的被测容器位于工作台上，所述的工作台包括充气工位GW1、平衡工位GW2、检测工位GW3、排气工位GW4以及工位转换机构，所述充气工位设有充气接头阀座、所述平衡工位设有平衡接头阀座、所述检测工位设有被测接头阀座，所述排气工位设有排气接头阀座。由工位转换机构实现各个工作的自动转换。

所述气源1连接充气减压阀20，所述充气减压阀20连接充气接头阀22，所述充气接头阀22安装在所述充气接头阀座上。排气接头阀25安装在所述排气接头阀座上，所述排气接头阀25连接消音器26。

在检测管路上设有手动阀13a，压力传感器11a，以及温度传感器12a；标准容器管路上设有手动阀13b，压力传感器11b，以及温度传感器12b。

如图1所示的检漏系统原理图，它主要由分工位检测机构和气密性检测仪的气路系统这两部分组成。其中，虚线框外部为分工位检测机构，虚线框内部为气密性检测仪的气路系统。分工位检测机构由管路、充气接头阀22、平衡接头阀23、检测接头阀24、排气接头阀25和一个圆形工作台组成。其中管路分为三路，分别是预充气管路、检测管路、排气管路。这三路管路共同由一个气缸驱动同时工作，实现与接头阀的连接和断开。接头阀内置二位二通电磁阀，每个阀分别有对应的气缸驱动上下运动，实现与被测容器的连接与断开。工作台的上部用来固定接头阀，下部有四个工位用来放置被测容器，它可由电机驱动实现旋转，从而实现工位转换。工作台下面可以用来安放气密性检测仪及其下位机控制系统。开始工作前，管路和接头阀都处于复位状态，处于顶端。工作过程中，当预充气工位检测到被测容器时，其上方的接头阀向下运动，其下端与被测容器连接，然后管路向下运动与接头阀上端连接，随后打开电磁阀进行充气。充气完成后，工作台旋转，充气后的被测容器开始平衡，下一个被测容器进入预充气工位。平衡完成后的工件在检测工位完成泄漏检测，记录检测数据，并判断工件是否合格。检测完后工作台旋转，将工件送到排气工位，并按照合格品与不合格品分类。四个工位上都有工件时，预充气、平衡、检测、排气同时进行，协调工作。

气密性检测仪的气路系统的核心部件是差压传感器8，差压传感器8与保护接头阀7并联，并联后再与差压接头阀6串联，两个接头阀均采用二位二通电磁阀，当检测仪停止检测时，差压接头阀6关闭，保护接头阀7打开，这样差压传感器8两端的压力就相等，起到保护差压传感器8的作用，同时，差压接头阀6也可以保证标准容器14中的大部分气体不会流失。在连接标准件的管路中连有一个补偿容器10，其中手动阀9，因为在实际系统中，连接被测件的管路往往会比连接标准件的管路长，使用补偿容器10，使差压传感器8两侧管路的容积尽量相等，以减少环境对检测仪的影响。

本实施例的泄漏检测装置主要包括充气平衡检测排气四个状态，下面以四个状态详细介绍：

检测仪工作前首先应对标准工件进行充，即打开总接头阀4、标准接头阀5b、保护接头阀7，关闭电磁阀5a、差压接头阀6，对标准件和补偿容器进行充气，其压力由压力传感器11b测得。压力达到设定值时关闭总接头阀4、标准接头阀5b。

被测容器由传送带送到检测仪时，先放置与预充气工位，将预充气管路通过接头阀与被测容器相连，并打开对应的接头阀进行充气。被测容器内气体压力由压力传感器11a测得，当压力达到设定值时关闭对应的接头阀，而后将充气管路与接头阀断开，而接头阀与工件依然相连。控制工作台下的皮带轮传送一定的距离，被测容器进入平衡工位，同时对下一工件进行预充气。充气速度可由调压阀20控制。

