专利名称：密封舱气密性检测及干燥处理系统的制作方法
技术领域：
本发明密封容器气密性检测领域，具体涉及一种集成密封舱气密性自动检测、干燥处理，并实时在线记录和储存密封舱内气体压力、温度、湿度物理性能变化的密封舱气密性检测及干燥处理系统。
2.背景技术在密封舱的检漏和干燥处理过程中，已有的技术是采用气密性检测和干燥处理两个完全独立的部分，需要利用专门的气密性检测设备和专门的干燥处理设备对密封舱进行检漏和干燥处理。
目前，公知的密封舱气密性检测装置一般由压力表、阀和工业高压气源组成，工业高压气源对密封舱充气，在密封舱内压力达到额定压力时，关闭阀，在一定时间内检测密封舱的压降。由于装置本身未带气源同时未对气源进行净化处理，所以使用这样的装置，一是工地必须配备高压气源，二是未净化的气源会对密封舱内精密元器件污染。
密封舱干燥处理设备由氮气储气罐、真空泵、阀门和湿度传感器组成。采用干燥的氮气置换密封舱内的湿空气，具体做法是向密封舱内抽气，再充气，如此循环，直到密封舱内的湿度达到要求值为止。使用这样的设备，一是整个设备比较复杂，体积较大；二是采用手工操作，阀门的动作和湿度的观测数据有滞后的现象，同时对工人的操作技术要求较高。
由于在特殊行业中，需要对密封舱进行气密性检测的同时，还需要对密封舱进行干燥处理，并要求记录密封舱气密性检测和干燥处理过程中密封舱内的压力和温湿度，以检测密封舱的密封性能和满足密封舱的存储时密封舱内的温湿度和压力要求。所以对集成密封舱气密性检测和干燥处理以及自动记录密封舱内压力、温湿度数据就显得非常重要。
3.发明内容为了克服现有技术中密封舱气密性检测和干燥处理需要设置两套系统，且未净化的气源易对密封舱内的元器件造成污染的不足，本发明提供一种密封舱气密性检测及干燥处理系统，不但能够对密封舱进行气密性检测，还可以进行干燥处理，并记录和存储检测、干燥处理过程中压力和温湿度的数据。
本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统解决其技术问题所采用的技术方案是本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统包括气源净化部分、自动检测部分、用于数据处理的上位机、检测产品密封舱四部分，气源净化实现气源的净化处理，自动检测部分完成检测产品密封舱气密性检测和干燥处理过程中的数据读取及过程实现，用于数据处理的上位机完成检测和干燥处理过程中温湿度和压力物理性能的在线存储。
气源净化部分由气源净化气路和气源净化电路组成。气源净化气路包括空压机、主路过滤器、油雾分离器、无热空气干燥器、超小油雾分离器，并依次连接，完成气源的净化；气源净化电路包括空气开关、电源指示灯、熔断器、启动按钮、接触器、时间继电器、停止按钮，并依次电连接，完成气路中空压机和干燥器的先后启动。
自动检测部分由检测气路、检测电路、PLC控制程序组成。检测气路包括减压阀、气源指示器、换向阀a、单向节流阀、换向阀b、LED流量开关、正负压力表、真空发生器，并依次连接，实现正、负压气源的集成和检测过程及干燥处理时所需的充气、保压、放气和抽空回路。检测电路包括时间继电器、欠电压保护电路、压力开关、电源指示灯、暂停开关、放气开关、工作开关、熔断器、温湿度变送器、电源开关、24V碱性电池电池组、模拟单元a、模拟单元b、PLC、泄漏报警蜂鸣器、工作完成蜂鸣器、保压指示灯，并依次电连接，检测电路和PLC控制程序自动完成检测产品密封舱气密性检测和干燥处理工艺过程中的对温湿度、压力传感器检测数据的读取以及检测过程及干燥处理时所需的充气、保压、放气和抽空回路的自动切换。
用于数据处理的上位机部分实现上位机和自动检测部分的PLC内数据的交换，从PLC中读取压力、温湿度数据，并实时在线存储压力、温湿度数据。
气源净化部分和自动检测部分相连接，自动检测部分中检测电路的PLC与上位机相连接，自动检测部分再与检测产品密封舱连接，完成密封舱内的气密性自动检测和干燥处理的集成，实现检测和干燥处理过程中的温度、湿度和压力物理性能的在线存储。
本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统中，检测产品密封舱的气密性检测过程包括以下内容采用打压降压法，向密封舱充干燥洁净空气，压力高于大气压。在一定时间内观察压降，若压降在限定范围内，气密性检测合格，否则，不合格。检测产品密封舱的干燥处理程序包括以下内容采用干燥洁净空气置换密封舱内湿空气的方法，向密封舱内充干燥气体并抽出湿空气，实时在线检测密封舱内的湿度值，直到密封舱内的湿度达到规定要求。
密封舱的温湿度、压力数据在线存储程序包括采用PLC扩展的两个模拟单元读取压力传感器和温湿度变送器的模拟值，通过通讯电缆将数据实时输送到上位机中，上位机实现温湿度和压力数据的存储。
本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统的有益效果是，集成了气源净化系统，气源质量高。集成密封舱气密性自动检测和干燥处理功能，在气路中采用空压机和真空发生器，实现密封舱气密性检测和干燥处理正、负压的集成，用户不用配置专门的正负压气源。同时传感器、PLC和上位机的设置和运用，不但自动实现密封舱气密性检测和干燥处理，而且实时在线记录和存储密封舱内气体压力、温度、湿度的数据。
4.
