一種氣體滲透率測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料阻隔性檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種針對管狀材料的氣體透過性進行 測試的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 承壓設(shè)備用非金屬材料，尤其是無機非金屬材料，如石墨等，由于構(gòu)件采用粉末浸 漬、燒結(jié)等工藝制作而成，往往存在致密性低于金屬材料的問題。因此這類材料在用作承壓 設(shè)備材料時，必須滿足足夠低的氣體滲透率的要求。美國機械工程師協(xié)會(ASME)針對石墨 制壓力容器材料的相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)中，強制采用壓差法進行石墨類非金屬材料氣體滲透率測 試，但未明確其具體的測試方法。目前，我國壓力容器行業(yè)尚未有針對該類材料的專用測試 方法與測試設(shè)備。
[0003] 壓差法是氣體滲透率測試的常用方法。其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)數(shù)據(jù)易于采集和處 理。壓差法的基本原理是在被測材料兩側(cè)營造氣壓差，驅(qū)動氣體從高壓區(qū)透過試樣進入低 壓區(qū)，不同材質(zhì)或試樣對氣體的阻隔性不同，通過實時監(jiān)測低壓區(qū)的氣壓變化來實現(xiàn)對材 料氣體透過性的評估。
[0004] 與薄膜或平板類材料不同，管狀結(jié)構(gòu)是非金屬類壓力容器的常見結(jié)構(gòu)，因此針對 管狀結(jié)構(gòu)的密封及裝卡是實現(xiàn)準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有裝置和技術(shù)的欠缺或不足，依據(jù)ASME的氣體滲透率 測試標(biāo)準(zhǔn)要求，解決管狀非金屬材料的氣體滲透率測試問題。測試過程全自動控制，極大程 度避免了人員操作引入的測試誤差。
[0006] 本發(fā)明提供的氣體滲透率測試裝置，包括真空腔、真空栗、第一管路、第二管路和 控制系統(tǒng)；
[0007] 所述測試試樣為管狀試樣;所述真空腔被測試試樣分割為試驗氣體腔和測試腔兩 部分；
[0008] 所述測試腔通過第一管路與真空栗相連通，在所述的第一管路上從測試腔開始依 次設(shè)置有第一真空計、第一破真空閥門和第一真空閥門。
[0009] 所述試驗氣體腔通過第二管路與真空栗相連通，在所述的第二管路上從試驗氣體 腔開始依次設(shè)置有第二真空計、第二破真空閥門和第二真空閥門。
[0010]所述第二破真空閥門的進氣端與氣源相連通。
[0011] 控制系統(tǒng)分別連接第一破真空閥門和第一真空閥門、第二破真空閥門和第二真空 閥門，用于控制第一破真空閥門、第一真空閥門、第二破真空閥門和第二真空閥門的自動 開啟和關(guān)閉，并與第一真空計和第二真空計通信采集氣壓數(shù)值并存入計算機。
[0012] 本發(fā)明的有益效果：
[0013] 1.能依據(jù)ASME標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)管狀試樣氣體滲透率的測試與分析；
[0014] 2 ·多閥門單區(qū)真空度獨立控制，靈活性高；
[0015] 3.可進行空氣、氧氣、氮氣、氦氣等各種無毒無腐蝕性氣體的滲透率測試；
[0016] 4.結(jié)構(gòu)簡單、可靠；
[0017] 5.測試全程自動控制，減少人員操作引入的誤差。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明提供的氣體滲透率測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為管狀試樣密封示意圖。
