一种可变角度气密性实验装置及其使用方法

本发明属于气密性检测的实验装置，具体涉及一种可变角度气密性实验装置及方法。

背景技术：

1、气密性是设备的气体密闭性能，是换热器、阀体、压力容器等众多密闭设备能否正常工作的关键技术指标。现有气密性检验方法主要有：差压法、皂泡法、压力水检法、卤素法和氦质谱等，氦质谱检验等方法能够达到很高的漏率测量精度，却只知道泄漏存在，不知道漏点具体位置。

2、传统气密性检测方法多采用皂泡法和水检法，在检漏过程中用肉眼观测气泡确定泄漏点，高度依赖于工人的主观判定，容易出现误检、漏检，而且耗时耗力。随着计算机技术的不断发展，机器视觉以其高效、稳定和自动化程度高的特点，被广泛应用于工业检测领域。利用机器视觉去代替传统气密性检测方法中的人工部分，能够有效弥补人工检测的各类缺陷。将机器视觉与传统皂泡法相结合，通过识别视频中皂泡的生长特征来确定气密性，具有以下优点：首先，该方案能够根据视觉算法实现气密性检验并形成统一的判据，避免了主观判断带来的误差；其次，自动化的气密性检测可以极大缩减人力成本，同时提高检测速度和准确度；为机器视觉辨识皂泡和漏点精确定位创造了比水检法更优越的技术条件。

3、但在实际工业设备上进行检漏时，漏点会存在在不同位置，受设备表面倾斜角和皂泡自身重力的影响，皂泡会发生偏移，进而移出漏点，产生连串皂泡，且倾斜角越大，偏移速度越快。与单一皂泡定位漏点不同，需要研究受重力影响下液膜成泡的规律和受倾斜角影响下皂泡偏移方向的规律，形成统一判据，从而定位到漏点。

4、目前，现有技术中缺少研究皂泡生成情况与设备表面倾斜角关系的实验设备，这制约了皂泡研究的进一步发展。因此，需要设计一种能够精确调节倾斜角的模拟实验装置，用以帮助研究人员更好地模拟工业设备表面的漏点上皂泡的实际生长情况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可变角度气密性实验装置及方法。

2、第一方面，本发明提供一种可变角度气密性实验装置，包括机架，以及安装在机架上的供气系统、稳压系统和旋转模拟组件。供气系统用于向稳压系统供气；稳压系统用于将旋转模拟组件的内部气压稳定在预设气压范围内。

3、所述的旋转模拟组件包括导气管、回转接头、微调旋转台和泄漏模拟组件。所述的回转接头的进气口与稳压系统的稳压输出口连接。回转接头的出气口与导气管的一端连接。导气管的另一端与泄漏模拟组件的进气口连接。

4、所述的泄漏模拟组件包括依次层叠设置并相互固定的不锈钢底座、橡胶垫片、不锈钢薄片和压环；不锈钢薄片的表面粗糙度为0.8μm～12.5μm。不锈钢底座和橡胶垫片上均开设有通气孔；不锈钢薄片上开设有漏气模拟孔；所述漏气模拟孔的孔径大小为20μm～120μm。不锈钢底座和橡胶垫片上的通气孔，以及不锈钢薄片上的漏气模拟孔依次连通。不锈钢底座的通气孔作为泄漏模拟组件的进气口。不锈钢薄片的漏气模拟孔的轴线与回转接头的轴线相互垂直。所述的不锈钢薄片上的漏气模拟孔的倾斜角度通过微调旋转台调节。

5、作为优选，所述的微调旋转台包括调节底座、圆台、粗调组件和细调组件。所述的机架上固定有调节底座。细调组件、粗调组件和圆台依次层叠安装在调节底座上；

6、所述的细调组件包括第一转台、微分头和细调锁紧螺丝；第一转台转动连接在调节底座上。第一转台圆周面的一侧安装有微分头和细调锁紧螺丝。通过旋转微分头，能够带动第一转台旋转。细调锁紧螺丝用于锁止微分头。

7、所述的第一转台上安装有粗调组件；所述的粗调组件包括粗调锁紧螺丝、第二转台和旋转手柄。第二转台转动连接在第一转台上。第二转台上固定有旋转手柄。第二转台圆周面上安装有粗调锁紧螺丝。粗调锁紧螺丝用于锁止第二转台。微调旋转台上设置有贯穿第一转台和第二转台的过气孔。导气管穿过微调旋转台上的过气孔，并与第二转台固定。

8、作为优选，所述的导气管包括第一进气管和第二进气管。第一进气管与第二进气管的相对端通过法兰密封固定。第一进气管、第二进气管的相反端与泄漏模拟组件的进气口、回转接头的出气口分别固定；法兰与第二转台的过气口固定。

9、作为优选，所述的稳压系统包括调压阀、取压管、稳压罐、数字压力表、针阀、放气阀和电磁阀。供气系统的输出口、调压阀、稳压罐、电磁阀、回转接头的进气口通过气管依次连接。

10、所述的稳压罐上设置有检测口、调压口和放气口。稳压罐的检测口通过三通接头连接至数字压力表和针阀。稳压罐的调压口通过取压管连接至调压阀的调压口；稳压罐的放气口连接至放气阀。

