[發(fā)明專利]一種密封腔泄漏量動態(tài)測量裝置及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110493442.4
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113447214A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬藝;原子揚;張敏佳;江錦波;彭旭東
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G01M3/32
• 分類號: G01M3/32
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

1.一種密封腔泄漏量動態(tài)測量裝置，其特征在于：包括密封腔(1)、活塞式平衡缸(2)、氣源裝置(3)和監(jiān)控測量系統(tǒng)(4)；

所述密封腔(1)包括呈左右設(shè)置的第二密封腔(12)和第一密封腔(11)，且第一密封腔(11)的內(nèi)部壓力高于第二密封腔(12)的內(nèi)部壓力；第一密封腔(11)和第二密封腔(12)之間連接有泄漏通道(13)，泄漏通道(13)可開啟或關(guān)閉；當泄漏通道(13)開啟時，第一密封腔(11)內(nèi)的介質(zhì)經(jīng)泄漏通道(13)向第二密封腔(12)流通；

所述活塞式平衡缸(2)包括軸線沿左右方向延伸的平衡缸腔體(21)，平衡缸腔體(21)的側(cè)壁設(shè)有對活塞(22)進行限位的限位臺階，限位臺階具有朝左的臺階面；限位臺階的左側(cè)為第一平衡腔(211)，限位臺階的右側(cè)為第二平衡腔(212)，其中，第一平衡腔(211)與第一密封腔(11)通過短管(6)連通，第二平衡腔(212)通過管路(7)與氣源裝置(3)連接，氣源裝置(3)向第二平衡腔(212)輸送帶壓氣體；

所述第一平衡腔(211)內(nèi)設(shè)有活塞(22)和活塞桿(24)，活塞(22)抵在臺階面上；活塞桿(24)水平設(shè)置在第一平衡腔(211)內(nèi)，活塞桿(24)的一端與活塞(22)連接，另一端從第一平衡腔(211)左端穿出與端蓋(25)連接，端蓋(25)所在平面垂直于活塞桿(24)的軸線；活塞桿(24)與第一平衡腔(211)左端之間的間隙、活塞(22)與第一平衡腔(211)側(cè)壁之間的間隙均設(shè)有O型密封圈組(23)；

所述監(jiān)控測量系統(tǒng)(4)包括壓力變送器組(42)、控制閥(43)、位移測量裝置(44)和工控機(41)；壓力變送器組(42)包括第一壓力變送器(421)和第二壓力變送器(422)，第一壓力變送器(421)安裝于短管(6)上，采集第一密封腔(11)和第一平衡腔(211)的實時壓力；第二壓力變送器(422)安裝于管路(7)上，采集第二平衡腔(212)的實時壓力；所述控制閥(43)安裝于管路(7)上，實時調(diào)整第二密封腔(212)的氣體壓力；所述位移測量裝置(44)包括數(shù)顯千分表(441)和支架(442)，數(shù)顯千分表(441)由支架(442)水平固定，數(shù)顯千分表(441)的測頭(5)與端蓋(25)的中心始終接觸；所述壓力變送器組(42)、控制閥(43)、位移測量裝置(44)分別與工控機(41)電連接，工控機(41)實時接收和處理壓力變送器組(42)的壓力信號和位移測量裝置(44)的位移信號，輸出對應(yīng)信號并反饋調(diào)節(jié)控制閥(43)的開度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種密封腔泄漏量動態(tài)測量裝置，其特征在于：所述O型密封圈組(23)包括活塞密封圈組(231)和活塞桿密封圈組(232)，活塞密封圈組(231)、活塞桿密封圈組(232)均包括兩個均勻布置的O型密封圈；所述活塞密封圈組(231)與活塞(22)過盈配合，所述活塞桿密封圈組(232)與活塞桿(24)過盈配合。

3.如權(quán)利要求1-2任一項所述的一種密封腔泄漏量動態(tài)測量裝置的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，在初始狀態(tài)下，泄漏通道(13)為關(guān)閉狀態(tài)，密封腔(1)為零泄漏狀態(tài)，第一密封腔(11)、第一平衡腔(211)和短管(6)中充滿試驗介質(zhì)一，第二密封腔(12)中充滿試驗介質(zhì)二，第一密封腔(11)內(nèi)部初始壓力p_1i高于第二密封腔(12)內(nèi)部初始壓力p_2i；

S2，啟動氣源裝置(3)，工控機(41)控制控制閥(43)全開，氣體由氣源裝置(3)提供并經(jīng)管路(7)充入第二平衡腔(212)，工控機(41)實時監(jiān)測記錄第一壓力變送器(421)和第二壓力變送器(422)的壓力信號，當?shù)谝粔毫ψ兯推?421)的壓力p₃和第二壓力變送器(422)的壓力p₄均等于p_1i時，工控機(41)控制控制閥(43)關(guān)閉，活塞式平衡缸(2)兩側(cè)第一平衡腔(211)和第二平衡腔(212)處于壓力平衡狀態(tài)，此時將數(shù)顯千分表(441)調(diào)零；

S3，開啟泄漏通道(13)，開始密封腔(1)泄漏量的動態(tài)測量；受密封腔兩側(cè)初始壓差影響，第一密封腔(11)內(nèi)的試驗介質(zhì)一經(jīng)泄漏通道(13)向第二密封腔(12)泄漏，第一密封腔(11)和第一平衡腔(211)的壓力降低，活塞式平衡缸(2)的活塞(22)向左移動；工控機(41)監(jiān)測到第一壓力變送器(421)的壓力p₃p_1i，反饋調(diào)節(jié)控制閥(43)的開度恢復供氣，以實時調(diào)整第二平衡腔(212)的壓力p₂，活塞式平衡缸(2)的活塞(22)繼續(xù)向左移動，使第一壓力變送器(421)的壓力p₃快速恢復至p_1i，保證在測量泄漏量期間第一密封腔(11)和第一平衡腔(211)壓力趨于平穩(wěn)；測量時上述穩(wěn)壓過程不斷循環(huán)進行，數(shù)顯千分表(441)實時記錄活塞(22)的位移S，并將位移數(shù)據(jù)傳給工控機(41)；

S4，測量周期結(jié)束后，關(guān)閉泄漏通道(13)、氣源裝置(3)和控制閥(43)；已知活塞式平衡缸(2)的內(nèi)徑D和活塞桿(24)的外徑d，根據(jù)所測活塞(22)實時位移S可得到任意測量時間段(t₁～t₂)內(nèi)密封腔試驗介質(zhì)一的泄漏量Q，計算公式為：

若再次測量某時間段內(nèi)密封腔的實時泄漏量，重復以上步驟即可。