一種氣體滲透率測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及材料阻隔性檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種針對(duì)管狀材料的氣體透過(guò)性 進(jìn)行測(cè)試的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 承壓設(shè)備用非金屬材料，尤其是無(wú)機(jī)非金屬材料，如石墨等，由于構(gòu)件采用粉末浸 漬、燒結(jié)等工藝制作而成，往往存在致密性低于金屬材料的問(wèn)題。因此這類材料在用作承壓 設(shè)備材料時(shí)，必須滿足足夠低的氣體滲透率的要求。美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)針對(duì)石墨 制壓力容器材料的相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，強(qiáng)制采用壓差法進(jìn)行石墨類非金屬材料氣體滲透率測(cè) 試，但未明確其具體的測(cè)試方法。目前，我國(guó)壓力容器行業(yè)尚未有針對(duì)該類材料的專用測(cè)試 方法與測(cè)試設(shè)備。
[0003] 壓差法是氣體滲透率測(cè)試的常用方法。其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)數(shù)據(jù)易于采集和處 理。壓差法的基本原理是在被測(cè)材料兩側(cè)營(yíng)造氣壓差，驅(qū)動(dòng)氣體從高壓區(qū)透過(guò)試樣進(jìn)入低 壓區(qū)，不同材質(zhì)或試樣對(duì)氣體的阻隔性不同，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓區(qū)的氣壓變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)材 料氣體透過(guò)性的評(píng)估。
[0004] 與薄膜或平板類材料不同，管狀結(jié)構(gòu)是非金屬類壓力容器的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，因此針對(duì) 管狀結(jié)構(gòu)的密封及裝卡是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量的關(guān)鍵。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有裝置和技術(shù)的欠缺或不足，依據(jù)ASME的氣體滲 透率測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求，解決管狀非金屬材料的氣體滲透率測(cè)試問(wèn)題。測(cè)試過(guò)程全自動(dòng)控制，極 大程度避免了人員操作引入的測(cè)試誤差。
[0006] 本實(shí)用新型提供的氣體滲透率測(cè)試裝置，包括真空腔、真空栗、第一管路、第二管 路和控制系統(tǒng)；
[0007] 所述測(cè)試試樣為管狀試樣;所述真空腔被測(cè)試試樣分割為試驗(yàn)氣體腔和測(cè)試腔兩 部分；
[0008] 所述測(cè)試腔通過(guò)第一管路與真空栗相連通，在所述的第一管路上從測(cè)試腔開(kāi)始依 次設(shè)置有第一真空計(jì)、第一破真空閥門和第一真空閥門。
[0009] 所述試驗(yàn)氣體腔通過(guò)第二管路與真空栗相連通，在所述的第二管路上從試驗(yàn)氣體 腔開(kāi)始依次設(shè)置有第二真空計(jì)、第二破真空閥門和第二真空閥門。
[0010]所述第二破真空閥門的進(jìn)氣端與氣源相連通。
[0011] 控制系統(tǒng)分別連接第一破真空閥門和第一真空閥門、第二破真空閥門和第二真空 閥門，用于控制第一破真空閥門、第一真空閥門、第二破真空閥門和第二真空閥門的自動(dòng)開(kāi) 啟和關(guān)閉，并與第一真空計(jì)和第二真空計(jì)通信采集氣壓數(shù)值并存入計(jì)算機(jī)。
[0012] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0013] 1.能依據(jù)ASME標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)管狀試樣氣體滲透率的測(cè)試與分析；
[0014] 2 ·多閥門單區(qū)真空度獨(dú)立控制，靈活性高；
[0015] 3.可進(jìn)行空氣、氧氣、氮?dú)?、氦氣等各種無(wú)毒無(wú)腐蝕性氣體的滲透率測(cè)試；
[0016] 4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠；
