CN102288252A - 一种密封元件微泄漏量的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封元件微泄漏量的测试系统，包括压力供给系统、加压系统、调压系统、保压测试系统、泄压安全系统及整机控制系统，其中所述的压力供给系统为被测试元件提供高于测试要求的高压液体动力，所述的加压系统为被测试元件提供一个模拟的工作环境，所述的调压系统可以精确调整被测试元件要求的压力差环境，进一步逼近被测试元件的工作压力环境，所述的保压测试系统可通过检查保压环境下测试液体的压强变化来测算保压环境下液体的泄漏量，该测试系统不仅解决了传统泄漏量测试系统测试精密度不高的问题，实现快速、精密测量，同时满足对气体、液体密封元件的通用化测量，且可以精确计算单位时间元器件的泄漏量。

Description

一种密封元件微泄漏量的测试系统

技术领域

本发明涉及一种密封元件微泄漏量的测试系统。

背景技术

在各种工业系统及汽车工业中，高压及真空工作环节较为常见。对于很多元器件尤其是阀类元器件如汽车发动机常见的喷油器等都存在着一定的许用泄漏量，这些元件的泄漏量及许用泄漏量在很多情况下都是极其微量的，通过传统方法很难检测或者检测成本相对较高。

目前已有的检测设备已有较多，如超声波检测泄漏，这种方法对于气体的泄漏检测较为有效但其检测的下限也非常的高，其检测原理是探测气体泄漏时发出的特定频率的机械波振动，这种方法对于及其微量的渗漏是无能为力的。还有就是针对特定化学性质气体的浓度进行检测。这种方法的局限性是可以探测到特定气体的浓度，但不能准确估计泄漏量，因为泄漏出的气体很难被控制在一定的体积内。此外，对于绝大多数不燃、无毒及化学反应不敏感的气体或液体目前现有技术还无法进行检测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种密封元件微泄漏量的测试系统，该测试系统不仅解决了传统泄漏量测试系统测试精密度不高的问题，实现快速、精密测量，同时满足对气体、液体密封元件的通用化测量，且可以精确计算单位时间元器件的泄漏量。

为实现上述目的，本发明提供了一种密封元件微泄漏量的测试系统，包括压力供给系统、加压系统、调压系统、保压测试系统、泄压安全系统及整机控制系统，其中所述的压力供给系统为被测试元件提供高于测试要求的高压液体动力，所述的加压系统为被测试元件提供一个模拟的工作环境，所述的调压系统可以精确调整被测试元件要求的压力差环境，进一步逼近被测试元件的工作压力环境，所述的保压测试系统可通过检查保压环境下测试液体的压强变化来测算保压环境下液体的泄漏量，所述的加压系统包括一个溢流阀、两个压力传感器、一个电磁换向阀、一个单向阀、一个储液器、一个压力控制开关及若干管路，所述的调压系统包括两个溢流阀、两个电磁换向阀、一个单向阀、一个液控单向阀、一个压力传感器、一个储液器，所述的保压测试系统包括一个压力传感器、一个储液器、一个单向阀、一个液控单向阀、一个可观察的压力表及被测试元件，所述的泄压安全系统包括一个液控单向阀、一个电磁换向阀、一个溢流阀，所述整机控制系统包括总控制器、通讯总线及接口电路、以及分布在各分系统部件内的各种传感器和电子控制单元，各分系统内部的各种传感器和电子控制单元通过接口电路与总控制器连接。

本发明的检测方法如下：

第一步将被测试元件安装在测试头上，固定，密封好。如果被测试元件内部有很多空气，还需要启用自动排气功能，通过测试油的冲洗达到排出内部气体的作用。

第二步将被测试元件需密封的两端建立一定的压强差，这个压强差在一定范围可以根据需要调整。

第三步将高压部分的管路进行密封，从而形成一个独立于外部的高压源且无外界压力的持续补充。

第四步对高压部分的管路在一定时间内或者一定压力范围内进行压降测试。系统对被测试元件泄漏量的检查正是基于液体可以微量压缩的原理。液体的体积弹性模量也就是液体可压缩率的倒数是描述液体性质的一个重要的物理量，是表征液体材料力学性质的一个重要参数，其决定了一系列液体材料的物理性能，本测试系统正是利用了这一原理。液体的压缩率在一般情况下都是忽略的，但在本系统中要精确计算。

