許明中

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

測(cè)量氣動(dòng)元件氣體泄漏量的試驗(yàn)方法

許明中

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

氣動(dòng)零部件密封性能很重要，壓降法和流量法各有優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的方法很重要。

密封性；泄漏量；壓降法；測(cè)試方法

CLC NO.:U467.3Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014) 12-80-02

引言

隨著汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，整車(chē)氣動(dòng)元件對(duì)密封性的測(cè)試提出了更高的要求，各廠(chǎng)家對(duì)不同的氣動(dòng)元件，如氣閥等提出了在不同環(huán)境溫度下的密封性能要求，詳細(xì)規(guī)定了不同氣動(dòng)元件氣體泄漏量的數(shù)值指標(biāo)，比如要求氣閥在常溫狀態(tài)下，從進(jìn)氣口通入0.8MPa氣體，開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換前后，要求泄漏量≤3sccm（每分鐘3毫升）。我們以往對(duì)氣動(dòng)零部件的密封測(cè)試所采用的主觀(guān)泄漏評(píng)判方法和壓降法已經(jīng)不能滿(mǎn)足規(guī)范中對(duì)氣動(dòng)元件的測(cè)試要求，需要尋求一種新的測(cè)量方法。

結(jié)合現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備，通過(guò)改變測(cè)試方法并采用專(zhuān)用的測(cè)試儀表，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新的測(cè)量氣動(dòng)元件泄漏量的精準(zhǔn)測(cè)試方法，即質(zhì)量流量法。采用該種方法檢測(cè)氣動(dòng)元件的密封性能，可以在不同環(huán)境溫度下精確地測(cè)試出氣動(dòng)元件的泄漏量。本文對(duì)壓降法測(cè)試氣體泄漏量和采用質(zhì)量流量法測(cè)試氣體泄漏量的兩種試驗(yàn)方法做以簡(jiǎn)單介紹。

1、兩種試驗(yàn)方法分析比較

1.1 壓降法

1.1.1 測(cè)試原理圖

1.1.2 測(cè)試原理

在一定壓力下的密閉容器中的氣體，隨著時(shí)間的推移或多或少會(huì)產(chǎn)生一定的泄漏，隨著泄漏量的增加，容器內(nèi)的氣體質(zhì)量減少，氣壓將不斷下降。

泄漏量與壓降和容積的關(guān)系可以通過(guò)如下公式(1—1)進(jìn)行計(jì)算：

式中：P —標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力；

V1——為標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)氣罐容積；

V2——為被試件及氣路的容積；

q—為氣體流量。

P1—初始?jí)毫χ?/p>

P2—最終壓力值

t1—初始時(shí)間

t2—最終時(shí)間

1.1.3 測(cè)試過(guò)程

1.1.3.1 連接好被試件后，打開(kāi)截止閥2，對(duì)儲(chǔ)氣罐3及被試件進(jìn)行充氣；

1.1.3.2 充氣完成，壓力表4的值穩(wěn)定后，關(guān)閉截止閥2，記錄壓力值P1，并開(kāi)始計(jì)時(shí)t1；

1.1.3.3 等待一段時(shí)間，結(jié)束計(jì)時(shí)t2，并記錄壓力值P2；

1.1.3.4 按上述(1—1)公式計(jì)算泄漏量及速率。

1.1.4 壓降法的特點(diǎn)

1.1.4.1 效率低，要求測(cè)試儀器精度高。

為了穩(wěn)定壓力，試驗(yàn)中設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)氣罐3來(lái)進(jìn)行保壓。采取這種方法測(cè)量大容積的小泄漏量時(shí)，由于泄漏速度較慢，如果采用常用的分辨率為0.01MPa普通壓力表來(lái)讀數(shù)，那么需要的測(cè)試時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，試驗(yàn)效率非常低。

舉例來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)氣罐容積為1升，初始?jí)毫χ禐?.80MPa，假設(shè)測(cè)試件泄漏速率為5sccm（每分鐘5毫升），如果使用分辨率為0.01MPa壓力表來(lái)讀數(shù)，要使壓力表讀數(shù)從0.80MPa降至0.79MPa，通過(guò)計(jì)算，將需要200分鐘左右。而如果使用分辨率為0.001MPa高精度壓力表，要使壓力表讀數(shù)從0.800MPa降至0.799MPa，至少也需要20分鐘以上。如果泄漏速率＜5sccm，那測(cè)試時(shí)間將更長(zhǎng)，效率非常低。如果采用更高精度的壓降測(cè)量專(zhuān)用設(shè)備，造價(jià)很高。

1.1.4.2 測(cè)試值不準(zhǔn)確。

公式中容積V1、V2的值都不是很精確。V1不僅報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)容積體積，還應(yīng)加上相通的管路容積；特別是被測(cè)件的容積V2，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)法通過(guò)計(jì)算獲得其準(zhǔn)確容積，導(dǎo)致通過(guò)(1—1)公式計(jì)算的泄漏量不準(zhǔn)確。

1.1.4.3 不能測(cè)試穩(wěn)壓條件下的泄漏測(cè)試。

上述測(cè)試過(guò)程是一個(gè)壓降過(guò)程，不能保持壓力，所以不能對(duì)被測(cè)件在某一固定壓力下的泄漏特性進(jìn)行測(cè)試。