图1为本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统的系统结构框2为本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统中气源净化部分的气路原理3为本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统中气源净化部分的电路原理4为本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统中自动检测部分的气路原理5为本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统中自动检测部分的二位三通阀门原理示意6为本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统中自动检测部分的真空发生器工作原理示意7为本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统中自动检测部分的电路原理中 1气源净化部分 2气源净化气路 3气源净化电路 4自动检测部分 5检测气路6检测电路 7上位机 8检测产品密封舱 9空压机 10主路过滤器 11油雾分离器12干燥器 13超小油雾分离器 14空气开关 15电源指示灯 熔断器(16、18、40) 17停止按钮 19干燥器电路组件 20干燥器指示灯 21时间继电器 22接触器 23启动按钮 24空压机电机 25减压阀 26气源指示灯 27换向阀a 28单向节流阀 29.换向阀b 30LED流量开关 31正负压力表 32真空发生器 33时间继电器 34欠电压保护电路 35压力开关 36电源指示灯 37暂停开关 38放气开关 39工作开关 41温湿度变送器 42电源开关 43 24V碱性电池电池组 44模拟单元a 45模拟单元b 46PLC 47泄漏报警蜂鸣器 48工作完成蜂鸣器 49保压指示灯下面结合附图和实施例对本发明进一步说明5.具体实施方式
图中，本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统包括气源净化部分1、自动检测部分4、上位机7和检测产品密封舱8四部分。气源净化部分1和自动检测部分4相连接，自动检测部分4中的PLC46与上位机7相连接，自动检测部分4还与检测产品密封舱8连接，实现对检测产品密封舱8的气密性检测和干燥处理以及检测和干燥处理过程中的温湿度、压力数据的存储。气源净化部分1由气源净化气路2和气源净化电路3组成，净化气路2实现空气气源的净化处理，气源净化电路3先后启动气源净化气路2中空压机9和干燥器12。自动检测部分4由检测气路5和检测电路6及PLC46控制程序组成；检测气路5形成检测产品密封舱8的气密性检测和干燥处理所需的各种回路，检测电路6实现各回路的有序的自动切换和压力温湿度数据的检测和读取；上位机7从自动检测部分4中的PLC46通过电缆实现数据通讯，读取和存储气密性检测和干燥处理过程中的温湿度和压力数据；检测产品密封舱8上开有两个接口，分别用软管连接自动检测部分4中自动检测气路5和自动检测电路6。
气源净化部分1中气源净化气路2由空压机9、主路过滤器10、油雾分离器11、无热空气干燥器12、超小油雾分离器13组成，并依次连接。气源净化气路2的工作过程是，首先，压缩空气经空压机9的自身截止阀、主路过滤器10清除压缩空气中的油污、水分和粉尘等杂质，油雾分离器11进一步分离掉主路过滤器10中难以分离掉的(0.3～5)μm气态溶胶油粒子及大于0.3μm的锈末、碳类等微粒，无热空气干燥器12连续输出干燥净化的压缩空气。超小油雾分离器13进一步去掉已经干燥过的压缩空气中的气态油粒子。
