一种用于柔性容器整体漏率检测的测量装置的制作方法

本发明属于容器整体漏率的测量技术领域，具体涉及一种柔性容器整体漏率的测量装置。

背景技术：

柔性容器一般工作在与外界环境保持几十帕到几百帕的压差的状态下，近年来，以其为系统核心结构的浮空飞艇、充气膜帐篷手术室和方舱等大型产品在国防和民用等领域的应用越来越广泛，也对相关的气密性检测技术提出了迫切需求。以浮空飞艇为例，作为临近空间多功能飞行平台，已广泛用于高精度对地观测、通信中继、区域预警、区域导航等，它主要依靠大体积柔性囊体的浮力维持空中驻留，具有覆盖范围大、有效载荷大、机动灵活、运行成本低等特点。一般工作时内部需保持在200-600帕的微正压状态，但由于气体分子的渗透、材料本身的缺陷，不可避免的存在一定的泄漏。为了保持有效的驻空时间，其气体密封性能及其测试计量显得尤为重要。

目前，国内外对于漏率测量方法的研究，仍主要局限于对标准漏孔或刚性容器漏率的测量。对于浮空飞艇这样的微压差下的柔性容器整体漏率的测试，行业内主要采用以大气环境为压力基准的保压法，根据囊体内外压差随时间的变化计算囊体整体漏率。但测试过程中大气压的波动高达几百帕，很难保证压力基准的准确稳定，同时环境温度波动也会对测量结果产生较大影响。所以在大气环境、温度波动的双重影响下，保压法无法保证测量准确性。因此，急需设计一种能精确测量微压差下柔性容器整体漏率的测量装置及方法。

技术实现要素：

为了实现在大气环境、温度波动的双重影响下，柔性容器整体漏率的准确测量，本发明提供一种用于柔性容器整体漏率检测的测量装置。

一种用于柔性容器整体漏率检测的测量装置包括真空室2、测量室8和基准室12；

真空室2通过第一阀门3串联着测量室8的入口，所述真空室2和测量室8之间设有第一差压计4；测量室8的出口通过第三阀门9串联着基准室12的入口，所述测量室8和基准室12之间设有第二差压计10；基准室12的出口通过第五阀门14串联着分子泵15和机械泵16，分子泵15和机械泵16构成抽气机组；

所述测量室8的入口通过三通管设有测量口，所述测量口设有第二阀门5；

所述基准室12的出口通过三通管设有第四阀门13；

所述基准室12的外部罩设有恒温罩11；

用于检测柔性容器的整体漏率时，将被检测的柔性容器6安装连通着第二阀门5；检测技术条件：恒温罩11内的温度为22～24℃、真空室2内的压力为1atm、测量室8内的压力和基准室12内的压力相同为高于大气压500～550帕。

进一步限定的技术方案如下：

所述真空室2上设有绝压式真空计1；所述测量室8上设有温度计7。

所述温度计7为温度控制器UT55A，温度控制器中的传感器为铂电阻传感器，所述传感器设于测量室8的中心位置。

所述测量室8和基准室12体积相同，真空室2的体积小于测量室8的体积。

所述第一阀门3、第二阀门5、第三阀门9和第五阀门14均为超高真空全金属角阀。

所述第四阀门13为针阀。

所述恒温罩11为一个多层绝热的恒温箱，用循环蒸馏水实现主动恒温。

所述分子泵15为涡轮分子泵，机械泵16为隔膜泵。

基于一种用于柔性容器整体漏率检测的测量装置的测量方法，操作步骤如下：

(1)检测测量装置的总体积V_c，所述总体积V_c为测量室8体积以及与测量室8联接的管道体积之和；

(2)测量未添加柔性容器时的本底泄漏差压Δp₀；

(3)测量添加柔性容器时的泄漏差压Δp₁；

(4)计算被检测的柔性容器的整体漏率Q。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.本发明通过添加恒温容器取代大气环境作为柔性容器压强变化的参考基准，因为温度恒定可以保证基准室在测量过程中压强不变，利用温度计对柔性容器的温度进行精确测量，并根据热力学方程进行温度补偿，修正泄漏差压，消除柔性容器整体漏率测量过程中出现的大气环境、温度波动的影响，提高漏率测量精度。