液体的可压缩率k：

液体的弹性模量是可压缩率的倒数：

其中：k为测试油可压缩率；

为保压状态下测试油容积；

为被测试元器件泄漏量；

为保压状态下测试油压强变化；K为测试油弹性模量。

系统内密封环境的体积

是根据预估的被测试元件的泄漏量进行设计的，体积过大则压降偏小，体积过小有可能压降剧烈。系统中测试油弹性模量K可通过实验获得，系统压降

通过压力传感器测量，则泄漏量

可计算得到：

本发明的有益效果是：采用上述系统，该测试系统不仅解决了传统泄漏量测试系统测试精密度不高的问题，实现快速、精密测量，同时满足对气体、液体密封元件的通用化测量，且可以精确计算单位时间元器件的泄漏量。

本发明可进一步设置为所述压力供给系统的压力源可由本系统自带的变频液压泵提供，也可以通过转换开关由外界压力源提供。

本发明还可进一步设置为所述的储液器内设有过滤系统、冷却系统和位液指示装置。

本发明还可进一步设置为还包括漏液回收管路及过滤装置。

附图说明

图1是本发明系统总成结构示意图；

图2是本发明系统启动模式示意图；

图3是本发明系统加压模式示意图；

图4是本发明系统调压模式示意图；

图5是本发明系统保压测试模式示意图；

图6是本发明系统泄压模式示意图；

图7是本发明系统待机模式示意图。

其中：1为主油箱，2为液位计，3为吸油口过滤器，4为温度计，5为电动机，6为油泵，7为溢流阀，8为压力表，9为三位四通电磁换向器，10为单向阀，11为储液器，12为压力继电器，13为液控单向阀，14为两位四通电磁换向阀，15为被测试元件。

具体实施方式

本发明提供了一种密封元件微泄漏量的测试系统，包括压力供给系统、加压系统、调压系统、保压测试系统、泄压安全系统及整机控制系统，其中所述的压力供给系统为被测试元件15提供高于测试要求的高压液体动力，所述的加压系统为被测试元件15提供一个模拟的工作环境，所述的调压系统可以精确调整被测试元件15要求的压力差环境，进一步逼近被测试元件15的工作压力环境，所述的保压测试系统可通过检查保压环境下测试液体的压强变化来测算保压环境下液体的泄漏量，所述的加压系统包括一个溢流阀7、两个压力表8、一个三位四通电磁换向器9、一个单向阀10、一个储液器11、一个压力控制开关及若干管路，所述的调压系统包括两个溢流阀7、一个三位四通电磁换向器9、一个两位四通电磁换向阀14、一个单向阀10、一个液控单向阀13、一个压力表8、一个储液器11，其中加压系统与调压系统共用一个溢流阀7、一个压力表8、一个三位四通电磁换向器9、一个单向阀10、一个储液器11、一个压力控制开关及相应管路，所述的保压测试系统包括两个压力表8、一个储液器11、一个单向阀10、一个液控单向阀13、被测试元件15，所述的泄压安全系统包括一个液控单向阀13、一个两位四通电磁换向阀14、一个溢流阀7，所述整机控制系统包括总控制器、通讯总线及接口电路、以及分布在各分系统部件内的各种传感器和电子控制单元，各分系统内部的各种传感器和电子控制单元通过接口电路与总控制器连接。所述压力供给系统的压力源可由本系统自带的变频液压泵提供，也可以通过转换开关由外界压力源提供。所述的储液器内设有过滤系统、冷却系统和位液指示装置。所述的加压系统由总控制器控制的三位四通电磁换向器9调节，加压程度可以任意调节。所述调压系统调压阈值由总控制器控制三位四通电磁换向器9进而控制液控单向阀13完成。所述的调压系统包括回液系统，所述的回液系统内设有防止系统压力突变和脉动的两位四通电磁换向阀14及溢流阀7。所述保压测试系统的保压回路中只有一个单向阀10和一个液控单向阀13与外界连通，避免了保压过程中的系统自泄露，提高测量精密度，所述的保压测试环境预留了多参数可调测试系统，该系统根据保压密封容积，测试液体类型及单位时间压力下降值等可以综合判断被测试元件15的泄漏量，如果给出验收条件还可以直接作为检查仪器使用，保压测试系统容积需根据被测试元件15允许的泄漏量进行调整，调整的目的是使得选择传感器和压力表量程等参数时更有针对性。本测试系统内还设有漏液回收管路及吸油口过滤器3，对于泄漏出元件的测试液体可以进行回收再利用。