经过以上处理后的空气，其指标可以达到大气压露点-47℃～-53℃含油分0.004mg/m3含尘埃微粒0.01μm气源净化电路3由空气开关14、电源指示灯15、熔断器16、停止按钮17、熔断器18、干燥器电路组件19、干燥器指示灯20、时间继电器21、接触器22、启动按钮23、空压机电机24组成，并依次电连接。接触器22和时间继电器21控制空压机电机24和干燥器电路组件19先后启动。
自动检测部分4由检测气路5、检测电路6和PLC控制程序组成，其中自动检测气路5由减压阀25、气源指示器26、换向阀a27、单向节流阀28、换向阀b29、LED流量开关30、正负压力表31、真空发生器32组成，并依次连接；换向阀a27与换向阀b29采用二位三通阀，在图5所示状态下A→P需通电，A→R不通电，根据换向阀a27、换向阀b29和真空发生器32内换向阀的通断电的切换实现打压、抽空、保压和放气回路。
检测气路5的充气回路换向阀a27给电、换向阀b29断电、真空发生器32换向阀断电。气流通过减压阀25、气源指示灯26，换向阀a27、单向节流阀28、换向阀b29、LED流量开关30、正负压力表31对检测产品8充气。
抽空回路换向阀a27断电、换向阀b29给电、真空发生器32换向阀给电。气流通过减压阀25、气源指示灯26，换向阀a27、真空发生器32产生高速气流带动检测产品密封舱8内气体从检测产品密封舱8、正负压力表31、LED流量开关30、换向阀b29、真空发生器32排出。
放气回路换向阀a27断电、换向阀b29给电、真空发生器32换向阀断电。气流从检测产品密封舱8、正负压力表31、LED流量开关30、换向阀b29、真空发生器32排出。
保压回路所有换向阀断电，也就是初始的状态。气流通过减压阀25、气源指示灯26，换向阀a27截止。
本发明选用的真空发生器32是由先收缩后扩张的拉瓦尔喷管A、负压腔B和接收管C等组成。当供气口的供气压力高于一定值后，喷管A射出超声速射流，由于气体的粘性，高速射流卷吸走负压腔B内的气体，使该腔形成很低的真空度。在真空口接上检测产品密封舱8即可对其抽真空。
自动检测部分4中检测电路6由时间继电器33、欠电压保护电路34、压力开关35、电源指示灯36、暂停开关37、放气开关38、工作开关39、熔断器40、温湿度变送器41、电源开关42、24V碱性电池电池组43、模拟单元a44、模拟单元b45、PLC46、泄漏报警蜂鸣器47、工作完成蜂鸣器48、保压指示灯49组成，并依次电连接。整个检测电路6以PLC46为控制中心，压力开关35和温湿度变送器41实现检测产品密封舱8压力、温湿度的检测，模拟单元a44、模拟单元b45实现对温湿度和压力的A/D转换，欠电压保护电路34实现对24V碱性电池电池组43电压的监测，当电源电压低于22V时，提示报警，需对24V碱性电池电池组43充电。
执行PLC46控制程序实现自动气密性检测和干燥处理PLC开关量输入输出信号如下按钮开关工作开关39按下此按钮后，程序开始执行，采用弹簧复位开关。
暂停开关37按下此按钮后，程序暂停执行，再次按下后，程序接着执行，选用自锁开关。
放气开关38按下此按钮后，检测产品密封舱放气，程序停止执行。
传感器输入开关量压力开关35OUT1充压压力到和压降不合格信号。
压力开关35OUT2抽空压力到信号。
LED流量开关30信号流量范围时间继电器33对PLC46的输入信号保压时间到。
PLC46对时间继电器33的输出信号开始保压。
PLC46对真空发生器32的输出信号真空发生器32二位三通阀给电。
PLC46对换向阀a27的输出信号换向阀a27给电。
PLC46对换向阀b29的输出信号换向阀b29给电。
泄漏报警蜂鸣器47气密性检测不合格报警。
工作完成蜂鸣器48工作结束。
保压指示灯49保压状态指示。
各输入单元和输出单元的地址分配如下
温湿度信号输入到PLC46模拟单元a44，压力信号输入到下一个模拟单元b45。由于温湿度是电流量的输出，在硬件连接上，模拟单元a44的输入1和输入2的电流和电压端子短接，并设定输入1是温度输入，输入2是湿度输入，模拟单元b45直接连接电压输入端子，设定输入1为电压输入。