当经过平衡的被测容器到达检测工位时，将检测管路与对应的接头阀相连。先打开被测接头阀5a、标准接头阀5b、补偿接头阀19和检测工位对应的接头阀，直到被测容器和标准工件的压差为零。此时打开总接头阀4，对检测回路进行再次充气，充气速度有调压阀3控制。充气过程应当缓慢，尽量减少对原有气体的冲击。当压力达到设定值时，关闭总接头阀4，让其进行再平衡。由于经过预充气和平衡过程，对工件进行再充气和再平衡的时间会大大减小。气体平衡后，关闭被测接头阀5a、标准接头阀5b、保护接头阀7，打开差压接头阀6。若被测容器存在泄漏，则差压传感器两侧就会出现压力差，这个差值有高精度的差压传感器测得，并用此差压值控制步进电机驱动补偿气缸将气体打入连有被测容器的回路，使差压传感器两端压力差重新归零，以此往复直到检测完毕。检测完后，根据补偿气缸推进的位移计算被测容器的泄漏量，进而能计算其泄漏率。

皮带轮再传送一定的距离，检测完后的工件被送到排气工位。将排气回路与对应接头阀相连，然后打开接头阀，将高压气体排出被测容器。完成以上操作后，将接头阀与被测容器和排气回路断开。

在以上检测过程中，预充气回路能对被测容器进行快速充气。充气接头阀内置二位二通电磁阀，随着工作台的转动循环使用。充气管路、检测管路和排气管路由气缸驱动同时运动，同时工作。代工作台上有四个被测容器，便可对四个工件分别同时进行预充气、平衡、检测和排气。如此将大大提高检测仪的工作效率，又不置于大幅提高检测仪的生产成本。

参照图2，被测容器GW置于皮带轮上，工件所处的工位将随皮带的转动而循环变化。接头27和28紧密连接，并和虚线框内的接头阀跟随检测工件一起向后一个工位移动，直到最后的排气工位，接头阀会才与工件分离。参照图3，接头27和接头28过括扩口式管接头紧密连接，此图具体表现了图2中的结构。

参照图4，所述的工件接口装置包括扩口式管接头，所述的扩口式管接头固定在U行钢板上，所述的扩口式管接头一端套有橡皮圈，所述的扩口式管接头另一端通过接头与通气管相连。

通气管1的端头为喇叭状，通过带有内螺纹的接头29与扩口式管接头30相连，扩口式管接头30的另一端套有带内螺纹的橡皮圈31，扩口式管接头30固定在U行钢板32上，橡皮圈31在扩口式管接头30与被测容器相接触时起缓冲作用，同时还有密封的作用。

Claims (3)

1、一种高精度气体泄漏分工位检测装置，包括标准容器、被测容器和气源，所述气源连接气源处理设备，所述的气源处理设备出口设有检测减压阀和充气减压阀，所述检测减压阀通过总接头阀连接到检测管路和标准容器管路，所述的检测管道的另一端连接被测容器，所述的标准容器管的另一端连接标准容器，所述的检测管路和标准容器管路之间安装有差压传感器、保护接头阀和保压接头阀，所述充气减压阀连接充气接头阀，所述检测管路连接容积补偿阀和补偿气缸，所述补偿气缸连接步进电机，所述步进电机的输出轴连接位移传感器，所述的被测容器位于工作台上，其特征在于：所述的工作台包括充气工位、平衡工位、检测工位、排气工位以及工位转换机构，所述充气工位设有充气接头阀座、所述平衡工位设有平衡接头阀座、所述检测工位设有检测接头阀座，所述排气工位设有排气接头阀座。

2、如权利要求1所述的高精度气体泄漏分工位检测装置，其特征在于：所述差压传感器两端口与保护接头阀的两端口连接，所述差压传感器的低压端与保压接头阀连接。

3、如权利要求1或2所述的高精度气体泄漏分工位检测装置，其特征在于：所述检测管路连接第一温度传感器和第一压力传感器，所述标准容器管路连接第二温度传感器和第二压力传感器，所述第一温度传感器位于靠近所述被测容器的检测管路上。

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