CN218349731U - 一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统，属于气瓶检验检测技术领域。这种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统主要由真空舱体、温控元件、风扇、质谱检漏仪、真空泵组成。该检测系统通过将气瓶放置在真空舱体内，实现气瓶在有限空间内的泄露率检验，从而获得高精度的泄漏率定量检测结果；通过在真空舱体内部设置温控元件，实现检测过程中对舱内气体实时控温，避免环境温度变化对检测结果造成影响；通过设置导轨小车和真空舱快开门，方便人员操作，从而提高检测效率；通过设置风扇，使真空舱体内泄露气体分布均匀，避免质谱检漏仪因气体泄露位置的不同而造成检测误差。该检测系统可用于气瓶等承压类设备的泄漏率精准检测。

Description

一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统

技术领域

本实用新型涉及气密性检测技术，特别涉及一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统。

背景技术

气瓶是一种用于充装各类易燃气体和有毒气体的压力容器，若气体泄漏则会对人民财产及生命造成巨大的危害。实际中，泄漏率的大小会影响气瓶的安全使用，故高压气瓶充装前需要进行气密性检测，气密性检测是气瓶生产和使用过程中必不可少的一项工序。

GB/T15823-2009《氦泄漏无损检测》中提供了吸枪、示踪探头、护罩三种方法进行气瓶泄漏率的检测，吸枪法是将示踪气体或含有示踪气体的混合气体充入被检件，然后进行吸枪扫查；示踪探头法是将被检件抽真空与氦质谱检漏仪连接，在需检测区域喷洒氦气进行检测；护罩法是将被检件抽真空与氦质谱检漏仪连接，将被检件置于充有氦气的护罩内检测。吸枪法和示踪探头法可进行定位和精度较低的半定量检测，护罩法可实现较高精度的定量检测。对于高压储氢气瓶，氢气分子小，穿透性较强，使用时为微渗漏状态，且氢气爆炸范围较宽，需要对其进行高精度泄漏率检测，以保障使用安全。吸枪法和示踪探头法等半定量检测方法，结果与检测位置关系较大，且精度较低，无法反应气瓶整体渗漏情况；护罩法能够定量检测容器在承受外压时的泄漏率，这与气瓶内压的工作状态不符，不能反映气瓶实际泄露情况。

GB/T12137《气瓶气密性试验方法》提供了浸水法和涂液法两种方法，浸水法适用于受试瓶整体或者局部部位的气密性试验，涂液法适用于瓶阀螺纹连接处、瓶阀阀杆等部位的气密性试验。型式试验时，气瓶气密性检测系统大多采用精度和全面性较好的浸水法。但该方法一般用于定性测量，判定泄露位置，对于微渗漏的高压气瓶，无法获得高精度的泄漏率定量检测结果。

发明内容

本实用新型公开了一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统，用以解决传统气密性检测系统无法获得高精度的泄漏率定量检测结果的问题。

本实用新型的技术方案：一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统包括真空舱体、调控真空舱体内温度的温控元件、质谱检漏仪、第一真空泵、第二真空泵、充排气管、氮气管、示踪气体充装管和风扇，温控元件和风扇设在真空舱体的内部，质谱检漏仪、第二真空泵、氮气管分别连通真空舱体的内腔，第一真空泵连接质谱检漏仪，充排气管的一端插入真空舱体的内部连接待测气瓶，示踪气体充装管依次连接充排气管、氮气管，真空舱体的舱壁上设置标准漏孔接口、测温接口和真空规管，示踪气体充装管连接充排气管的管段上设置压力表。

在一些具体实施方式中，所述温控元件包括内筒、环向换热管、轴向换热管，内筒的两端分别通过第一法兰和右端的第二法兰固定在筒体的内壁上，内筒的外壁上设有两个轴向换热管，环形的环向换热管贯通两个轴向换热管，导轨小车设在内筒的内部，导轨支柱贯穿内筒的筒壁固定在筒体上。

在一些具体实施方式中，所述真空舱体的舱壁上设置待测气瓶充排气接口，高压管的一端连接真空舱体内部的L型的堵头，另一端贯穿待测气瓶充排气接口连接充排气管。L型的堵头的另一端用于连接待测气瓶。

在一些具体实施方式中，所述前封头通过铰链和锁紧装置可拆卸连接筒体的端部，前封头上设有把手。

在一些具体实施方式中，所述风扇固定在真空舱内壁上，检测时风扇吹风方向为气瓶轴向。

在一些具体实施方式中，所述筒体上设有换热接口、质谱检漏仪接口、第二真空泵接口、待测气瓶充排气接口、真空舱充排气接口、测温接口、标准漏孔接口、真空规管接口。

本实用新型的有益效果：一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统，主要由真空舱体、温控元件、风扇、质谱检漏仪和真空泵组成。该检测系统将气瓶放置在真空舱体内，实现气瓶在有限空间内的泄露率检验，从而获得高精度的泄漏率定量检测结果；通过在真空舱体内部设置温控元件，实现检测过程中对舱内气体实时控温，避免环境温度变化的对检测结果造成影响；通过设置导轨小车和真空舱快开门，方便人员操作，从而提高检测效率；通过设置风扇，使真空舱体内泄露气体分布均匀，避免质谱检漏仪因气体泄露位置的不同引起的测量误差。