PLC46控制程序为程序一开始实现对压力开关35和温湿度变送器41数据读取，模拟单元实现压力、温湿度数据的A/D转换。
然后实现检测产品密封舱的气密性能检测按下工作开关39后，换向阀a27通电，形成充气回路，向检测产品密封舱8充干燥洁净空气，压力开关35检测到压力为P1MPa(给定压力)时，保压，PLC46给换向阀a27断电，形成保压回路，同时PLC46给时间继电器33保压信号，保压T分钟，压降不大于ΔPMPa，认为气密性检测合格，若超过ΔPMPa，则不合格，PLC46分别给出合格和不合格信号，不合格关闭电源，对检测产品密封舱(8)气密性检查合格时转向干燥处理。
密封舱的干燥处理程序气密性检测完成后，采用干燥洁净空气充气和抽空实现密封舱内湿空气的置换，抽真空置换检测产品密封舱(8)干燥空气的真空压力取为P3MPa，充干燥洁净的空气压力为P1MPa。经干燥处理后，检测产品密封舱(8)内相对湿度不大于a％。用压力开关35测得密封舱内的压力值，抽气时真空压力为P3MPa给PLC46输入信号，PLC46输出充气信号，检测产品密封舱8充气到P1MPa时，PLC46输出抽空信号，同时在充气压力达到P1MPa时，温湿度变送器41检测检测产品密封舱8内的湿度，在湿度小于a％时，使PLC46给出工作结束信号。
检测电路6中电池欠电压监测电路34主要由稳压电路、电压比较电路和报警电路组成，而这三部分电路又分别由L7815、LM393和带多谐振荡电路的蜂鸣器组成。其中L7815是输出电压为15V的三端稳压器，LM393是内部带有两个独立的精密电压比较器的逻辑变换器。电源经L7815稳压后向电路稳定的24V的工作电压，同时L7815输出的标准电压经电阻R1＝10k和R2＝10K分压后向LM393的负输入端(引脚2)提供电池欠电压报警基准电压；另一路测量电路的实际电压，通过R3/R4分压后向LM393的正输入端(引脚3)提供电池电量监测电压。三级管9012相当于一个开关，当LM393的正输入端的电压(监测电压)高于负输入端的电压(基准电压)时，LM393的输出电平使9012的基极处于高电位，三极管9012截止；反之，当LM393的正输入端的电压低于负输入端的电压时，三极管9012导通，蜂鸣器报警。
用于数据处理的上位机7的串行口和自动检测部分4的PLC46的通讯单元建立串行通讯连接，读写PLC46的各个继电器区和寄存器从而达到读取和存储PLC46中温湿度和压力数据的目的。
本发明气密性检测及干燥处理系统具体一个工作流程如下首先用软管连接气源净化部分1和自动检测部分4；再用软管连接自动检测部分4与检测产品密封舱8，用通讯电缆连接自动检测部分4的PLC46与上位机7。
接通气源净化部分1的220V电源，推上空气开关14，控制面板的电源指示灯15指示，按下启动按扭23，开始气源净化工作。
按下自动检测部分4的电源开关42，电源指示灯36指示，按下工作开关39，PLC46读取压力开关35和温湿度变送器41的数据，并对检测产品密封舱8开始气密性检测和干燥处理。
接通上位机7的电源，上位机7进入气密性工作界面，开始对压力、温湿度数据读取和存储。
密封舱气密性检测结果合格，自动转向密封舱干燥处理，当密封舱内湿度和压力都满足要求时，自动检测部分4控制面板上“工作完成”蜂鸣器48提醒工作完成。
按下自动检测部分4面板上的“电源开关”42按下干燥净化气源装置控制面板“停止按钮”17拉下控制柜侧面的空气开关14拔掉220V电源插座。各装置和附件归位，工作结束。
若密封舱气密性检测不合格，则自动检测部分4控制面板上泄漏报警蜂鸣器47报警。所有动作停止，按下放气开关38将检测产品密封舱8内气体压力排出，检查检测产品密封舱8的漏点。
权利要求
1.密封舱气密性检测及干燥处理系统，其特征在于，含有气源净化部分(1)、自动检测部分(4)、用于数据处理的上位机(7)及检测产品密封舱(8)四部分；气源净化部分(1)由气源净化气路(2)和气源净化电路(3)组成；自动检测部分(4)由检测气路(5)、检测电路(6)、PLC(46)及控制程序组成；气源净化部分(1)的气源净化气路(2)和自动检测部分(4)相连接，自动检测部分(4)检测电路(6)的PLC(46)与上位机(7)通过通讯电缆相连接，自动检测部分(4)与检测产品密封舱(8)连接。
