常見的三種壓力變化檢漏方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍
壓力變化檢漏方法是利用被檢測(cè)產(chǎn)品內(nèi)部密閉容器壓力變化實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品總漏率測(cè)量。一般漏率計(jì)算公式如下:
Q = ΔP·V /Δt ( 1)
式中Q 為被檢測(cè)產(chǎn)品總漏率,Pa·m3 /s; ΔP 為測(cè)量時(shí)間間隔內(nèi)的密封容器壓力變化量,Pa; V 為被測(cè)產(chǎn)品密閉容器容積,m3 ; Δt 為測(cè)量時(shí)間間隔,s。
一般情況下,按照壓力增大或減小的狀態(tài)可以將壓力變化法分為靜態(tài)升壓法和靜態(tài)降壓法,如果測(cè)量間隔時(shí)間前的壓力小于測(cè)量間隔時(shí)間后的壓力,則稱之為靜態(tài)升壓法,反之則稱之為靜態(tài)降壓法。
按照所選用壓力測(cè)量傳感器的不同,真空技術(shù)網(wǎng)(www.lalazzu.cn)將壓力變化法分為絕對(duì)壓力變化法、差壓力變化法和真空壓力變化法。
絕對(duì)壓力變化檢漏法
絕對(duì)壓力變化法是采用絕對(duì)壓力傳感器實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)產(chǎn)品密閉容器內(nèi)的壓力測(cè)量,對(duì)于真空密閉容器來說,停止抽空后通過測(cè)量某一間隔時(shí)間段內(nèi)壓力上升值,實(shí)現(xiàn)被測(cè)產(chǎn)品總漏率測(cè)量,對(duì)于帶壓容器來說,通過測(cè)量充氣后某一間隔時(shí)間段內(nèi)壓力下降值,實(shí)現(xiàn)被測(cè)產(chǎn)品總漏率測(cè)量。
絕對(duì)壓力變化法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量方法簡(jiǎn)單,操作方便。絕對(duì)壓力變化法的缺點(diǎn)是被測(cè)容器內(nèi)壓力受溫度影響大,當(dāng)需要精確測(cè)量漏率時(shí),必須對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行溫度修正,但是對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的被檢件,壓力隨溫度變化規(guī)律也不完全一樣,需要通過大量的實(shí)驗(yàn)來確定修正方法。
絕對(duì)壓力變化法一般應(yīng)用于真空系統(tǒng)研制過程的定量檢漏工作,某些特殊場(chǎng)合的在線泄漏檢測(cè),例如神舟飛船艙門密封性能的在軌檢測(cè)工作就是采用絕對(duì)壓力變化法的原理實(shí)現(xiàn)的。
差壓力變化檢漏法
差壓力變化法是采用差壓傳感器實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)產(chǎn)品密閉容器內(nèi)的壓力測(cè)量,差壓傳感器的兩端分別連接被測(cè)容器和基準(zhǔn)容器,其中基準(zhǔn)容器是一個(gè)相對(duì)被檢件來說是無泄漏存在的密閉容器,測(cè)量前向被測(cè)容器和基準(zhǔn)容器同時(shí)充入相同壓力的氣體,經(jīng)過一定時(shí)間間隔后,如果被測(cè)容器有漏孔存在,會(huì)導(dǎo)致被測(cè)容器的壓力發(fā)生變化,而基準(zhǔn)容器壓力不會(huì)發(fā)生變化,差壓傳感器會(huì)給出了這一微小壓力變化量,從而實(shí)現(xiàn)漏率測(cè)量。
圖1 差壓力變化法檢漏原理圖
差壓力變化法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高,可以克服溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。差壓力變化法的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要專用的測(cè)量系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。這里需要說明,基準(zhǔn)密閉容器的容積材料需要與被測(cè)對(duì)象的容積應(yīng)盡量一致或接近,以減小測(cè)量不確定度。
差壓力變化法一般應(yīng)用于批量化小型產(chǎn)品的檢漏工作。
真空壓力變化檢漏法
真空壓力變化法是利用真空抽氣原理實(shí)現(xiàn)雙道密封結(jié)構(gòu)的泄漏檢測(cè)工作。雙道密封結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,其工作過程中,存在兩個(gè)泄漏通道,一個(gè)是被檢件外的大氣環(huán)境向密封腔體內(nèi)泄漏,一個(gè)是密封腔體向被檢件內(nèi)的真空環(huán)境泄漏,密封腔體內(nèi)壓力變化可以用公式( 2) 表示。通過求解公式( 2) 表示的微分方程可以獲得密封腔體內(nèi)的壓力變化與兩道密封圈漏率間的關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)漏率測(cè)量。
V dPt/dt = Q1 - Q2( 2)
式中Pt為密封腔體內(nèi)的瞬時(shí)壓力,Pa; t 為測(cè)量時(shí)間,s ; V 為雙道密封腔體容積,m3 ; Q1為密封圈1 的泄漏率,Pa·m3 /s; Q2為密封圈2 的泄漏率,Pa·m3 /s。
圖2 雙道密封結(jié)構(gòu)泄漏示意圖
真空壓力變化法的優(yōu)點(diǎn)是能準(zhǔn)確分辨出雙道密封結(jié)構(gòu)的哪一個(gè)密封圈發(fā)生泄漏,從而為堵漏工作提供指導(dǎo)。真空壓力變化法的缺點(diǎn)是兩道密封圈的漏率相等時(shí),密封腔體內(nèi)壓力不會(huì)發(fā)生變化,無法通過壓力變化法實(shí)現(xiàn)漏率測(cè)量。
真空壓力變化法適用于雙道密封結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期在線密封泄漏監(jiān)測(cè),例如空間站主結(jié)構(gòu)靜密封泄漏監(jiān)測(cè)工作。