高精度微量氣體洩漏檢測裝置的製作方法
2023-09-16 07:44:10 1
專利名稱：高精度微量氣體洩漏檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於檢測密封器件微量氣體洩漏量的高精度密封性檢測裝置。
背景技術：
目前各種密封器件在各個領域廣泛應用，如汽車製造業、燃氣用具行業的熱水器、灶具、煤氣表、工業用的各種閥件等，國家對這些密封器件的密封性檢測制定了相應標準。密封器件的密封性檢測是一項十分重要的安全檢測。如汽車製造業的油路、油箱和燃氣用具業的熱水器等密封器件，如果對此類密封器件的洩漏不能進行有效定量的檢測，在使用過程中就存在著極其嚴重的危險隱患。
隨著環境的日益惡化，公眾的環境保護意識也越來越強。汽車的碳氫化合物汙染源包括尾氣、燃油系統洩漏等，為減少燃油系統洩漏造成的環境汙染和達到國家標準，汽車在出廠前要求檢測燃油系統是否發生洩漏。
傳統的密封器件洩漏檢測有水浸法和塗抹法等。這兩種方法主要是對密封器件只能進行定性的檢測，不能定量對洩漏進行檢測，測量的精確性差；這兩種檢測效果受人的主觀因素的影響較大，很大程度上是依賴於檢測人員的經驗；而且檢測用的密封器件容易弄髒、生鏽，檢測完成後需要一道乾燥工序，延長了整個生產周期，增加了生產成本。
(三)
發明內容
為了克服已有技術的微量氣體洩漏檢測裝置的只能進行定性測量、測量精確性差的不足，本發明提供一種能定量對洩漏進行檢測、測量精確性高的高精度微量氣體洩漏檢測裝置。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種高精度微量氣體洩漏檢測裝置，所述的裝置包括氣源、氣源處理設備、氣源電磁換向閥、第一電磁換向閥、標準密封件、第二電磁換向閥、被測密封件以及控制器，所述的氣源連接氣源處理設備，所述的氣源處理設備的出口設有氣源電磁換向閥，所述的氣源電磁換向閥通過第一電磁換向閥連通標準密封件，所述的氣源電磁換向閥通過第二電磁換向閥連通被測密封件，所述的標準密封件與被測密封件之間設有高精度壓差傳感器，所述的氣源電磁換向閥、第一電磁換向閥、第二電磁換向閥以及高精度壓差傳感器與控制器電連接；所述的被測密封件連通容積補償氣缸，所述的容積補償氣缸帶有活塞、活塞杆；所述的裝置還包括用於檢測活塞移位距離的位置檢測設備，所述的位置檢測設備與控制器電連接；所述的控制器包括用於控制電磁換向閥動作的開關控制模塊，用於接收壓差傳感器的信號並進行量化計算的反饋控制模塊，用於根據量化計算結果向電機輸出執行信號的驅動輸出模塊，用於根據位置檢測設備的信號計算洩漏量的洩漏量計算模塊；所述的執行模塊的輸出連接電機，所述的電機連接執行機構，所述的執行機構為容積補償氣缸的活塞杆驅動裝置。
所述的位置檢測設備為安裝在容積補償氣缸內的活塞位移傳感器。
或者是，所述的位置檢測設備為用於標定電機轉動角位移的編碼器，所述的編碼器與電機連接，所述的編碼器的信號輸出端與控制器電連接。
進一步，所述的編碼器為絕對式編碼器或增量式編碼器。
再進一步，所述的電機為步進電機或伺服電機。
更進一步，所述的驅動裝置為滾珠絲杆，所述的滾珠絲杆的連接電機的輸出軸，所述的絲杆連接容積補償氣缸的活塞杆。
或者是，所述的驅動裝置為齒輪齒條裝置，所述的齒輪齒條裝置的齒輪連接電機，齒條連接容積補償氣缸的活塞杆。
所述的氣源電磁換向閥為兩位三通常斷型電磁換向閥，所述的第一電磁換向閥、第二電磁換向閥為三位三通中位封閉式電磁換向閥。
或者是，所述的第一電磁換向閥是兩個兩位兩通型電磁閥；第二電磁換向閥也是兩個兩位兩通型電磁閥。
所述的氣源處理設備與氣源電磁換向閥之間設有壓力表。
本發明的工作原理是通過各個電磁換向閥控制密封標準件和被測件的充氣、平衡和排氣；當被測件有氣體洩漏時，高精度壓差傳感器發出一個電信號給控制器，控制器再發出一個控制信號給電機，通過控制電機來實時的控制容積補償氣缸腔室中的氣體排入密封被測件來調整密封被測件的壓力，使密封被測件的壓力等於標準被測件的壓力，通過位移傳感器或是與電機相連的編碼器測量出的容積補償氣缸活塞在洩漏檢測過程中移動距離來計算出容積補償氣缸的腔室中排入的被測件中的氣體的容積就是單位時間單位壓力下密封被測件的洩漏量。可以將測量的結果顯示在具有人機互動界面的控制終端。
