一种用于气密性检测的气体充注回收装置的制作方法

1.本实用新型涉及气密性检测技术领域，尤其涉及一种用于气密性检测的气体充注回收装置。


背景技术：

2.随着科技的发展，一些产品、器件、装置的气密性要求越来越高，因此气密性检测已从传统的水检、压力检测逐渐转为气体示踪检测。气体示踪检测不仅可以准确定位器件的泄露点，还可以定量分析泄漏点的大小，尤其是针对小于1mm泄漏点的定位分析。气体示踪检测一般使用氦气或者氮氢混合气体作为示踪气体。氦气存储量少，成本较高。氮氢混合气体一般是指含有5％氢气和95％氮气的混合气体，成本较低且检测精度高，因此目前工业气密性检测主要使用氮氢混合气体作为示踪气体。使用气体示踪检测时，需要将示踪气体充注入待检器件内，并根据检测精度需求，保持一定的气体压力，检测完成，工件内的气体需要排出，因此造成了尾气排放污染，尤其是氢气达到一定浓度时，极易引起火灾爆炸等事故。当需检测的工件量多或者工件体积庞大时，需要体积较大的充注气体，则排放掉的尾气体积也增加，不仅造成大量示踪气体白白流失，导致浪费，而且大大增加了安全隐患。


技术实现要素：

3.本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种用于气密性检测的气体充注回收装置，其既能自动完成对待检工件的充注、保压，又能对工件完成气密性检测后所排放的尾气进行回收再利用，不仅降低工件的气密性检测成本，减少浪费，而且减少尾气污染，提高现场检测安全性。
4.本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括预真空单元、充注单元、气体回收单元和尾气处理单元及分别控制预真空单元、充注单元和气体回收单元工作的主控电路，待检测工件的出气口和预真空单元的进气口相连，预真空单元的出气口，一路和尾气处理单元的进气口相连，另一路和气体回收单元的进气口相连，气体回收单元的出气口，一路和尾气处理单元的进气口相连，另一路和充注单元的进气口相连，充注单元的出气口，一路和待检测工件的进气口相连，另一路和尾气处理单元的进气口相连。预真空单元对待检测工件进行抽真空处理，抽出的气体通过尾气处理单元净化后排到空气中，充注单元对工件进行一定压力的示踪气体(氢气浓度为5％的氮氢混合气体)充注，并根据主控电路的命令进行保压，保压过程中通过气密性检漏仪对工件扫描进行气密性检测，寻找泄漏点，气密性检测完成，预真空单元将工件内的气体抽出至气体回收单元进行回收和存储。轮到下一个工件时，预真空单元对工件进行抽真空处理，气体回收单元对回收气体进行处理使其氢气浓度符合气密性检测的要求，然后将气体通过充注单元输入给工件，进行气密性检测，如此循环，完成多件工件的气体充注、气密性检测、气体回收。本实用新型整个过程均自动完成，主控电路根据设定的待检测工件数量、工件体积、工件充注压力和工件保压时间以及实时测得的运行参数进行流程控制，实现气体充注和气体回收。
本实用新型既能自动完成对待检工件的充注、保压，又能对工件完成气密性检测后所排放的尾气进行回收再利用，不仅降低工件的气密性检测成本，减少浪费，而且减少尾气污染，提高现场检测安全性。
