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        一種改進(jìn)型氣體管路密封性能檢測設(shè)備的設(shè)計(jì)原理

        2021-07-05 07:06:46
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2021年7期
        關(guān)鍵詞:減壓閥管路燃油

        焦 蒂

        (中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所 無人機(jī)事業(yè)部,江西 景德鎮(zhèn) 333000)

        1 管路密封檢測現(xiàn)狀分析

        氣體管路連接后的密封性能檢查是其安全使用的前提和基礎(chǔ)。目前,部分企業(yè)管路安裝連接后的氣密性檢查方式,主要依賴于含有減壓閥和氣壓表的檢測設(shè)備來完成,該設(shè)備通過減壓閥降低氣源壓力至達(dá)到管路所需要的檢測壓力后,關(guān)閉閥門后觀察規(guī)定時間內(nèi)管路中氣壓表壓力值的下降程度,從而判定管路密封性能。

        采用上述方式,存在如下問題:檢測設(shè)備存在一定的密封問題,關(guān)閉減壓閥處閥門后,管路中的氣體會緩慢外泄,使檢測結(jié)果不可靠;不同的管路,因?yàn)榻涌诔叽绮煌?,所以在檢測時需要采用不同的設(shè)備,操作不便;管路檢查壓力大小不同,所用壓力表精度不能均衡地滿足要求;管路檢查壓力性質(zhì)不同,如正壓或負(fù)壓,也需要采用不同的設(shè)備來完成,極大地影響了工作效率。

        基于上述現(xiàn)狀,通過研究管路接口尺寸、連接特點(diǎn)和使用要求,采用成熟的氣壓控制、測量和管路密封技術(shù)[1],結(jié)合模塊化和集成化理念,設(shè)計(jì)了一套集成化、多功能管路氣密性檢測設(shè)備,能夠大幅提高操作效率和檢測精度、降低人工成本,消除安全隱患。

        2 管路連接性能要求分析

        經(jīng)了解,在企業(yè)常用的管路連接中,管路材料以橡膠及尼龍材料居多,約占總數(shù)量的60%以上。其中,橡膠材料管路多用于正壓力環(huán)境、尼龍材料管路多用于負(fù)壓力環(huán)境,下面對橡膠和尼龍這2種材料管路連接的氣密性檢查進(jìn)行分析。

        在密封性檢測時,常用的介質(zhì)有空氣、氮?dú)獾炔煌瑲怏w,考慮經(jīng)濟(jì)性和安全性,試驗(yàn)時選用空氣作為檢測介質(zhì)[2]。

        在檢測過程中,需要選擇管路的一個端口用來輸入檢測介質(zhì),管路端口外形一般為直管型,如圖1所示。

        圖1 直管型接口示意

        從檢測環(huán)境考慮,由于工作環(huán)境不同,管路測試所需要的壓力性質(zhì)主要有2種,正壓力環(huán)境和負(fù)壓力環(huán)境。在正壓力環(huán)境下,對于工作環(huán)境不同的管路,測試壓力值要求也不同;在負(fù)壓力環(huán)境下,對于工作環(huán)境不同的管路,測試壓力值要求也會不同。

        從檢測方式來看,在壓力檢測過程中,氣源需要與測試管路完全斷開、同時檢測設(shè)備的密封性需要可靠,從而避免氣源和檢測設(shè)備對管路檢測結(jié)果的干擾[3]。

        綜上所述,根據(jù)管路外形特點(diǎn)和使用環(huán)境要求,相應(yīng)的密封性能檢測設(shè)備需要綜合考慮接口外形尺寸、檢測壓力值要求、檢測壓力性質(zhì)(正壓或負(fù)壓)和檢測設(shè)備可靠性等因素。

        3 設(shè)備結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        3.1 整體組成

        檢測設(shè)備主要包括氣源端連接轉(zhuǎn)接頭、減壓閥、單向閥、開關(guān)閥、氣壓表、檢測設(shè)備內(nèi)部連接管路以及待檢測管路接口處轉(zhuǎn)接頭等組成,如圖2所示。

        圖2 管路氣密檢測設(shè)備等軸測視圖

        其中,氣源端連接轉(zhuǎn)接頭用于連接外界氣源,該氣源為檢測設(shè)備提供帶有一定壓力的檢測介質(zhì);使用減壓閥對檢測介質(zhì)的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié),確保通過檢測設(shè)備提供給待檢測管路的壓力值滿足要求;開關(guān)閥對管路中檢測介質(zhì)的流通和關(guān)閉進(jìn)行控制;氣壓表作為檢測工具,對管路的壓力進(jìn)行檢測,并通過表盤進(jìn)行直觀輸出[4];待檢測管路端轉(zhuǎn)接頭,用于和待檢測的管路進(jìn)行連接,確保檢測介質(zhì)能夠可靠進(jìn)入待檢測管路。