本发明的工作流程如下：

1.启动测试系统

如图1和2所示为测试系统启动后工作原理，当整机启动按钮按下后，整机控制系统进行自检，如各个系统无异常则进入启动程序。此时如液位计2和温度计4无异常则电动机5启动，油泵6开始供油。电动机5转速由变频器根据整机控制系统要求来定，一般来说启动转速相对较低以达到节能目的。测试用油经吸油口过滤器3和油泵6进入测试管路。此时，溢流阀7处于开度最小状态不溢流，测试油经三位四通电磁换向器9中路回流主油箱1，压力表指示为零。

2.系统进入加压工作状态

如图1和3所示为测试系统启动后进入加压状态的原理图，加压状态是测试整个过程的一个必要步骤，当需要对被测试元件15进行测试的时候，需首先将被测试元件15装夹到测试头后开启测试按钮，总控制器将引导系统自动完成加压、调压、测试及泄压等一系列操作。

当进入加压操作状态后，电动机5根据加压需求自动调整加压转速，一般来说如果被测试元件15要求的测试压力高，加压转速就相对较高，测试压力低，加压转速也相对较低。这样的设计可以有效地缩短整个测试时间，提供效率并节约能源。加压状态下，三位四通电磁换向器9的阀芯右移，测试油进入测试环境的通路被打开，此时高压测试油充满了测试环境管路。当测试油压力超过预设的测试压力值时，三位四通电磁换向器9将自动阀芯左移，此时测试油通往测试管路的通道被封闭，测试油从回油管回流到主油箱1。 

3.系统进入调压状态

在加压状态结束后，总控制器将调整系统迅速进入调压状态调整测试管路内测试油压力。如图1和4所示为测试系统启动后进入调压状态的原理图，此时加压电动机5以极低速转动以降低能耗并同时提供液控单向阀13动能。三位四通电磁换向器9阀芯继续左移，调压支路开启。根据预设的压力限制，多余的测试油将由液控单向阀13溢出经两位四通电磁换向阀14从溢流阀7回流到主油箱1。经过液控单向阀13的调整，测试环境内管路压力被精确定位在要求的压力值，以便进入下一个测试环境。

4．系统进入保压测试状态

这个状态是整个工作流程中最重要的一个环节也是直接得出合格性结论的一个环节。如图1和5所示为测试系统启动后进入保压测试状态的原理图，此时的测试油被一个单向阀10和一个液控单向阀13完全封闭，如不考虑被测元器件的泄漏，要求系统自身的泄漏量为零。在这个状态下，测试的方法有两种。一种以单位时间的被封闭的测试油压强下降值为坚持标准，即在单位规定的时间内，如5分钟内，液压的下降值必须少于某在设计值就认为系统合格；另一种方法是考察在下降单位压强的情况下所需的时间，即在测试环境内测试油下降单位压强，如1bar所需的时间。

当以第一种测试方法进行工作时，总控制器在测试初始时候开始计时，根据被测试元件15要求在规定时间如5分钟的时候停止计时并测量液体压强的下降值，通过上面的公式可以方便的计算出被测试元件15的泄漏量。其中，测试液体的弹性模量可以根据实验或者查手册获得。