2.根据权利要求1所述的密封舱气密性检测及干燥处理系统，其特征在于，所述气源净化部分(1)的气源净化气路(2)包括空压机(9)、主路过滤器(10)、油雾分离器(11)、无热空气干燥器(12)、超小油雾分离器(13)，并依次连接。
3.根据权利要求1所述的密封舱气密性检测及干燥处理系统，其特征在于，所述气源净化部分(1)的气源净化电路(3)包括空气开关(14)、电源指示灯(15)、熔断器(16、18)、启动按钮(23)、接触器(122)、时间继电器(21)、停止按钮(17)，并依次电连接。
4.根据权利要求1所述的密封舱气密性检测及干燥处理系统，其特征在于，所述自动检测部分(4)的检测气路(5)包括减压阀(25)、气源指示器(26)、换向阀a(27)、单向节流阀(28)、换向阀b(29)、LED流量开关(30)、正负压力表(31)、真空发生器(32)，并依次连接。
5.根据权利要求1所述的密封舱气密性检测及干燥处理系统，其特征在于，所述自动检测部分(4)的检测电路(6)包括时间继电器(33)、欠电压保护电路(34)、压力开关(35)、电源指示灯(36)、暂停开关(37)、放气开关(38)、工作开关(39)、熔断器(40)、温湿度变送器(41)、电源开关(42)、24V碱性电池电池组(43)、模拟单元a(44)、模拟单元b(45)、PLC(46)、泄漏报警蜂鸣器(47)、工作完成蜂鸣器(48)、保压指示灯(49)，并依次电连接。
6.根据权利要求1所述的密封舱气密性检测及干燥处理系统，其特征在于，检测产品密封舱(8)的气密性检测过程包括下述内容向检测产品密封舱(8)充干燥洁净空气，压力开关(35)检测到压力为给定压力P1MPa时，保压PLC(46)控制换向阀a(27)断电，形成保压回路，同时PLC(46)给时间继电器(33)保压信号，保压数分钟；压降不大于ΔPMPa，认为气密性检测合格，若超过ΔPMPa，则不合格，PLC(46)分别给出合格和不合格信号，检测不合格则关闭电源，检测合格则转向干燥处理程序。
7.根据权利要求1所述的密封舱气密性检测及干燥处理系统，其特征在于，检测产品密封舱(8)的干燥处理程序包括通过充入干燥洁净空气和抽取舱内湿空气实现密封舱(8)气体的置换，PLC(46)根据设定的压力和湿度参数数值，控制充气、抽气和湿度数值变化过程、频率，控制压力开关(35)检测产品密封舱(8)内的压力值变化范围，控制温湿度变送器(41)检测检测产品密封舱(8)内的湿度变化范围，决定干燥过程的起止。
全文摘要
本发明提供一种密封舱气密性检测及干燥处理系统，包括气源净化部分、自动检测部分、用于数据处理的上位机部分及检测产品密封舱部分，气源净化实现气源的净化处理，自动检测部分自动完成密封舱气密性检测和干燥处理，上位机完成检测和干燥处理过程中温湿度和压力物理性能的在线存储。气源净化部分由气源净化气路和气源净化电路组成。自动检测部分由自动检测气路、检测控制电路、PLC控制程序组成。气源净化部分和自动检测部分相连接，自动检测部分检测控制电路的PLC与上位机相连接，自动检测部分再与检测产品密封舱连接。本发明密封舱气密性检测及干燥处理系统集成了气源净化系统，气源质量高。集成密封舱气密性自动检测和干燥处理功能，在气路中采用空压机和真空发生器，实现密封舱气密性检测和干燥处理正、负压的集成，用户不用配置专门的正负压气源。本发明将密封舱气密性检测和干燥处理集成为一个系统，可满足某些特殊行业的需要。
文档编号G01M3/02GK1570582SQ200410022379
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月23日 优先权日2004年4月23日
发明者蒲如平, 何英, 郭维强, 韩秀杰, 胡军 申请人:中国工程物理研究院机械制造工艺研究所