本發明的有益效果在於1、實現了洩漏檢測的自動化控制，而且可以定量的對微量氣體的洩漏進行高精度的檢測，測量精確性高；2、可以通過具有人機互動界面的控制終端對洩漏的參數進行設定，可以設定洩漏量作為洩漏檢測合格與否的標準；3、檢測成本低；4、洩漏檢測中採用的是氮氣或空氣，檢測無汙染，檢測後無需對被測件進行清潔。
圖1是實施例1的基本結構圖。
圖2是實施例2、實施例3的基本結構圖。
圖3是控制器的原理框圖。
圖4是控制器在控制洩漏檢測過程的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。
實施例1參照圖1、圖3、圖4，一種高精度微量氣體洩漏檢測裝置，所述的裝置包括氣源1、氣源處理設備2、氣源電磁換向閥4、第一電磁換向閥5、標準密封件7、第二電磁換向閥16、被測密封件15以及控制器9；其連接關係為氣源1連接氣源處理設備2，氣源處理設備2的出口設有氣源電磁換向閥4，氣源電磁換向閥4通過第一電磁換向閥5連通標準密封件7，氣源電磁換向閥4通過第二電磁換向閥16連通被測密封件15，標準密封件7與被測密封件15之間設有高精度壓差傳感器6，氣源電磁換向閥4、第一電磁換向閥5、第二電磁換向閥16以及高精度壓差傳感器6與控制器9電連接；被測密封件15連通容積補償氣缸14，所述的容積補償氣缸14帶有活塞、活塞杆；該裝置還包括用於檢測活塞移位距離的位置檢測設備，所述的位置檢測設備與控制器9電連接；所述的控制器9包括用於控制電磁換向閥動作的開關控制模塊17，用於接收壓差傳感器的信號並進行量化計算的反饋控制模塊18，用於根據量化計算結果向電機輸出驅動信號的驅動輸出模塊19，用於根據位置檢測設備的信號計算洩漏量的洩漏量計算模塊20；驅動輸出模塊19的輸出連接電機12，所述的電機12連接執行機構11，執行機構11為容積補償氣缸的活塞杆驅動裝置。
所述的位置檢測設備為安裝在容積補償氣缸14內的活塞位移傳感器10。位移傳感器10主要是標定在檢測後容積補償氣缸14的活塞移動的距離，容積補償氣缸14的活塞移動的距離與氣缸的面積的乘積是密封被測件15在檢測過程中的洩漏量，將位移傳感器10產生的電信號傳輸到控制器9就可以計算出密封被測件15在單位時間內單位氣壓下的氣體洩漏量，達到檢測的目的，控制器9的反饋控制模塊採用PID控制方式。
所述的電機12為伺服電機，驅動裝置11為齒輪齒條裝置，所述的齒輪齒條裝置的齒輪連接電機12，齒條連接容積補償氣缸14的活塞杆，將電機的轉動轉化為直線運動，推動氣缸14活塞的移動來補償密封被測件15在洩漏時的洩漏量。氣源電磁換向閥4為兩位三通常斷型電磁換向閥，所述的第一電磁換向閥5、第二電磁換向閥16為三位三通中位封閉式電磁換向閥。氣源處理設備2與氣源電磁換向閥4之間設有壓力表3。
本實施例的洩漏檢測裝置主要包括充氣、平衡、檢測、排氣四個狀態，下面以四個狀態詳細介紹
檢測裝置處於充氣狀態時，氣源電磁換向閥4導通狀態，第一電磁換向閥5和第二電磁換向閥16處於進氣狀態，壓縮氣體由氣源1通過氣源處理設備2的過濾、減壓處理，再通過處於導通狀態的電磁換向閥4和處於進氣狀態的電磁換向閥5和16，進入密封標準件7和密封被測件15，同時氣體還進入與密封被測件15連接的容積補償氣缸14的一個腔室。
檢測裝置處於平衡狀態時，在第一平衡期氣源電磁換向閥4處於斷狀態，電磁換向閥5和16處於進氣狀態；在第二平衡期氣源電磁換向閥4處於斷狀態，電磁換向閥5和16處於中間封閉狀態。平衡期是為了密封件7和15中的氣壓達到一個穩定平衡的狀態，減少和消除檢測過程中的抖動。可以通過設定控制檢測裝置處於平衡狀態的時間，提高檢測的效率。
檢測裝置處於檢測狀態時，氣源電磁換向閥4處於斷狀態，電磁換向閥5和16處於中間封閉狀態。如果密封被測件15有氣體的洩漏，連接在密封標準件7和密封被測件15之間的高精度壓差傳感器6就會產生一個電信號給控制器9，控制器9再產生一個控制信號給電機12，使電機12動作，電機12的動作經過驅動裝置11來使容積補償氣缸14產生一個動作，與密封被測件15連接的容積補償氣缸14的動作可以調節密封被測件15的氣壓，使密封被測件13的氣壓達到密封標準件7的氣壓，同時位移傳感器10產生一個電信號來標定容積補償氣缸14的活塞移動的距離，容積補償氣缸14的活塞移動的距離與氣缸的面積的乘積是密封被測件15在檢測過程中的洩漏量，將位移傳感器10產生的電信號傳輸到控制器9就可以計算出密封被測件15在單位時間內單位氣壓下的氣體洩漏量，達到檢測的目的。在具有人機互動界面的控制終端8上可以顯示檢測的洩漏量，也可以通過設定一個洩漏的合格標準來顯示檢測後的密封被測件合格與否。