[0017] 5.測(cè)試全程自動(dòng)控制，減少人員操作引入的誤差。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型提供的氣體滲透率測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為管狀試樣密封示意圖。
[0020] 圖中：
[0021 ]I.試驗(yàn)氣體腔;II.測(cè)試腔;III.真空栗;IV.第一真空計(jì);V.第二真空計(jì)；
[0022] VI.第一管路;VII.第二管路;VIII.氣源；
[0023] A.第一破真空閥門;B.第一真空閥門；C.第二真空閥門;D.第二破真空閥門；
[0024] 1.測(cè)試試樣； 2.真空橡膠； 3.壓板。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面通過(guò)附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型。
[0026] 本實(shí)用新型提供一種氣體滲透率測(cè)試裝置，用于測(cè)試管狀非金屬材料(測(cè)試試樣 1)的氣體滲透率。所述測(cè)試裝置包括真空腔、真空栗III、第一管路VI、第二管路VII和控制 系統(tǒng)。如圖1所示，所述真空腔被測(cè)試試樣1分割為試驗(yàn)氣體腔I和測(cè)試腔II兩部分。如圖2所 示，所述測(cè)試試樣1通過(guò)真空橡膠2密封的方式實(shí)現(xiàn)將真空腔分割為試驗(yàn)氣體腔I和測(cè)試腔 II兩部分，具體為，測(cè)試試樣1為管狀結(jié)構(gòu)，在兩個(gè)端面處分別采用上下兩塊壓板3進(jìn)行密 封，并在壓板3和測(cè)試試樣1端面處采用真空橡膠墊2實(shí)現(xiàn)密封，實(shí)施時(shí)，先將下層真空橡膠 墊2于下壓板之上，然后將管狀測(cè)試試樣1放置于下層真空橡膠墊之上，再放好上層真空橡 膠墊和上壓板，對(duì)兩塊壓板3施加一定壓力使真空橡膠墊2變形而完成密封。測(cè)試氣體腔I為 鐘罩形結(jié)構(gòu)，測(cè)試腔II完成密封后，將鐘罩結(jié)構(gòu)蓋于測(cè)試試樣1之外，從而形成密閉的試驗(yàn) 氣體腔I。所述的壓力可以通過(guò)在兩塊壓板3之間設(shè)置螺桿螺母連接的方式實(shí)現(xiàn)緊固施壓。
[0027] 所述測(cè)試腔II通過(guò)第一管路VI與真空栗III連通，在所述的第一管路VI上設(shè)置有 第一真空計(jì)IV、第一破真空閥門A和第一真空閥門B。
[0028] 所述試驗(yàn)氣體腔I通過(guò)第二管路VII與真空栗III相連通，在所述的第二管路VII上 設(shè)置有第二真空計(jì)V、第二破真空閥門D和第二真空閥門C。所述第二破真空閥門D的進(jìn)氣端 與氣源VIII相連通。
[0029] 所述第一真空閥門B作用是控制真空栗III對(duì)測(cè)試腔II的抽真空操作;所述第二真 空閥門C的作用是控制真空栗III對(duì)試驗(yàn)氣體腔I的抽真空操作。
[0030] 所述第一破真空閥門A的作用是控制測(cè)試腔II真空環(huán)境的釋放;第二破真空閥門D 的作用是控制試驗(yàn)氣體腔I真空環(huán)境的釋放以及將氣源VIII氣體釋放入試驗(yàn)氣體腔I;
[0031] 所述第一真空計(jì)IV和第二真空計(jì)V的作用是分別獨(dú)立測(cè)量測(cè)試腔II和試驗(yàn)氣體腔 I內(nèi)的氣體絕對(duì)壓力。
[0032] 所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與控制硬件和軟件，硬件包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字10繼電器、 數(shù)采通信接口?？刂葡到y(tǒng)主要功能是控制第一破真空閥門A、第一真空閥門B、第二真空閥門 C、第二破真空閥門D的自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，與第一真空計(jì)IV和第二真空計(jì)V通信采集氣壓數(shù)值 并存入計(jì)算機(jī)。
[0033]實(shí)施例:
[0034]如圖1的示意，將真空栗III、第一真空計(jì)IV、第二真空計(jì)V、試驗(yàn)氣體腔I、測(cè)試腔 II、第一管路VI、第二管路VII連接組裝好，將測(cè)試試樣1按照?qǐng)D2所示裝卡于夾具中固定于 真空腔內(nèi)，將真空腔分割成試驗(yàn)氣體腔I和測(cè)試腔II兩部分。關(guān)閉第一破真空閥門A和第二 破真空閥門D，開(kāi)啟第一真空閥門B和第二真空閥門C，開(kāi)啟真空栗III對(duì)試驗(yàn)氣體腔I和測(cè)試 腔II抽真空;通過(guò)第一真空計(jì)IV測(cè)量測(cè)試腔II的真空度，通過(guò)第二真空計(jì)V測(cè)量試驗(yàn)氣體腔 I的真空度；當(dāng)二者真空度均達(dá)到本底真空度后，如<l〇〇Pa，關(guān)閉第一真空閥門B和第二真空 閥門C，開(kāi)啟第一破真空閥門D將試驗(yàn)氣體從氣源VIII釋放入試驗(yàn)氣體腔I中，直至試驗(yàn)氣體 腔I中的氣壓達(dá)到常壓狀態(tài)并穩(wěn)定;此時(shí)記錄第二真空計(jì)V中的讀數(shù)作為試驗(yàn)氣體腔I的壓 力，記錄第一真空計(jì)IV的讀數(shù)隨時(shí)間的變化曲線;最后將記錄的壓力曲線按照ASME的測(cè)試 標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行氣體滲透率k(L)的計(jì)算，計(jì)算公式為：