5.作为优选，所述的预真空单元包括第一气阀、第一压力表、第一真空泵和第一三通电磁阀，第一气阀的进口和待检测工件的出气口相连，第一气阀的出口经第一压力表和第一真空泵的进口相连，第一真空泵的出口和第一三通电磁阀的公共端口相连，第一三通电磁阀的第一端口、第二端口分别和所述的气体回收单元的进气口、尾气处理单元的进气口相连，第一气阀、第一压力表、第一真空泵及第一三通电磁阀分别和所述的主控电路电连接。第一压力表测得的气压值输送给主控电路，主控电路控制第一真空泵的启停及第一三通电磁阀的连通方向。预真空单元工作，第一气阀打开、第一真空泵启动，将工件内的气体抽出来，不回收时送给尾气处理单元，回收时送给气体回收单元，第一压力表的示值即为工件内的气压，直到第一压力表的示值达到
‑
0.5mpa，抽真空完成，则第一气阀关闭，第一真空泵停止工作。
6.作为优选，所述的充注单元包括减压阀、第一流量控制器、第一氢气浓度检测器、第二气阀、第二压力表和第二三通电磁阀、第三三通电磁阀，减压阀的进口和示踪气瓶相连，减压阀的出口和第二三通电磁阀的第一端口相连，第二三通电磁阀的第二端口和所述的气体回收单元相连，第二三通电磁阀的公共端口经第一流量控制器和第一氢气浓度检测器的进口相连，第一氢气浓度检测器的出口和第三三通电磁阀的公共端口相连，第三三通电磁阀的第一端口和第二气阀的进口相连，第二气阀的出口经第二压力表和待检测工件的进气口相连，第三三通电磁阀的第二端口和所述的尾气处理单元相连，第一流量控制器、第一氢气浓度检测器、第二气阀、第二压力表、第二三通电磁阀及第三三通电磁阀分别和所述的主控电路电连接。第二压力表测得的气压值输送给主控电路，第一氢气浓度检测器测得的氢气浓度输送给主控电路，主控电路控制第一流量控制器、第二气阀的启停及第二三通电磁阀、第三三通电磁阀的连通方向。示踪气瓶内装有氢气浓度为5％的氮氢混合气体。第一流量控制器用于控制所充注的示踪气体的气量及工件的充注压力，第一氢气浓度检测器检测流过气体中的氢气浓度，如测得的氢气浓度达到5％，则对工件进行充注，反之则不充注，气体流向尾气处理单元。第二压力表的示值即为工件的充注气压，当充注气压到达气密性检测的要求时，第二气阀关闭，停止对工件充注气体，可以用检漏仪扫描工件开始气密性检测。
7.作为优选，所述的用于气密性检测的气体充注回收装置包括三爪型管，所述的尾气处理单元包括分离管和净化管，三爪型管的三个进口分别和所述的预真空单元、充注单元、气体回收单元的出气口相连，三爪型管的一个出口和尾气处理单元中分离管的进口相连，分离管的出口和净化管的进口相连。三爪型管为三进一出设备，其接收预真空单元、充注单元和气体回收单元送来的尾气并输送给尾气处理单元进行处理。分离管内是一束表面镀复合钯膜的毛细管，气体中的氢气经过毛细管时，因毛细管的内外压差，氢气从气体中分离渗透至毛细管内，剩余气体进入净化管。净化管内含活性氧化物，残余气体中的氢气被活性氧化物氧化后生成水，从而使得最后排放到空气中的气体的氢气浓度大大降低，有效减少环境污染。
8.作为优选，所述的气体回收单元包括过滤器、第一缓冲罐、第二氢气浓度检测器、
混合罐、第二真空泵、第二流量控制器、补气瓶和第四三通电磁阀、第六三通电磁阀，过滤器的进口和所述的预真空单元的出气口相连，过滤器的出口经第一缓冲罐和第四三通电磁阀的公共端口相连，第四三通电磁阀的第一端口经第二氢气浓度检测器和混合罐的第一进口相连，混合罐的出口经第二真空泵和第六三通电磁阀的公共端口相连，第六三通电磁阀的第一端口、第二端口分别和所述的尾气处理单元的进气口、充注单元的进气口相连，混合罐的第二进口经第二流量控制器和补气瓶相连，第二氢气浓度检测器、第二真空泵、第二流量控制器、第四三通电磁阀及第六三通电磁阀分别和所述的主控电路电连接。本技术方案为常压回收气路。第二氢气浓度检测器测得的氢气浓度输送给主控电路，主控电路控制第二真空泵、第二流量控制器的启停及第四三通电磁阀、第六三通电磁阀的连通方向。