2.本发明操作方便，装置结构简单，便于拆卸和携带，并且可以实现压力和温度的连续采集和记录，避免人工读数带来的误差。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明用于检测的使用状态图。

上图中序号：1-绝压计、2-真空室、3-第一阀门、4-第一差压计、5-第二阀门、6-柔性容器、7-温度计、8-测量室、9-第三阀门、10-第二差压计、11-恒温罩、12-基准室、13-第四阀门、14-第五阀门、15-分子泵、16-机械泵。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

参见图1，一种用于柔性容器整体漏率检测的测量装置包括真空室2、测量室8和基准室12；真空室2上安装有绝压式真空计1；测量室8上安装有温度计7，温度计7为横河温度控制器UT55A，其中的传感器为铂电阻传感器，传感器安装于测量室8的中心位置。真空室2的材质、测量室8的材质和基准室12的材质均为不锈钢；真空室2体积为1×10^-3m³；测量室8和基准室12体积相同，体积为2×10^-3m³。

真空室2通过第一阀门3串联着测量室8的入口，真空室2和测量室8之间接有第一差压计4；测量室8的出口通过第三阀门9串联着基准室12的入口，测量室8和基准室12之间接有第二差压计10；第二差压计10也为差压变送器，用于测量测量室8和基准室12之间的压差变化。基准室12的出口通过第五阀门14串联着分子泵15和机械泵16，分子泵15和机械泵16构成抽气机组；分子泵15为涡轮分子泵，机械泵16为隔膜泵。

测量室8的入口通过三通管设有测量口，所述测量口设有第二阀门5；基准室12的出口通过三通管设有第四阀门13。

第一阀门3第二阀门5、第三阀门9和第五阀门14均为超高真空全金属角阀，第四阀门13为针阀。

基准室12的外部罩设安装有恒温罩11，恒温罩11为一个多层绝热的恒温箱，用循环蒸馏水实现主动恒温。

用于检测柔性容器的整体漏率时的检测技术条件：恒温罩11内的温度为23℃、真空室2内的压力为1atm、测量室8内的压力和基准室12内的压力相同为高于大气压500帕。

检测操作步骤如下：

(1)检测测量装置的总体积V_c

总体积V_c为为测量室8体积以及与测量室8联接的管道体积之和。

具体操作如下：关闭第二阀门5、第四阀门13，打开其他阀门，启动抽气机组对整个装置抽真空；关闭第一阀门3、第五阀门14，由打开的第四阀门13向装置内充入高纯氮气；当测量室8内的压力达到1000Pa时；关闭第三阀门9和第四阀门13，打开第五阀门14，启动抽气机组对基准室12抽真空，记录第二差压计10此时的读数p₀；打开第一阀门3，稳定后记录第二差压计10的读数p₁。

(2)测量未用于检测时的装置本底泄漏差压Δp₀；

具体操作如下：关闭第二阀门5、第四阀门13，打开其他阀门，启动抽气机组对整个装置抽真空；关闭第五阀门14，打开第四阀门13，向装置内充入高纯氦气；当绝压式真空计7的读数达到1atm时，关闭第一阀门3，继续向装置内充氦气，直到第一差压计4读数为500Pa时停止充气；待气体平衡后，关闭第三阀门9，记录第二差压计10的读数、温度计7的读数随时间的变化数值；共记录30组数据，相邻数据之间的记录间隔时间为5分钟，记录30组数据的时间为2.5小时。