1.1.4.4 環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大。

在個(gè)別特殊工況下，要求對(duì)被測(cè)件在不同環(huán)境溫度下進(jìn)行密封性能測(cè)試，低溫要求-40℃，高溫要求+120℃?？紤]到其它測(cè)試儀器的耐高低溫性能，測(cè)試時(shí)僅將被測(cè)件置于高、低溫環(huán)境倉(cāng)中。這樣在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，被測(cè)件中的氣體和常溫儲(chǔ)氣罐中的氣體會(huì)有較大的溫度差，當(dāng)儲(chǔ)氣罐的氣體去補(bǔ)充被測(cè)件中的泄漏氣體時(shí)，在熱脹冷縮的作用下，由儲(chǔ)氣罐進(jìn)入被測(cè)件中的氣體將和被測(cè)件中泄露出去的氣體體積不同，直接導(dǎo)致測(cè)試值和實(shí)際泄露值產(chǎn)生較大差異，造成測(cè)試不準(zhǔn)確。如低溫試驗(yàn)要求-40℃，被測(cè)件中-40℃的氣體泄漏出去，必須從常溫氣罐中補(bǔ)充，相同質(zhì)量的氣體在常溫下和在-40℃下的體積是不同的，將會(huì)使測(cè)試值偏高。

1.2 質(zhì)量流量法

1.2.1 測(cè)試原理圖

1.2.2 測(cè)試原理

將被測(cè)件和氣源接通，在一定氣體壓力下，被測(cè)件產(chǎn)生泄漏后，氣源能夠?qū)Ρ粶y(cè)件進(jìn)行氣體補(bǔ)充，泄漏出多少，氣源就會(huì)補(bǔ)充相同壓力下的氣體多少。補(bǔ)充的氣體均流經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)，質(zhì)量流量計(jì)將直接顯示出流入被測(cè)件的氣體量。

該種方法不受被測(cè)件所處的環(huán)境溫度影響，所補(bǔ)充進(jìn)被測(cè)件的氣體先經(jīng)過(guò)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量后再送至被測(cè)件中，不受氣體隨溫度變換而產(chǎn)生的熱脹冷縮影響。

1.2.3 測(cè)試過(guò)程

1.2.3.1 連接好上述氣路及被測(cè)件，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥，讀取壓力表值，使氣壓穩(wěn)定至設(shè)定氣壓；

1.2.3.2 根據(jù)被測(cè)件的泄漏范圍，選擇“流量計(jì)1”或“流量計(jì)2”。（注：“流量計(jì)1”和“流量計(jì)2”是不同量程的氣體質(zhì)量流量計(jì)。）例如選擇“流量計(jì)1”的量程，則關(guān)閉“開(kāi)關(guān)閥2”和“開(kāi)關(guān)閥3”；

1.2.3.3 穩(wěn)定20秒左右，讀取“流量計(jì)1”讀數(shù)，此即為測(cè)試件狀態(tài)下的氣體泄漏流量，測(cè)試即完成。

如換向閥類(lèi)，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)需要進(jìn)行氣路轉(zhuǎn)換，此時(shí)則要關(guān)閉“開(kāi)關(guān)閥1”和“開(kāi)關(guān)閥2”，打開(kāi)“開(kāi)關(guān)閥3”，給被測(cè)件供氣，完成氣路轉(zhuǎn)換后，關(guān)閉“開(kāi)關(guān)閥3”，再重復(fù)2.2.3.2和2.2.3.3步驟。

1.2.4 質(zhì)量流量法的特點(diǎn)

1.2.4.1 測(cè)量精度高，操作方便，被測(cè)件的泄漏流量可直接讀取，不用計(jì)算；

1.2.4.2 測(cè)量系統(tǒng)直接采用質(zhì)量流量計(jì)獲取泄漏流量，不用依賴(lài)體積的計(jì)算確定泄漏量，任何不規(guī)則形狀的被測(cè)件均可進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)試；

1.2.4.3 可以在某一穩(wěn)定壓力下，在不同的溫度條件下，對(duì)氣動(dòng)元件的泄漏流量進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試結(jié)果不受環(huán)境溫度影響。

2、結(jié)束語(yǔ)

雖然傳統(tǒng)的壓降法是一種重要的氣動(dòng)元件密封性能的測(cè)試方法，但其在測(cè)量氣動(dòng)元件泄漏量過(guò)程中存在效率低、受環(huán)境溫度變化影響大、計(jì)算復(fù)雜等缺陷，使得測(cè)試結(jié)果可能偏離真實(shí)情況，影響了測(cè)試的準(zhǔn)確性。采用質(zhì)量流量法測(cè)試氣動(dòng)元件密封性能的試驗(yàn)方法，是在傳統(tǒng)的壓降法不能滿(mǎn)足一些氣動(dòng)元件的準(zhǔn)確測(cè)試要求的情況下，通過(guò)改變測(cè)試方法并采用專(zhuān)用的測(cè)試儀表—質(zhì)量流量計(jì)，開(kāi)發(fā)的一種新的氣動(dòng)元件泄漏量的測(cè)試方法，這種新方法很好地解決了傳統(tǒng)的壓降法進(jìn)行氣動(dòng)元件密封性能檢測(cè)時(shí)存在的效率低下、準(zhǔn)確性不高、計(jì)算復(fù)雜的局限性，該方法可對(duì)氣動(dòng)元件的氣體泄漏量進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，適用于變速器上不同用途，不同形狀，不同聯(lián)接的氣動(dòng)元件的密封性檢測(cè)，并且聯(lián)接簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)試精度高，試驗(yàn)結(jié)果直觀(guān)準(zhǔn)確。該方法的使用對(duì)提高氣動(dòng)元件密封性能測(cè)試的準(zhǔn)確性和效率具有重要的意義。

Test method of measure the components leakage

Xu Mingzhong
（Shaanxi Fast Gear Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710119）

Pneumatic components seal performance is very important. We must choose good ideal from the methods of differential pressure or flow, which can be used measure the components leakage。

seal performance；leakage；differential pressure method；test method

U467.3

A

1671-7988(2014)12-80-02

許明中，就職于陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司。