11、作为优选，所述的供气系统包括通过气管依次连接设置的气源、截止阀和减压阀。所述的减压阀的出气口作为供气系统的输出口。

12、作为优选，所述的不锈钢薄片上的漏气模拟孔通过激光打孔形成。

13、作为优选，所述的橡胶垫片、不锈钢薄片和压环通过螺栓螺母固定设置在不锈钢底座上。

14、第二发明，本发明提供一种可变角度气密性实验装置的使用方法，其包括以下步骤：

15、步骤一、选定实验所需孔径大小和表面粗糙度的不锈钢薄片，将不锈钢薄片放置在压环和橡胶垫片之间，并通过螺栓螺母固定。通过微调旋转台带动泄漏模拟组件整体转动。不锈钢薄片上的漏气模拟孔倾斜角度发生改变。漏气模拟孔调节至指定倾斜角度后，锁定微调旋转台；向稳压系统中预设一个压力值；

16、步骤二、利用气源向稳压系统内通入气体；由稳压系统稳压后，向旋转模拟组件输出预设压力值的气体。

17、步骤三、在不锈钢薄片上均匀涂抹皂液；

18、步骤四、打开电磁阀的开关，由于气压效应，稳压系统内的气体将不断往装置中气压小的部分运动。气体流经回转接头、微调旋转台；从不锈钢薄片的漏气模拟孔流出。此时，在不锈钢薄片表面将产生皂泡，静置观察直至皂泡破碎或滑出泄漏点。

19、步骤五、用酒精擦拭泄漏模拟组件上皂液，重复步骤一至步骤四；模拟不同倾斜度下皂泡的生长情况，研究重力影响下液膜成泡的规律；在实验过程中通过更换不锈钢薄片来改变漏气模拟孔的尺寸和不锈钢薄片的表面粗糙度，以模拟不同孔径漏点和表面粗糙度的皂泡生长情况，研究孔径大小和摩擦力影响下液膜成泡的规律。

20、步骤六、关闭电磁阀，结束气源处气体的释放；打开放气阀，放气至数字压力表示数为零后关闭；擦拭泄漏模拟组件上残存液体，结束实验。

21、本发明具有的有益效果是：

22、1、本发明通过设置旋转模拟件，利用微调旋转台进行角度精密调节，可实现粗调和精调，用以研究皂泡受重力影响下液膜成泡的规律和皂泡在不同倾斜角下的偏移特性。

23、2.本发明设置泄漏模拟组件，通过更换泄漏模拟组件中的不锈钢薄片来改变漏气模拟孔的尺寸和不锈钢薄片的表面粗糙度，以模拟不同孔径漏点在不同表面粗糙度下的气泡生长情况。

24、3.本发明的不锈钢薄片通过激光打孔形成的漏气模拟孔为微米级，使得漏气模拟孔更贴近实际工况下的漏点尺寸。

技术特征：

1.一种可变角度气密性实验装置，其特征在于：包括机架，以及安装在机架上的供气系统(1)、稳压系统(2)和旋转模拟组件(3)；供气系统(1)用于向稳压系统(2)供气；稳压系统(2)用于将旋转模拟组件(3)的内部气压稳定在预设气压范围内；

2.根据权利要求1所述的一种可变角度气密性实验装置，其特征在于：所述的微调旋转台(15)包括调节底座(17)、圆台(18)、粗调组件和细调组件；所述的机架上固定有调节底座(17)；细调组件、粗调组件和圆台(18)依次层叠安装在调节底座(17)上；

3.根据权利要求2所述的一种可变角度气密性实验装置，其特征在于：所述的导气管包括第一进气管和第二进气管；第一进气管与第二进气管的相对端通过法兰密封固定；第一进气管、第二进气管的相反端与泄漏模拟组件(16)的进气口、回转接头(14)的出气口分别固定；法兰与第二转台的过气口固定。

4.根据权利要求1所述的一种可变角度气密性实验装置，其特征在于：所述的稳压系统(2)包括调压阀(7)、取压管(8)、稳压罐(9)、数字压力表(10)、针阀(11)、放气阀(12)和电磁阀(13)；供气系统(1)的输出口、调压阀(7)、稳压罐(9)、电磁阀(13)、回转接头(14)的进气口通过气管依次连接；

5.根据权利要求4所述的一种可变角度气密性实验装置，其特征在于：所述的供气系统(1)包括通过气管依次连接设置的气源(4)、截止阀(5)和减压阀(6)；所述的减压阀(6)的出气口作为供气系统(1)的输出口。

6.根据权利要求1所述的一种可变角度气密性实验装置，其特征在于：所述的不锈钢薄片(25)上的漏气模拟孔通过激光打孔形成。

7.根据权利要求1所述的一种可变角度气密性实验装置，其特征在于：所述的橡胶垫片(24)、不锈钢薄片(25)和压环(26)通过螺栓螺母固定设置在不锈钢底座(23)上。

8.如权利要求1所述的一种可变角度气密性实验装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种可变角度气密性实验装置及方法，其包括：机架，以及安装在机架上的供气系统、稳压系统和旋转模拟组件；供气系统用于向稳压系统供气；稳压系统用于将旋转模拟组件的内部气压稳定在预设气压范围内；所述的旋转模拟组件包括导气管、回转接头、微调旋转台和泄漏模拟组件；所述的回转接头的进气口与稳压系统的稳压输出口连接；回转接头的出气口与导气管的一端连接；导气管的另一端与泄漏模拟组件的进气口连接；本发明通过微调旋转台与泄漏模拟组件之间的设置，更精确模拟了不同倾斜角度下工业设备表面的漏点上皂泡的实际生长情况。

技术研发人员：姜周曙,倪誉航,刘纪飞,陈磊,祝红梅
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13