[0036]其中，K(L)為氣體滲透率，單位mm2/s;da為測(cè)試試樣外徑，單位mm;di為測(cè)試試樣內(nèi) 徑，單位mm;h為試樣長(zhǎng)度，單位mm;Ριι為測(cè)試開(kāi)始時(shí)測(cè)試腔的壓力，單位MPa;Pi2為測(cè)試結(jié)束 時(shí)測(cè)試腔的壓力，單位MPa;Pa為試驗(yàn)氣體腔的壓力，單位MPa; △t為測(cè)試開(kāi)始與結(jié)束的時(shí)間 差，單位s;V為測(cè)試腔及第一管路IV的容積之和，單位mm3。按照本實(shí)施例，材料氣體滲透率 的檢出下限可達(dá)到l(T6mm2/S。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氣體滲透率測(cè)試裝置，其特征在于:包括真空腔、真空栗、第一管路、第二管路和 控制系統(tǒng)； 所述真空腔被測(cè)試試樣分割為試驗(yàn)氣體腔和測(cè)試腔兩部分； 所述測(cè)試腔通過(guò)第一管路與真空栗相連通，在所述的第一管路上從測(cè)試腔開(kāi)始依次設(shè) 置有第一真空計(jì)、第一破真空閥門和第一真空閥門； 所述試驗(yàn)氣體腔通過(guò)第二管路與真空栗相連通，在所述的第二管路上從試驗(yàn)氣體腔開(kāi) 始依次設(shè)置有第二真空計(jì)、第二破真空閥門和第二真空閥門； 所述第二破真空閥門的進(jìn)氣端與氣源相連通； 控制系統(tǒng)分別連接第一破真空閥門和第一真空閥門、第二破真空閥門和第二真空閥 門，用于控制第一破真空閥門、第一真空閥門、第二破真空閥門和第二真空閥門的自動(dòng)開(kāi)啟 和關(guān)閉，并與第一真空計(jì)和第二真空計(jì)通信、采集氣壓數(shù)值并存入計(jì)算機(jī)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體滲透率測(cè)試裝置，其特征在于：測(cè)試試樣為管狀結(jié) 構(gòu)，在兩個(gè)端面處分別采用上下兩塊壓板進(jìn)行密封，并在壓板和測(cè)試試樣端面處采用真空 橡膠墊實(shí)現(xiàn)密封，實(shí)施時(shí)，先將下層真空橡膠墊于下壓板之上，然后將管狀測(cè)試試樣放置于 下層真空橡膠墊之上，再放好上層真空橡膠墊和上壓板，對(duì)兩塊壓板施加壓力使真空橡膠 墊變形而完成密封;測(cè)試氣體腔為鐘罩形結(jié)構(gòu)，測(cè)試腔完成密封后，將鐘罩結(jié)構(gòu)蓋于測(cè)試試 樣之外，從而形成密閉的試驗(yàn)氣體腔。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種氣體滲透率測(cè)試裝置，涉及材料阻隔性檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型提供的氣體滲透率測(cè)試裝置，包括真空腔、真空泵、第一管路、第二管路和控制系統(tǒng)；所述真空腔被測(cè)試試樣分割為試驗(yàn)氣體腔和測(cè)試腔；所述測(cè)試腔通過(guò)第一管路與真空泵相連通；所述試驗(yàn)氣體腔通過(guò)第二管路與真空泵相連通；控制系統(tǒng)用于控制管路上閥門的自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，并與采集氣壓數(shù)值并存入計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型能依據(jù)ASME標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)管狀試樣氣體滲透率的測(cè)試與分析；多閥門單區(qū)真空度獨(dú)立控制，靈活性高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠；測(cè)試全程自動(dòng)控制，減少人員操作引入的誤差。
【IPC分類】G01N15/08
【公開(kāi)號(hào)】CN205091234
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520933073
【發(fā)明人】宋明, 徐彤, 王漢奎, 壽比南
【申請(qǐng)人】中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日