        在檢測設(shè)備中有不同規(guī)格的氣壓表和待檢測管路端轉(zhuǎn)接頭。其中,多項(xiàng)氣壓表的設(shè)置是為了滿足不同的檢測壓力要求,在實(shí)際使用時,可以根據(jù)檢測壓力要求選擇合適量程和精度的氣壓表;待檢測管路端布置了多種規(guī)格的轉(zhuǎn)接頭,以便于適應(yīng)不同內(nèi)徑的管路接口。

        對于正壓和負(fù)壓2種不同性質(zhì)的檢測要求,在檢測設(shè)備中采用相同的模式布置管路和各項(xiàng)檢測裝置。其中,由于正壓和負(fù)壓對減壓閥、單向閥、開關(guān)閥和氣壓表以及檢測設(shè)備管路要求不同,在選用上述元器件時需按相應(yīng)性能和使用及裝配要求進(jìn)行合理配置。在正壓和負(fù)壓2種模式下,檢測設(shè)備的布置及工作原理基本相同,該文主要就正壓模式進(jìn)行詳細(xì)闡述。

        3.2 檢測原理和流程

        在檢測過程中,由外界氣源提供帶有壓力的檢測介質(zhì),該壓力應(yīng)高于管路檢測所需要的壓力值。減壓閥將輸入介質(zhì)的壓力由低到高緩慢輸送至檢測設(shè)備及待檢測管路,待氣壓表顯示壓力值滿足要求且穩(wěn)定后,關(guān)閉減壓閥、停止輸送檢測介質(zhì);單向閥可以控制介質(zhì)按固定的單一方向輸送,能夠防止逆向流動,在停止介質(zhì)輸送、同時斷開氣源時,確保介質(zhì)不會反向流動,進(jìn)而避免檢測設(shè)備輸入端介質(zhì)泄露,從而對檢測過程造成干擾;使用開關(guān)閥對所處位置管路的介質(zhì)流動進(jìn)行控制,可以根據(jù)需要決定開啟或關(guān)閉對應(yīng)位置管路中的介質(zhì)流動;氣壓表元件中內(nèi)置氣體壓力傳感器和裝有表盤,壓力傳感器用以檢測和反饋當(dāng)前氣壓、表盤用以顯示具體的壓力數(shù)值;待檢測管路端轉(zhuǎn)接頭,用以匹配相應(yīng)的管路外形尺寸,確保連接密封可靠。檢測設(shè)備的整體工作流程如圖3所示。

        圖3 檢測工作流程

        4 應(yīng)用分析

        通過上述改進(jìn)型檢測設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)對正壓、負(fù)壓工作環(huán)境下的各種氣體管路進(jìn)行投入使用前的密封性能檢測。例如,在正壓工作環(huán)境下的交通領(lǐng)域的燃油箱管路密封性能檢測,以及真空環(huán)境下用于測量氣體壓力的負(fù)壓管路檢測等。

        下面根據(jù)正壓和負(fù)壓2種情況對該檢測設(shè)備的實(shí)際使用及功能進(jìn)行說明。

        燃油箱是以燃油為動力的各種交通工具中常用的設(shè)備,相應(yīng)的燃油管路在使用過程中為了防止漏油和及時足額供給燃油至發(fā)動機(jī),需要相應(yīng)的密封性能和抗壓性能。因此,需要在燃油管路裝機(jī)前,對其管路進(jìn)行特定要求壓力作用下的密封性能檢測。在這種情況下,通過該設(shè)備檢測時操作過程如下:燃油管路使用環(huán)境要求為正壓,因此選用檢測設(shè)備的正壓檢測模塊來進(jìn)行測試;按燃油管路所需要的氣壓值和密封要求精度,選擇滿足量程和精度要求的氣壓表;針對該燃油管路,確定管路的一個接口作為與檢測設(shè)備連接的接口,除此接口外,燃油管的其他接口都應(yīng)該處于封堵狀態(tài);選擇與燃油管路連接端內(nèi)徑相匹配的轉(zhuǎn)接頭,通過轉(zhuǎn)接頭將燃油管路與檢測設(shè)備連接;此時,將所選轉(zhuǎn)接頭和氣壓表處對應(yīng)的開關(guān)閥置于開啟狀態(tài),同時確認(rèn)其余無關(guān)轉(zhuǎn)接頭和氣壓表處的開關(guān)閥位于關(guān)閉狀態(tài),確保檢測設(shè)備中氣體能可靠進(jìn)入燃油管路;檢查減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)后,將檢測設(shè)備與氣源連接,檢測設(shè)備和氣源、待檢測的燃油管路都已經(jīng)連接完成;此時,緩慢勻速地開啟減壓閥,通過氣壓表度數(shù)觀察流入燃油管路的氣體壓力值,在未達(dá)到所需要的壓力值前繼續(xù)緩慢地開啟減壓閥,逐步增加燃油管路的氣體壓力值,待氣壓表度數(shù)較為接近所需要的壓力時,緩慢降低減壓閥開啟程度、減小氣體壓力值增加速度,至氣壓表度數(shù)達(dá)到所需要的壓力值范圍時,關(guān)閉減壓閥;待燃油管路中的氣壓值穩(wěn)定后,觀察氣壓表度數(shù)應(yīng)在所需要的壓力值范圍內(nèi),如氣壓表度數(shù)超出該范圍,就需要繼續(xù)通過釋放氣壓或利用減壓閥調(diào)整燃油管路氣壓值,如此持續(xù)調(diào)整至氣壓表度數(shù)穩(wěn)定后,燃油管路內(nèi)的氣壓值在所需要的壓力值范圍內(nèi);使用檢測設(shè)備為燃油管路提供氣體壓力完成后,確保關(guān)閉減壓閥,同時斷開檢測設(shè)備與氣源連接;將檢測設(shè)備與燃油管路在所需要的氣壓下靜置后,觀察氣壓表在檢測前后的壓力值變化量,就可以完成對燃油管路的密封性能檢測。