檢測裝置處於排氣狀態時，氣源電磁換向閥4處於斷的狀態，電磁換向閥5和16處於排氣的狀態，將密封標準件7和密封被測件13中的氣體排除，完成一次檢測。
例如(1)密封檢測的壓力條件是p＝0.3MPa；(2)容積補償氣缸的缸徑d＝6mm；(3)密封被測件的容積是0.34L；(4)如果密封被測件和密封標準件的有10Pa的壓差，這是壓差傳感器的檢測結果，壓差傳感器就發出一個電信號給控制器，控制器發出控制信號控制電機的動作，進而推動氣缸動作，10Pa的壓差需要推動氣缸活塞運動1mm才可以補償密封被測件的洩漏帶來壓力。此時被測的洩漏量是0.1130mL。
實施例2參照圖2、圖3、圖4，本實施例的基本結構與實施例1相同，區別點在於所述的位置檢測設備為用於標定電機的轉動角位移的編碼器13，所述的編碼器13與電機12連接，所述的編碼器13的信號輸出端與控制器9電連接。編碼器13產生一個電信號給控制器9，編碼器13產生的電信號可以用來標定電機12的轉動角位移，通過轉動的角位移可以表示容積補償氣缸14活塞的移動距離，容積補償氣缸14的活塞移動的距離與氣缸的面積的乘積是密封被測件15在檢測過程中的洩漏量，編碼器13傳輸給控制器9的電信號就可以計算出密封被測件15在單位時間內單位氣壓下的氣體洩漏量，達到檢測的目的，控制器9的反饋控制模塊採用PID控制方式。
編碼器13為絕對式編碼器，絕對式編碼器只和測量的起點和終點有關，而與測量的中間過程無關，絕對值編碼器記錄電機12轉動的位移，間接的標定氣缸14給密封被測件15補償氣體時移動的距離，從而可以計算出密封被測件15在單位時間內單位壓力下的洩漏量。
所述的電機12為步進電機，驅動裝置11為滾珠絲杆，所述的滾珠絲杆的連接電機12的輸出軸，所述的絲杆連接容積補償氣缸14的活塞杆。將電機的轉動轉化為直線運動，推動氣缸14活塞的移動來補償密封被測件15在洩漏時的洩漏量。氣源電磁換向閥4為兩位三通常斷型電磁換向閥，所述的第一電磁換向閥5、第二電磁換向閥16為兩個兩位兩通型電磁閥。氣源處理設備2與氣源電磁換向閥4之間設有壓力表3。
本實施例的洩漏檢測裝置主要包括充氣、平衡、檢測、排氣四個狀態，充氣、平衡、排氣三個狀態的工作過程與實施例1相同，檢測狀態的工作過程為氣源電磁換向閥4處於斷狀態，第一電磁換向閥5和第二電磁換向閥16處於中間封閉狀態。如果密封被測件15有氣體的洩漏，連接在密封標準件7和密封被測件15之間的高精度壓差傳感器6就會產生一個電信號給控制器9，控制器9再產生一個控制信號給電機12，使電機12動作，電機12的動作經過驅動裝置11來使容積補償氣缸14產生一個動作，與密封被測件15連接的容積補償氣缸14的動作可以調節密封被測件15的氣壓，使密封被測件13的氣壓達到密封標準件7的氣壓，編碼器13產生一個電信號給控制器9，編碼器13產生的電信號可以用來標定電機12的轉動角位移，通過轉動的角位移可以表示容積補償氣缸14活塞的移動距離，容積補償氣缸14的活塞移動的距離與氣缸的面積的乘積是密封被測件15在檢測過程中的洩漏量，編碼器13傳輸給控制器9的電信號就可以計算出密封被測件15在單位時間內單位氣壓下的氣體洩漏量，達到檢測的目的。在具有人機互動界面的控制終端8上可以顯示檢測的洩漏量，也可以通過設定一個洩漏的合格標準來顯示檢測後的密封被測件合格與否。
實施例3參照圖2、圖3、圖4，本實施例的基本結構、工作過程與實施例2相同，區別點在於編碼器13是增量式編碼器，增量式編碼器是將角位移轉化成周期性變化的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈衝，用計數脈衝的個數表示位移的大小。增量式編碼器記錄電機1的轉動的角位移，間接的標定間接的標定氣缸14給密封被測件15補償氣體時移動的距離，從而可以計算出密封被測件15在單位時間內單位壓力下的洩漏量。
權利要求