5.系统进入泄压状态

在测试完毕后，系统会显示测试结果之后自动进行泄压操作以便进入下一个测试环节。如图1和6所示为测试系统启动后进入泄压状态的原理图，此时加压电动机5以极低速转动以降低能耗并同时提供液控单向阀13动能。三位四通电磁换向器9阀芯左移，泄压支路完全导通，多余的测试油将由液控单向阀13溢出经两位四通电磁换向阀14从溢流阀7回流到主油箱1。泄压操作的作用是降低测试环境内压力，方便拆卸被测试元件15，降低操作危险性。

6.系统待机

在泄压操作后，系统需自动进入一个待机环境以便于下一次测试操作可以迅速启动。如图1和7所示为测试系统启动后进入泄压状态的原理图，当泄压操作完成后，总控制器将测试系统调整为待机低功耗模式。此时电动机5及油泵6以怠速泵油，电机转速由变频器根据整机控制系统要求来定，较低的转速是考虑到节能。测试用油经过油经吸油口过滤器3和油泵6进入测试管路。此时，溢流阀7处于开度最小状态不溢流，测试油经三位四通电磁换向器9中路回流主油箱1，压力表指示为零。如长时间无需使用测试系统，可以直接断电停机即可。

本测试系统的优越性在于其高度的灵敏性。通常情况下测试液体的弹性模量都非常的大，如一般油基测试液其K值高达1.4~2×10³Mpa，所以即时泄漏量极端微小，乘以K值后也被放到了数亿倍，再配以高精度压力传感器就可以探知极其微量的泄漏了。

为了提高测试系统的准确性，必须要求系统内部自密封性要好，不得有泄漏或者自泄漏量远低于被测试元件15的泄漏量。在本发明中，专门设计了一个单向阀10和一个液控单向阀13对被测试油进行密封。

本发明中的整机控制系统将以预先设定好的程序工作，自动检测时间、压强变化等参数并计时泄漏量情况，较以往的产品直接检测泄漏量更加准确、高效。与现有直接检测泄漏物质的技术相比，本发明在机理上占有较大优势。

Claims (4)

1.一种密封元件微泄漏量的测试系统，其特征在于：包括压力供给系统、加压系统、调压系统、保压测试系统、泄压安全系统及整机控制系统，其中所述的压力供给系统为被测试元件提供高于测试要求的高压液体动力，所述的加压系统为被测试元件提供一个模拟的工作环境，所述的调压系统可以精确调整被测试元件要求的压力差环境，进一步逼近被测试元件的工作压力环境，所述的保压测试系统可通过检查保压环境下测试液体的压强变化来测算保压环境下液体的泄漏量，所述的加压系统包括一个溢流阀、两个压力传感器、一个电磁换向阀、一个单向阀、一个储液器、一个压力控制开关及若干管路，所述的调压系统包括两个溢流阀、两个电磁换向阀、一个单向阀、一个液控单向阀、一个压力传感器、一个储液器，所述的保压测试系统包括一个压力传感器、一个储液器、一个单向阀、一个液控单向阀、一个可观察的压力表及被测试元件，所述的泄压安全系统包括一个液控单向阀、一个电磁换向阀、一个溢流阀，所述整机控制系统包括总控制器、通讯总线及接口电路、以及分布在各分系统部件内的各种传感器和电子控制单元，各分系统内部的各种传感器和电子控制单元通过接口电路与总控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种密封元件微泄漏量的测试系统，其特征在于：所述压力供给系统的压力源可由本系统自带的变频液压泵提供，也可以通过转换开关由外界压力源提供。

3.根据权利要求1所述的一种密封元件微泄漏量的测试系统，其特征在于：所述的储液器内设有过滤系统、冷却系统和位液指示装置。

4.根据权利要求1所述的一种密封元件微泄漏量的测试系统，其特征在于：还包括漏液回收管路及过滤装置。

Images