        在真空環(huán)境下,需要通過氣體壓力來反映管路的使用性能。此時,管路處于負(fù)壓環(huán)境下,在使用前,需要對管路進(jìn)行負(fù)壓狀態(tài)下的密封性能檢測。為此,需要在燃油管路裝機(jī)前,對其管路進(jìn)行特定要求壓力作用下的密封性能檢測。這種情況下,通過該設(shè)備檢測時的操作過程如下:管路使用環(huán)境的要求為負(fù)壓,因而選用檢測設(shè)備的負(fù)壓檢測模塊來進(jìn)行測試;按燃油管路所需要的氣壓值和密封要求精度,選擇滿足量程和精度要求的真空氣壓表;針對該負(fù)壓管路,確定管路的一個接口作為與檢測設(shè)備連接的接口,除此接口外、燃油管的其他接口都應(yīng)該處于封堵狀態(tài);選擇與負(fù)壓管路連接端內(nèi)徑相匹配的轉(zhuǎn)接頭,通過轉(zhuǎn)接頭將負(fù)壓管路與檢測設(shè)備連接;此時,將所選轉(zhuǎn)接頭和氣壓表處對應(yīng)的開關(guān)閥置于開啟狀態(tài),同時確認(rèn)其余無關(guān)轉(zhuǎn)接頭和氣壓表處的開關(guān)閥位于關(guān)閉狀態(tài),確保檢測設(shè)備中氣體能進(jìn)入負(fù)壓管路;檢查減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)后,將檢測設(shè)備與氣源連接,檢測設(shè)備和氣源、待檢測的負(fù)壓管路都已經(jīng)連接完成。然后開始進(jìn)行檢測,整個檢測過程和上述正壓環(huán)境下的檢測方式相同,即通過減壓閥向待檢測負(fù)壓管路中沖壓減壓,至管路中壓力達(dá)到要求后停止減壓并進(jìn)行保壓,觀察規(guī)定時間內(nèi)的保壓情況,從而判定管路密封性能是否達(dá)標(biāo)。

        經(jīng)上述分析可以確認(rèn),該檢測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對正壓和負(fù)壓兩種不同工作環(huán)境下的密封管路的密封性能檢測。在實(shí)際使用時,因?yàn)?種檢測狀態(tài)對應(yīng)不同性能的管路,如誤用或混淆使用可能會對工作管路有損壞,所以需要在操作時嚴(yán)格按照使用要求選擇對應(yīng)的檢測模式。其次,在檢測過程中,也需要按照檢測流程進(jìn)行。在檢測前應(yīng)先選好氣壓表,以防壓力模式或壓力大小不同造成氣壓表的損壞;在加壓或減壓開始時,應(yīng)緩慢地調(diào)整減壓閥開度,避免過小降低檢測效率或過大導(dǎo)致氣壓沖擊壓力表而損壞表頭;在靜置保壓階段,需要斷開與氣源連接,排除其干擾。

        5 結(jié)論

        該文基于部分企業(yè)管路檢測現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了一種同時適用于正負(fù)壓工作環(huán)境、滿足不同接口和壓力值及檢測精度要求的管路密封檢測設(shè)備。相對于原有的檢測設(shè)備,該檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)的集成度高、適用范圍廣并且檢測精度高,將模塊化、精確化和集成化理念與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合,能夠大幅提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,為今后繼續(xù)研究管路密封性能檢測技術(shù)的應(yīng)用提供借鑒。

        同時,該檢測設(shè)備也存在以下不足:未能完全脫離手工控制實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)值的數(shù)字化顯示[5];氣壓表和轉(zhuǎn)換接頭的選擇不能實(shí)現(xiàn)自動控制等,還需要在今后的工作中不斷研究和改進(jìn)。

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