旋转式气密性检测装置原理与应用

　　真空系统、气动系统、液压系统等都可能存在泄漏，可用文献[1 -2]介绍的常用气密性检测方法进行检查。但有一些泄漏( 如液压活塞缸在非工作状态下的慢泄漏或微泄漏) 需要用精度很高设备( 如差压检测设备) 才能进行有效的检测，否则需要经过长时间的静置才能得到可靠的结果。差压检测方法是用差压传感器测量被测量系统与标准系统之间的差压的方法，所得测试结果与测试压力无关[3 -4]，具有很高的精度，可用于检测系统的微泄漏等。但该方法的气路结构较复杂，采样点较多，检测设备的可靠性较低，设备制造成本较高[5 -7]。为了克服差压检测方法的这些缺点，本文设计了一种旋转式差压检测装置，有效地降低了差压检测设备的复杂程度和生产成本，并保持了较高的检测精度( 约 10Pa) ，不仅可以对系统的微泄漏进行有效的检测，也可以对系统进行常规气密性检测。

　　1 测量装置的结构与安装

　　本文设计的气密性检测装置，如图 1 所示。它是由读数管 1、回路管 2、连通管 3、比较腔 4、传感器接口 5、传感器密封件 6、压力传感器 7 组成的一个差压测量系统，其中读数管、连通管、比较腔组成 U型管，通过旋转让 U 型管具有压差测量和连通管道的双重功能，从而减少了阀门等运动部件.

　　测量装置安装在铅垂面板上，该铅垂面板可以垂直于面板的轴线旋转 90°，使测量装置处于图 1所示的水平位置。

　　用柔性的压缩空气管道( 或真空管) 连接测量装置与被测量系统，使测量装置处于水平位置，通入压缩空气( 或抽真空) 后关闭阀门。将测量装置旋转至图 1 所示的垂直位置，记录读数管中液面在要求时间内的位置变化量，经过换算，即得气密性测量结果。

　　2 设计计算

　　当测量装置处于垂直位置进行测量时，各部分容积与压力变化关系由方程组( 1) 确定。

　　式中: PS0为测量初始时刻被测量系统内的压力;VS0为测量初始时刻被测量系统连同读数管上部的剩余空间、连接管道的总体积; PC0为测量初始时刻比较腔内的压力; VC0为测量初始时刻比较腔和回路管中剩余的体积( 即装入测量介质后剩余的容积) 与传感器接口、传感器密封件、压力传感器包含的体积之和; h 为测量初始时刻回路管和读数管中的液面高度差; PS为测量结束时被测量系统内的压力; VS为测量结束时被测量系统连同读数管上部的剩余空间、连接管道的总体积; PC为测量结束时比较腔内的压力; VC为测量结束时比较腔和回路管中剩余的体积( 即装入测量介质后剩余的容积) 与传感器接口、传感器密封件、压力传感器包含的体积之和; ΔhS为测量过程中读数管中的液面变化( 液面下降，ΔhS取正值; 液面上升，ΔhS取负值) ; ΔhC为比较腔中的液面变化( 液面上升，ΔhC取正值; 液面下降 ΔhC取负值) ; SS为读数管的截面积; SC为比较腔和回路管的截面积之和; γ是 U 型计中液体的密度。由此得到被测量系统的压力变化值