第一、第二氢气浓度检测器响应速度较快，量程较宽。过滤器用于纯化气体，过滤气体中的氧气、二氧化碳、油性物质、水蒸气等，过滤器的吸附元件包括活性炭、氢氧化钙、变色硅胶以及无水硫酸铜。第一缓冲罐用于消除第一真空泵后的气体脉动，减小气体管道中的死区，降低气体损耗。混合罐是一个耐压气体存储罐，可承受压力为0.8mpa，其有2个进口和1个出口，混合罐用于存储回收气体。第二氢气浓度检测器检测回收气体中的氢气浓度，如测得的氢气浓度未达到5％，则第二流量控制器开启，补气瓶中含有较高氢气浓度的氮氢混合气体输送给混合罐。补气瓶用于补充混合罐内的氢气浓度，使得输出至充注单元的气体浓度达到气密性检测的要求。
9.作为优选，所述的气体回收单元包括压缩泵、第二缓冲罐和第五三通电磁阀，第四三通电磁阀的第一端口、第二端口分别和第五三通电磁阀的第一端口、压缩泵的进口相连，压缩泵的出口经第二缓冲罐和第五三通电磁阀的第二端口相连，第五三通电磁阀的公共端口经第二浓度检测器和混合罐的第一进口相连，压缩泵、第五三通电磁阀分别和所述的主控电路电连接。主控电路控制压缩泵的启停及第五三通电磁阀的连通方向。第二缓冲罐用于消除压缩泵后的气体脉动，减小气体管道中的死区，降低气体损耗。本技术方案为高压回收气路，压缩泵将回收气体压缩至压力大于5bar，再经第二缓冲罐输送给混合罐。当回收气体体积大于混合罐时，需要采用高压回收。
10.作为优选，所述的示踪气瓶内装有氢气浓度为5％的氮氢混合气体，所述的补气瓶内装有氢气浓度为20％的氮氢混合气体。含有较高氢气浓度的氮氢混合气体能快速补充混合罐中的氢气浓度，便于回收气体达到示踪气体要求。
11.本实用新型的有益效果是：将完成气密性检测的工件内的示踪气体进行回收，引入混合罐内进行存储，当需要继续检测下一个工件时，利用混合罐内的气体对下一个工件进行充注，实现回收气体的再利用，极大地减少了示踪气体的使用量，不仅降低工件的气密性检测成本，减少浪费，而且减少尾气排放污染，提高现场检测安全性。通过精确的压力和浓度控制，使得多个工件检测条件一致，保证了气密性检测的一致性和准确性。本实用新型通过主控电路自动控制充注回收过程，无需人工控制，不仅省时省力，而且避免了人控操作带来的误差，提高控制的精确性。同时可与其他装置通讯，完成多个工件的连续自动检测过程，具有自动化、智能化的工作流程，满足工业自动化生产线中快速、量大的检测需求。
附图说明
12.图1是本实用新型的一种气路连接结构框图。
13.图2是本实用新型的一种气路连接结构示意图。
14.图中1.预真空单元，2.充注单元，3.气体回收单元，4.尾气处理单元，5.工件出气口，6.工件进气口，7.三爪型管，11.第一气阀，12.第一压力表，13.第一真空泵，14.第一三通电磁阀，21.减压阀，22.第一流量控制器，23.第一氢气浓度检测器，24.第二气阀，25.第二压力表，26.第二三通电磁阀，27.第三三通电磁阀，28.示踪气瓶，31.过滤器，32.第一缓冲罐，33.第二氢气浓度检测器，34.混合罐，35.第二真空泵，36.第二流量控制器，37.补气瓶，38.压缩泵，39.第二缓冲罐，310.第四三通电磁阀，311.第五三通电磁阀，312.第六三通电磁阀，41.分离管，42.净化管。
具体实施方式
15.下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