1.一種高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的裝置包括氣源、氣源處理設備、氣源電磁換向閥、第一電磁換向閥、標準密封件、第二電磁換向閥、被測密封件以及控制器，所述的氣源連接氣源處理設備，所述的氣源處理設備的出口設有氣源電磁換向閥，所述的氣源電磁換向閥通過第一電磁換向閥連通標準密封件，所述的氣源電磁換向閥通過第二電磁換向閥連通被測密封件，所述的標準密封件與被測密封件之間設有高精度壓差傳感器，所述的氣源電磁換向閥、第一電磁換向閥、第二電磁換向閥以及高精度壓差傳感器與控制器電連接；所述的被測密封件連通容積補償氣缸，所述的容積補償氣缸帶有活塞、活塞杆；所述的裝置還包括用於檢測活塞移位距離的位置檢測設備，所述的位置檢測設備與控制器電連接；所述的控制器包括用於控制電磁換向閥動作的開關控制模塊，用於接收壓差傳感器的信號並進行量化計算的反饋控制模塊，用於根據量化計算結果向電機輸出執行信號的驅動輸出模塊，用於根據位置檢測設備的信號計算洩漏量的洩漏量計算模塊；所述的驅動輸出模塊的輸出連接電機，所述的電機連接執行機構，所述的執行機構為容積補償氣缸的活塞杆驅動裝置。
2.如權利要求1所述的高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的位置檢測設備為安裝在容積補償氣缸內的活塞位移傳感器。
3.如權利要求1所述的高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的位置檢測設備為用於標定電機的轉動角位移的編碼器，所述的編碼器與電機連接，所述的編碼器的信號輸出端與控制器電連接。
4.如權利要求1-3之一所述的高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的電機為步進電機或伺服電機。
5.如權利要求1-3之一所述的高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的驅動裝置為滾珠絲杆，所述的滾珠絲杆的連接電機的輸出軸，所述的絲杆連接容積補償氣缸的活塞杆。
6.如權利要求1-3之一所述的高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的驅動裝置為齒輪齒條裝置，所述的齒輪齒條裝置的齒輪連接電機，齒條連接容積補償氣缸的活塞杆。
7.如權利要求4所述的高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的驅動裝置為滾珠絲杆，所述的滾珠絲杆的連接電機的輸出軸，所述的絲杆連接容積補償氣缸的活塞杆。
8.如權利要求4所述的高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的驅動裝置為齒輪齒條裝置，所述的齒輪齒條裝置的齒輪連接電機，齒條連接容積補償氣缸的活塞杆。
9.如權利要求1-3之一所述的高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的氣源電磁換向閥為兩位三通常斷型電磁換向閥，所述的第一電磁換向閥、第二電磁換向閥為三位三通中位封閉式電磁換向閥。
10.如權利要求1-3之一所述的高精度微量氣體洩漏檢測裝置，其特徵在於所述的氣源處理設備與氣源電磁換向閥之間設有壓力表。
全文摘要
一種高精度微量氣體洩漏檢測裝置，該裝置包括氣源、氣源處理設備、氣源電磁換向閥，氣源電磁換向閥通過第一電磁換向閥連通標準密封件，通過第二電磁換向閥連通被測密封件，標準密封件與被測密封件之間設有高精度壓差傳感器，各個電磁換向閥以及高精度壓差傳感器與控制器電連接；被測密封件連通容積補償氣缸，容積補償氣缸帶有活塞、活塞杆；裝置還包括用於檢測活塞移位距離的位置檢測設備，位置檢測設備與控制器電連接；控制器包括開關控制模塊、反饋控制模塊、驅動輸出模塊、洩漏量計算模塊；驅動輸出模塊的輸出連接電機，電機連接執行機構，執行機構為容積補償氣缸的活塞杆驅動裝置。本發明能定量對洩漏進行檢測、測量精確性高。
文檔編號G01M3/00GK1880936SQ20051005016
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月17日 優先權日2005年6月17日
發明者熊四昌, 賈文昂, 王忠飛 申請人:浙江工業大學