(3)测量添加柔性容器时的泄漏差压Δp₁；

参见图2，将被检测的柔性容器6安装连接于第二阀门5。关闭第二阀门5、第四阀门13，打开其他阀门，启动抽气机组对整个装置抽真空；关闭第五阀门14，打开第二阀门5，打开第四阀门13，向装置内充入高纯氦气；当绝压式真空计7的读数达到1atm时，关闭第一阀门3，继续向装置内充氦气，直到第一差压计4读数为500Pa时停止充气；待气体平衡后，关闭第三阀门9，记录第二差压计10的读数、温度计7的读数随时间的变化数值；共记录30组数据，相邻数据之间的间隔时间为5分钟，记录30组数据的时间为2.5小时。

(4)计算被检测的柔性容器的整体漏率Q。

(4.1)总体积V_c为测量室8体积和测量室8外周管道体积之和。

式(1)中，V_r是真空室2的体积。

(4.2)计算未用于检测时的装置本底泄漏差压Δp₀为：

式(2)中，Δp_t0为装置本底泄漏差压测量结束时第二差压计10的读数，T_w0,0和T_wt,0分别为温度计7的开始和结束时的读数，p_0,0为测量开始前测量室中的气体压力值。

(4.3)漏率测量时需考虑测量测量室8、管道的总体积V_c，则被测物的实际体积V为：

V＝V_c+V_f (3)

式(3)中，V_f是柔性容器6的体积。

检测柔性容器6时，泄漏差压Δp₁为：

式(4)中，Δp_t1为测量结束时第二差压计10的读数，T_w0,1和T_wt,1分别为温度计7的开始和结束时的读数，p_0,1为测量开始前柔性容器中的气体压力值。

(4.4)柔性容器6的整体漏率Q为：

式(5)中，Δt₀和Δt₁分别为Δp₀和Δp₁的测量时间。

实施例2

用于检测柔性气囊6。

测量装置的结构同实施例1。具体测量操作步骤同实施例1，步骤(1)-(3)得到的数据如下：

(1)检测测量装置的总体积V_c为：

其中实施例中的V_r是真空室2的体积：V_r＝1×10^-3m³，p₀是膨胀前第二差压计10的读数：p₀＝1000Pa，p₁是膨胀后第二差压计10的读数：p₁＝686Pa，计算总体积为：

(2)计算未用于检测时的装置本底泄漏差压Δp₀为：

其中实施例中的p_0,0是测量开始前测量室中的气体压力值：p_0,0＝101825Pa，Δp_t0为本底泄漏差压测量结束时第二差压计10的读数：Δp_t0＝35Pa，T_w0,0和T_wt,0分别为温度计7的开始和结束时的读数：T_w0,0＝298.10K，T_wt,0＝298.01K，计算未用于检测时的装置本底泄漏差压Δp₀为：

(3)漏率测量时需考虑测量测量室8、管道的总体积V_c，则被测物的实际体积V为：

V＝V_c+V_f (3)

其中实施例中的V_f是柔性气囊6的体积：V_f＝5×10^-2m³，计算被测物的实际体积V为：

V＝V_c+V_f＝2.185×10^-3+5×10^-2＝5.2185×10^-2m³

检测柔性气囊6时，泄漏差压Δp₁为：

其中实施例中的p_0,1是测量开始前柔性容器中的气体压力值：p_0,1＝101825Pa，Δp_t1为测量结束时第二差压计10的读数：Δp_t1＝55Pa，T_w0,1和T_wt,1分别为温度计7的开始和结束时的读数：T_w0,1＝298.15K，T_wt,1＝298.03K，计算未用于检测时的装置本底泄漏差压Δp₁为：

(4)计算被测物柔性容器的整体漏率Q如下：

柔性容器6的整体漏率Q为：

其中实施例中的Δt₀和Δt₁分别为Δp₀和Δp₁的测量时间：Δt₀＝9000s，Δt₁＝9000s，计算柔性气囊6的整体漏率Q为：

以上所述，仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围以权利要求所述的保护范围为准。