[0020] 圖中：
[0021 ] I.試驗氣體腔;II.測試腔;III.真空栗;IV.第一真空計;V.第二真空計；
[0022] VI.第一管路;VII.第二管路;VIII.氣源；
[0023] A.第一破真空閥門;B.第一真空閥門；C.第二真空閥門;D.第二破真空閥門；
[0024] 1.測試試樣;2.真空橡膠;3.壓板。
【具體實施方式】
[0025]下面通過附圖及實施例進一步詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0026] 本發(fā)明提供一種氣體滲透率測試裝置，用于測試管狀非金屬材料(測試試樣1)的 氣體滲透率。所述測試裝置包括真空腔、真空栗III、第一管路VI、第二管路VII和控制系統(tǒng)。 如圖1所示，所述真空腔被測試試樣1分割為試驗氣體腔I和測試腔II兩部分。如圖2所示，所 述測試試樣1通過真空橡膠2密封的方式實現(xiàn)將真空腔分割為試驗氣體腔I和測試腔II兩部 分，具體為，測試試樣1為管狀結(jié)構(gòu)，在兩個端面處分別采用上下兩塊壓板3進行密封，并在 壓板3和測試試樣1端面處采用真空橡膠墊2實現(xiàn)密封，實施時，先將下層真空橡膠墊2于下 壓板之上，然后將管狀測試試樣1放置于下層真空橡膠墊之上，再放好上層真空橡膠墊和上 壓板，對兩塊壓板3施加一定壓力使真空橡膠墊2變形而完成密封。測試氣體腔I為鐘罩形結(jié) 構(gòu)，測試腔II完成密封后，將鐘罩結(jié)構(gòu)蓋于測試試樣1之外，從而形成密閉的試驗氣體腔I。 所述的壓力可以通過在兩塊壓板3之間設(shè)置螺桿螺母連接的方式實現(xiàn)緊固施壓。
[0027] 所述測試腔II通過第一管路VI與真空栗III連通，在所述的第一管路VI上設(shè)置有 第一真空計IV、第一破真空閥門A和第一真空閥門B。
[0028] 所述試驗氣體腔I通過第二管路VII與真空栗III相連通，在所述的第二管路VII上 設(shè)置有第二真空計V、第二破真空閥門D和第二真空閥門C。所述第二破真空閥門D的進氣端 與氣源VIII相連通。
[0029] 所述第一真空閥門B作用是控制真空栗III對測試腔II的抽真空操作;所述第二真 空閥門C的作用是控制真空栗III對試驗氣體腔I的抽真空操作。
[0030] 所述第一破真空閥門A的作用是控制測試腔II真空環(huán)境的釋放;第二破真空閥門D 的作用是控制試驗氣體腔I真空環(huán)境的釋放以及將氣源VIII氣體釋放入試驗氣體腔I;
[0031] 所述第一真空計IV和第二真空計V的作用是分別獨立測量測試腔II和試驗氣體腔 I內(nèi)的氣體絕對壓力。
[0032] 所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與控制硬件和軟件，硬件包括計算機、數(shù)字10繼電器、 數(shù)采通信接口?？刂葡到y(tǒng)主要功能是控制第一破真空閥門A、第一真空閥門B、第二真空閥門 C、第二破真空閥門D的自動開啟和關(guān)閉，與第一真空計IV和第二真空計V通信采集氣壓數(shù)值 并存入計算機。
[0033] 實施例:
[0034] 如圖1的示意，將真空栗III、第一真空計IV、第二真空計V、試驗氣體腔I、測試腔 II、第一管路VI、第二管路VII連接組裝好，將測試試樣1按照圖2所示裝卡于夾具中固定于 真空腔內(nèi)，將真空腔分割成試驗氣體腔I和測試腔II兩部分。關(guān)閉第一破真空閥門A和第二 破真空閥門D，開啟第一真空閥門B和第二真空閥門C，開啟真空栗III對試驗氣體腔I和測試 腔II抽真空;通過第一真空計IV測量測試腔II的真空度，通過第二真空計V測量試驗氣體腔 I的真空度；當(dāng)二者真空度均達(dá)到本底真空度后，如<l〇〇Pa，關(guān)閉第一真空閥門B和第二真空 閥門C，開啟第一破真空閥門D將試驗氣體從氣源VIII釋放入試驗氣體腔I中，直至試驗氣體 腔I中的氣壓達(dá)到常壓狀態(tài)并穩(wěn)定;此時記錄第二真空計V中的讀數(shù)作為試驗氣體腔I的壓 力，記錄第一真空計IV的讀數(shù)隨時間的變化曲線;最后將記錄的壓力曲線按照ASME的測試 標(biāo)準(zhǔn)要求進行氣體滲透率K(L)的計算，計算公式為：
