泄漏检测中的流量法及其适用性分析

　　密封性是一项重要的产品质量指标，而作为密封性监控手段的泄漏检测技术经多年的发展和完善，现已相当成熟。由专业化厂商生产的商品化程度很高的定型产品形式多样，已能在很大程度上满足各种用户的不同需要。

　　在多种监测方法中，压力法是应用最多的一种，所采取的直压法(又称绝对压力法)或差压法，已为用户所熟悉，但对于在汽车行业发挥着重要作用的另一类流量式泄漏检测技术，相应的介绍和人们的了解就少得多。

　　1　压力法检漏的局限性

　　密封性测试的实质是检测被测物的泄漏率 Q，Q 是单位时间内在一定测量压力下泄漏到标准大气中的气体体积，用 ml/min 或 L/h 表示。压力法是依据泄漏而引起测量压力变化这一原理，再利用气体压力的变化量间接地来求出泄漏率 Q。通过对检测过程做一些假设，如气体的不可压缩、等温状态、被测物体容积没有变化、视测量压力无剧烈变动等，就能近似地确定两者之间的关系，其表达式为：

　　在大多数情况下，应用压力法泄漏检测对于待测密封性的汽车零部件乃至总成是适用的、有效的。但从式(1)可见，当被测物容积 V 较大，检测时间较短，而泄漏率 Q 又不大时，压力法的局限性就显现出来了。

　　下文以某型号发动机总成的密封性检查为例，通过分析予以验证。

　　已知：总成的油腔允许泄漏率为 25 ml/min

　　油腔的容积为 20000 ml

　　测量时间为 10 s

　　假设压力降的测量误差为 10 Pa

　　把以上数据代入式(1)，可以得到用压力法进行泄漏检测时会产生的误差：

　　由于允许的泄漏率仅为 25 ml/min，而测量误差将达到 Q 值的近 50%，显然是不能被用户接受的。另一方面，虽然把时间延长到 60 s，可以使上述误差降至 2.0 ml/min，但相应之前的平衡时间也得延长，以减少被测物内腔的压力不稳定。这样一来，整个工作节拍将被大大拉长，更是难以实现的。事实上，以上假设压力降测量误差为 10还是在比较理想的状态下，这项误差除了检漏仪自身精度外，还包括夹具、封堵部位和环境的影响。10 Pa 一般是指相对而言精度较高的差压式测量装置，对直压式泄漏检测装置，测量误差往往会达到 20~30 Pa，从而引起更大的 ΔQ。以上实例带有普遍性，其他如变速箱总厂、缸盖分装总成、缸体或变速箱壳体等的情况相似。此时，被测物密封性检测的最佳选择就是采用质量流量法进行检漏。

　　2　用于工件密封性测试的质量流量法

　　质量流量法传感器采用热量式(风速计)工作原理，显示的检测结果直接为标准状态下的泄漏率。所谓标准状态，指的是在一个大气压和 0℃条件下的状态。这种情况下所输出的泄漏测量信号不仅与工件被测腔的容积无关，又不受测量压力变化的影响，而这一点给使用者带来了在系统设置和校准时的简化和方便。此外，利用质量流量法检漏可最大限度地缩短密封测试时间，又具有较高的准确度，因此已得到了相当多的应用。图1 是质量流量法泄漏检测的示意图，其检漏过程如下：调压器调制到规定压力;关闭旁路阀和传感器阀，打开充气阀和储气罐阀，向储气罐充气;当压力监控传感器显示已达到额定充气压力后，关闭充气阀，打开旁路阀和开启阀，从而向工件充气;在被测件内腔经充气和一段时间的稳定后，关闭旁路阀，打开传感器阀，进入测量阶段;若被测工件存在泄漏，则在测量阶段由于工件内腔相对储气罐阀的压力差就会导致气体从罐向工件的流动;最后，通过流经传感器的气流，利用质量流量法计算出该被测件的泄漏率。图2 则形象地反映了上述测量系统的检漏过程。