附图说明

图1为一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统的结构示意图。

图2为图1中真空舱体的结构示意图。

图3为图2中的I局部放大图。

图4为图1中温控元件的结构示意图。

图5为图4中的A-A剖视图。

图6为图2中真空舱快开门的左视图。

图7为图2中真空舱快开门的俯视图。

图中：1、真空舱体，2、温控元件，3、换热接口，4、质谱检漏仪，5、第一真空泵，6、第二真空泵，7、充排气管，7a、第一阀门，7b、第二阀门，8、压力表，9、氮气管，9a、第三阀门，9b、第四阀门，10、示踪气体充装管，10a、第五阀门，11、标准漏孔接口，12、测温接口，13、真空规管，14、风扇，15、待测气瓶，21、内筒，22、环向换热管，23、轴向换热管，24、第一法兰，25、法兰孔，26、开孔，27、第二法兰，101、后封头，102、导轨，103、导轨小车，104、质谱检漏仪接口，105、第二真空泵接口，106、导轨支柱，107、鞍座，108、筒体，109、第三法兰，110、密封圈，111、第四法兰，112、前封头，113、待测气瓶充排气接口，114、真空舱充排气接口，115、真空规管接口，116、螺母，117、固定块，118、真空舱快开门，119、挡块，120、高压管接头，121、高压管，122、堵头，1181、铰链，1182、把手，1183、锁紧装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

图1示出了一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统的结构示意图，图中，这种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统包括真空舱体1、调控真空舱体1内温度的温控元件2、质谱检漏仪4、第一真空泵5、第二真空泵6、充排气管7、压力表8、氮气管9、示踪气体充装管10、真空规管13、风扇14。温控元件2和风扇14设在真空舱体1的内部，质谱检漏仪4、第二真空泵6、氮气管9分别连通真空舱体1的内腔，第一真空泵5连接质谱检漏仪4，充排气管7的一端插入真空舱体1的内部连接待测气瓶15，示踪气体充装管10依次连接充排气管7、氮气管9，真空舱体1的舱壁上设置标准漏孔接口11、测温接口12和真空规管13，示踪气体充装管10连接充排气管7的管段上设置压力表8。充排气管7上设置第一阀门7a和第二阀门7b，氮气管9上设置第三阀门9a和第四阀门9b，示踪气体充装管10依次连接充排气管7上第一阀门7a和第二阀门7b之间的管段，氮气管9上第三阀门9a和第四阀门9b之间的管段。

真空舱体1用于容纳待测气瓶15，为待测气瓶15提供密闭的检测环境，标准漏孔接口11用于校准检测系统，测温接口12用于测量真空舱体1内的温度，真空规管13用于测量真空舱体1内的真空度，风扇14用于加强真空舱1内的气体对流，本实施例中风扇14设在后封头101的内壁上,吹风方向为待测气瓶15的轴向。

真空舱体1包括筒体108、前封头112、后封头101。筒体108的一端可拆卸连接前封头112，另一端连接后封头101，前封头112通过第三法兰109与第四法兰111与筒体107连接，密封圈110保证密封，第三法兰109焊接在筒体108上，第四法兰111焊接在前封头112上，第三法兰109、第四法兰111与前封头112组成真空舱快开门118的主体结构。焊接在筒体108底部的鞍座107提供支撑，换热接口3提供换热介质管道及风扇电源线的进出通道，筒体上还设有质谱检漏仪接口104、第二真空泵接口105、待测气瓶充排气接口113、真空舱充排气接口114、真空规管接口115（如图2所示）。筒体108的内部设有导轨小车103，导轨小车103滑动连接通过导轨支柱106支撑的导轨102，导轨102的后端设有挡块119，筒体的内部设置两个导轨102，每个导轨102通过螺母116固定在两个导轨支柱106上，通过导轨小车103可以方便地将待测气瓶15推入真空舱体1内。

高压管121的一端连接真空舱体1内部的L型的堵头122，另一端穿过待测气瓶充排气接口113通过支管分别连接充排气管7、示踪气体充装管10，高压管121和待测气瓶充排气接口113、堵头122分别通过高压管接头120连接（如图2和3所示），待测气瓶15和堵头122螺纹连接。

环向换热管22垂直接入轴向换热管23，内筒21左端设有第一法兰24，右端设有第二法兰27,通过第一法兰24和第二法兰27与固定块117螺栓连接，将温控元件2固定支撑在筒体108内，四个导轨支柱105穿过内筒21筒壁上的四个开孔26（如图4和5所示）。轴向换热管23内循环通入加热或冷却介质，通过换热介质在环向换热管22和轴向换热管23的内部循环流动可实现真空舱体1内部的温度调控，降低温度变化对检测结果造成的不利影响。

真空舱快开门118通过铰链1181和锁紧装置1183实现真空舱快开门118的开启和关闭，同时设置有把手1182，需要开启真空舱体1时，将锁紧装置1183拧下，通过把手1182即可打开（如图6和7所示）。