[0035]
[0036] 其中，K(L)為氣體滲透率，單位mm2/s; da為測試試樣外徑，單位mm; di為測試試樣內(nèi) 徑，單位mm; 12為試樣長度，單位mm; Ριι為測試開始時測試腔的壓力，單位MPa; Pi2為測試結(jié)束 時測試腔的壓力，單位MPa;Pa為試驗氣體腔的壓力，單位MPa; △ t為測試開始與結(jié)束的時間 差，單位s; V為測試腔及第一管路IV的容積之和，單位mm3。按照本實施例，材料氣體滲透率 的檢出下限可達(dá)到l〇_ 6mm2/s。
【主權(quán)項】
1. 一種氣體滲透率測試裝置，其特征在于:包括真空腔、真空栗、第一管路、第二管路和 控制系統(tǒng)； 所述真空腔被測試試樣分割為試驗氣體腔和測試腔兩部分； 所述測試腔通過第一管路與真空栗相連通，在所述的第一管路上從測試腔開始依次設(shè) 置有第一真空計、第一破真空閥門和第一真空閥門； 所述試驗氣體腔通過第二管路與真空栗相連通，在所述的第二管路上從試驗氣體腔開 始依次設(shè)置有第二真空計、第二破真空閥門和第二真空閥門； 所述第二破真空閥門的進氣端與氣源相連通； 控制系統(tǒng)分別連接第一破真空閥門和第一真空閥門、第二破真空閥門和第二真空閥 門，用于控制第一破真空閥門、第一真空閥門、第二破真空閥門和第二真空閥門的自動開啟 和關(guān)閉，并與第一真空計和第二真空計通信、采集氣壓數(shù)值并存入計算機。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體滲透率測試裝置，其特征在于：測試試樣為管狀結(jié) 構(gòu)，在兩個端面處分別采用上下兩塊壓板進行密封，并在壓板和測試試樣端面處采用真空 橡膠墊實現(xiàn)密封，實施時，先將下層真空橡膠墊于下壓板之上，然后將管狀測試試樣放置于 下層真空橡膠墊之上，再放好上層真空橡膠墊和上壓板，對兩塊壓板施加壓力使真空橡膠 墊變形而完成密封;測試氣體腔為鐘罩形結(jié)構(gòu)，測試腔完成密封后，將鐘罩結(jié)構(gòu)蓋于測試試 樣之外，從而形成密閉的試驗氣體腔。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣體滲透率測試裝置，涉及材料阻隔性檢測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的氣體滲透率測試裝置，包括真空腔、真空泵、第一管路、第二管路和控制系統(tǒng)；所述真空腔被測試試樣分割為試驗氣體腔和測試腔；所述測試腔通過第一管路與真空泵相連通；所述試驗氣體腔通過第二管路與真空泵相連通；控制系統(tǒng)用于控制管路上閥門的自動開啟和關(guān)閉，并與采集氣壓數(shù)值并存入計算機。本發(fā)明能依據(jù)ASME標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)管狀試樣氣體滲透率的測試與分析；多閥門單區(qū)真空度獨立控制，靈活性高；結(jié)構(gòu)簡單、可靠；測試全程自動控制，減少人員操作引入的誤差。
【IPC分類】G01N15/08
【公開號】CN105466831
【申請?zhí)枴緾N201510810213
【發(fā)明人】宋明, 徐彤, 王漢奎, 壽比南
【申請人】中國特種設(shè)備檢測研究院
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月20日