[發(fā)明專利]一種應用于低溫環(huán)境的氣瓶氣密性測試裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112113717A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 武湛君;王宏宇;袁玉環(huán);李世超;劉新;童衛(wèi)澄
• 申請（專利權）人: 江蘇君澄空間科技有限公司
• 主分類號: G01M3/22
• 分類號: G01M3/22
• 代理公司: 蘇州根號專利代理事務所(普通合伙) 32276
• 代理人: 仇波

本發(fā)明涉及一種應用于低溫環(huán)境的氣瓶氣密性測試裝置及方法，該測試裝置包括：氦氣氣瓶和低溫介質(zhì)罐；通過金屬軟管與氦氣氣瓶依次相連的過濾器、第一截止閥、增壓泵、第一安全閥、第一壓力表、第二截止閥、第一氣體預冷器、第二氣體預冷器、冷卻盤管和待測試氣瓶以及在第二氣體預冷器內(nèi)形成循環(huán)回路的氣體出口與氣體入口；通過金屬軟管與低溫介質(zhì)罐依次相連的第三截止閥、低溫泵和低溫介質(zhì)輸入口、與低溫介質(zhì)輸入口相連的低溫槽、與低溫槽固定連接的冷屏、與所述低溫槽相連的溫度表、第二壓力表和第二安全閥。本發(fā)明測試裝置設計簡便易行，無需配置大型冷卻降溫裝置，工藝可行性好，實施成本低，換熱效率高，測試結果準確度高。

技術領域

本發(fā)明屬于氣密性測試技術領域，具體涉及一種應用于低溫環(huán)境的氣瓶氣密性測試裝置及方法。

背景技術

氦氣是一種特殊的氣體，自身沸點在-268.9℃，既可用作傳熱介質(zhì)，也可作為冷卻及惰性保護氣，還可作為檢漏介質(zhì)，在低溫超導、醫(yī)療器械、核電裝置及航天工程領域有著十分廣泛的應用，例如航天航空領域氦氣通常存儲于高壓氣瓶中，高壓氣瓶置于燃料貯箱內(nèi)，作為加壓氣體或者置換氣體使用，其中氣瓶工作壓力約為20-35MPa，燃料貯箱工作壓力約為0.1-0.8MPa。

隨著航天技術的快速發(fā)展，航天系統(tǒng)對氣瓶壓力和容器特性參數(shù)要求越來越高，相對于全金屬氣瓶，復合材料氣瓶具有重量輕、結構效率高、抗疲勞性能好及安全可靠性高等優(yōu)點，在結構優(yōu)化及減重等方面有明顯優(yōu)勢，應用于航天系統(tǒng)是未來的發(fā)展趨勢之一。在復合材料氣瓶實際應用前，必須先通過模擬工況條件下的氣密性測試。對于室溫常壓環(huán)境，氣瓶的氣密性測試通常可通過涂液法或者水壓試驗實現(xiàn)。但對于上述工況，尤其是液氧溫度下氣瓶的氣密性測試，目視或者通過加注水均無法滿足測試要求。現(xiàn)有技術中對低溫環(huán)境氣瓶的氣密性測試通常采用高壓氮氣瓶或者高壓液氮低溫瓶作為氣源，通過管路與待測試氣瓶的介質(zhì)輸入口相連，直接向氣瓶中打壓至工作壓力后，保壓約3分鐘，看壓力表是否回落。現(xiàn)有技術未考慮打壓時氣瓶內(nèi)部氣體會因內(nèi)壓增加而溫度上升，當氣瓶處于低溫或超低溫環(huán)境(如液氧溫度-183℃)，氣瓶內(nèi)部因較大溫差易產(chǎn)生較大熱應力，影響氣瓶結構穩(wěn)定性；查看壓力表的方式存在一定的危險性。此外如果考慮將氣瓶浸沒于低溫介質(zhì)中，直接打入的高壓高溫氦氣還會加速周圍低溫介質(zhì)的揮發(fā)，從而導致環(huán)境壓力的增加，嚴重影響測試結果。

氦氣本身沸點低，又是常用的檢漏介質(zhì)，適合用于檢測低溫環(huán)境下氣瓶的氣密性。考慮到使用成本及安全性，低溫環(huán)境通常使用液氮作為介質(zhì)。但現(xiàn)有技術沒有充分利用液氮的冷量對氣體進行降溫，換熱效率較低，因此有必要設計一種利用液氮的冷量對注入氦氣進行預冷，進而測試氣瓶氣密性的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種應用于低溫環(huán)境的氣瓶氣密性測試裝置及方法。

為達到上述目的，本發(fā)明的第一方面是提供一種應用于低溫環(huán)境的氣瓶氣密性測試裝置，它包括：

氦氣氣瓶和低溫介質(zhì)罐；

通過金屬軟管與所述氦氣氣瓶依次相連的過濾器、第一截止閥、增壓泵、第一安全閥、第一壓力表、第二截止閥、第一氣體預冷器、第二氣體預冷器、冷卻盤管和待測試氣瓶以及在所述第二氣體預冷器內(nèi)形成循環(huán)回路的氣體出口與氣體入口；

通過金屬軟管與所述低溫介質(zhì)罐依次相連的第三截止閥、低溫泵和低溫介質(zhì)輸入口、與所述低溫介質(zhì)輸入口相連的低溫槽、與所述低溫槽固定連接的冷屏、與所述低溫槽相連的溫度表、第二壓力表和第二安全閥以及延伸至所述低溫槽內(nèi)部的氦氣檢漏儀；

所述第一氣體預冷器嵌設在所述冷屏內(nèi)，所述冷卻盤管與所述待測試氣瓶設置在所述低溫槽內(nèi)，所述氣體出口和氣體入口與所述低溫槽內(nèi)部相通。

優(yōu)化地，所述冷屏采用比熱容大的金屬材質(zhì)。

優(yōu)化地，所述第一氣體預冷器為圓盤狀銅管。