下面以氦气作为示踪气体为例，描述气瓶泄漏率的检测过程（以下描述的质谱检漏仪为氦质谱检漏仪）：

1.预泄露检测

使用真空舱内充气法进行氦泄漏检测之前可先进行预泄漏检测，先用氦体积含量X的氦氮混合气将待测气瓶15充装至试验压力，采用吸枪法排除较大泄漏点。

2.检测仪校准

首先将质谱检漏仪4进行通电预热，采用标准漏孔校准，灵敏度不小于

。

3.检测系统初始校准

将标准漏孔与标准漏孔接口11连接，采用第二真空泵6抽真空至真空规管13输出读数满足质谱检漏仪4检测要求，将质谱检漏仪4接入真空舱体1，开启风扇14，打开标准漏孔直至质谱检漏仪4信号稳定。将标准漏孔开启至输出信号稳定，记录为检测时间t _d，将稳定的仪器读数记为M ₂。将标准漏孔关闭，待质谱检漏仪4读数稳定时记录背景读数M ₁，按照式1计算初始的系统灵敏度S ₁，其中Q ₁为渗透型标准漏孔漏率。

（1）

4.氦泄漏率检测

打开第一阀门7a、第四阀门9b和示踪气体充装管10上的第五阀门10a充入氦体积含量为X的氦氮混合气到待测气瓶15，直至压力表8读数升至试验压力，通过温控元件2控制瓶体温度不超过55℃。完成静置后，开始检测，达到检测时间t _d且输出信号稳定后，记录氦质谱检漏仪4的读数M ₅。

5.检测系统最终校准

通过打开充排气管7上的第二阀门7b将待测气瓶15内压力泄为0，待测气瓶15仍放置在真空舱体1内并保持标准漏孔关闭，此时，质谱检漏仪4读数M ₃，再次开启标准漏孔，质谱检漏仪4输出读数增大至M ₄，按式2计算最终的检测系统灵敏度S ₂：

（2）

最终灵敏度S ₂达到初始灵敏度S ₁的35%及以上，检测结果有效。若最终灵敏度S ₂减小到初始灵敏度S ₁的35%以下，应用氮气清洗真空舱体1或修理仪器、重新校准后再次进行检测。

6.确定气瓶泄漏率

若最终校准合格后，由下述方法确定气瓶的泄漏率

（a）若输出信号不改变，即M ₅= M ₁，则“低于系统的可探测范围”，检测结果合格；

（b）若输出信号M ₅超过系统可探测范围，应记录为“大于系统可探测范围”，检测结果不合格；

（c）若输出信号M ₅发生改变，则按式3确定泄漏率

，依据相关标准评价泄漏率是否合格：

（3）

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统，它包括真空舱体（1），其特征在于，它还包括调控真空舱体（1）内温度的温控元件（2）、质谱检漏仪（4）、第一真空泵（5）、第二真空泵（6）、充排气管（7）、氮气管（9）、示踪气体充装管（10）和风扇（14），温控元件（2）和风扇（14）设在真空舱体（1）的内部，质谱检漏仪（4）、第二真空泵（6）、氮气管（9）分别连通真空舱体（1）的内腔，第一真空泵（5）连接质谱检漏仪（4），充排气管（7）的一端插入真空舱体（1）的内部连接待测气瓶（15），示踪气体充装管（10）依次连接充排气管（7）、氮气管（9），真空舱体（1）的舱壁上设置标准漏孔接口（11）、测温接口（12）和真空规管（13），示踪气体充装管（10）连接充排气管（7）的管段上设置压力表（8）。

2.根据权利要求1所述的一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统，其特征在于，所述真空舱体（1）包括筒体（108）、前封头（112）、后封头（101），筒体（108）的一端可拆卸连接前封头（112），另一端连接后封头（101），筒体（108）的内部设有导轨小车（103），导轨小车（103）滑动连接通过导轨支柱（106）支撑的导轨（102），导轨（102）的后端设有挡块（119）。

3.根据权利要求2所述的一种基于真空舱法的气瓶泄漏率检测系统，其特征在于，所述温控元件（2）包括内筒（21）、环向换热管（22）、轴向换热管（23），内筒（21）的两端分别通过第一法兰（24）和第二法兰（27）固定在筒体（108）的内壁上，外壁上设有两个轴向换热管（23），环形的环向换热管（22）贯通两个轴向换热管（23），导轨小车（103）设在内筒（21）的内部，导轨支柱（106）贯穿内筒（21）的筒壁固定在筒体（108）上。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的检测系统，其特征在于，所述真空舱体（1）的舱壁上设置待测气瓶充排气接口（113），高压管（121）的一端连接真空舱体（1）内部的L型的堵头（122），另一端贯穿待测气瓶充排气接口（113）连接充排气管（7）。

5.根据权利要求2或3所述的检测系统，其特征在于，所述前封头（112）通过铰链（1181）和锁紧装置（1183）可拆卸连接筒体（108）的端部，前封头（112）上设有把手（1182）。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的检测系统，其特征在于，所述风扇（14）固定在真空舱体（1）的内壁上，风扇（14）吹风方向为气瓶轴向。

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