16.实施例：本实施例的一种用于气密性检测的气体充注回收装置，如图1所示，包括预真空单元1、充注单元2、气体回收单元3和尾气处理单元4及分别控制预真空单元、充注单元和气体回收单元工作的主控电路，待检测工件出气口5和预真空单元的进气口相连，预真空单元的出气口，一路和尾气处理单元的进气口相连，另一路和气体回收单元的进气口相连，气体回收单元的出气口，一路和尾气处理单元的进气口相连，另一路和充注单元的进气口相连，充注单元的出气口，一路和待检测工件进气口6相连，另一路和尾气处理单元的进气口相连。本实施例还包括一个三爪型管7，用于连接预真空单元、充注单元、气体回收单元和尾气处理单元，三爪型管的三个进口分别和预真空单元、充注单元、气体回收单元的出气口相连，三爪型管的出口和尾气处理单元的进气口相连。
17.如图2所示，预真空单元包括第一气阀11、第一压力表12、第一真空泵13和第一三通电磁阀14；气体回收单元包括过滤器31、第一缓冲罐32、第二氢气浓度检测器33、混合罐34、第二真空泵35、第二流量控制器36、补气瓶37、压缩泵38、第二缓冲罐39和第四三通电磁阀310、第五三通电磁阀311、第六三通电磁阀312；充注单元包括减压阀21、第一流量控制器22、第一氢气浓度检测器23、第二气阀24、第二压力表25和第二三通电磁阀26、第三三通电磁阀27；尾气处理单元包括分离管41和净化管42。
18.预真空单元中，第一气阀的进口和待检测工件出气口相连，第一气阀的出口经第一压力表和第一真空泵的进口相连，第一真空泵的出口和第一三通电磁阀的公共端口相连，第一三通电磁阀的第一端口、第二端口分别和过滤器的进口、三爪型管的一个进口相连。预真空单元工作，第一气阀打开、第一真空泵启动，将工件内的气体抽出来，不回收时送给尾气处理单元，回收时送给气体回收单元，第一压力表的示值即为工件内的气压，直到第一压力表的示值达到
‑
0.5mpa，则第一气阀关闭，第一真空泵停止工作。真空泵可承受10
‑2级的气体压力，其抽速不小于1l/s。
19.充注单元中，减压阀的进口和示踪气瓶28相连，示踪气瓶内装有氢气浓度为5％的氮氢混合气体，减压阀的出口和第二三通电磁阀的第一端口相连，第二三通电磁阀的第二端口和气体回收单元中第六三通电磁阀的第二端口相连，第二三通电磁阀的公共端口经第一流量控制器和第一氢气浓度检测器的进口相连，第一氢气浓度检测器的出口和第三三通电磁阀的公共端口相连，第三三通电磁阀的第一端口和第二气阀的进口相连，第二气阀的出口经第二压力表和待检测工件进气口相连，第三三通电磁阀的第二端口和三爪型管的另
一个进口相连。第一流量控制器用于控制所充注的示踪气体的气量及工件的充注压力，第二压力表的示值即为工件的充注气压，第一氢气浓度检测器检测流过的气体中氢气浓度，如测得的氢气浓度达到5％，则对工件进行充注，反之则不充注，气体流向尾气处理单元，或者在气体回收单元中进行补气后再充注。
20.气体回收单元中，过滤器的出口经第一缓冲罐和第四三通电磁阀的公共端口相连，第四三通电磁阀的第一端口和第五三通电磁阀的第一端口相连，第四三通电磁阀的第二端口和压缩泵的进口相连，压缩泵的出口经第二缓冲罐和第五三通电磁阀的第二端口相连，第五三通电磁阀的公共端口经第二浓度检测器和混合罐的第一进口相连，混合罐的第二进口经第二流量控制器和补气瓶相连，补气瓶内装有氢气浓度为20％的氮氢混合气体，混合罐的出口经第二真空泵和第六三通电磁阀的公共端口相连，第六三通电磁阀的第一端口和三爪型管的又一个进口相连。过滤器用于纯化气体，过滤气体中的氧气、二氧化碳、油性物质、水蒸气等，过滤器的吸附元件包括活性炭、氢氧化钙、变色硅胶以及无水硫酸铜。第一缓冲罐和第二缓冲罐用于消除气体脉动，减小气体管道中的死区，降低气体损耗。缓冲罐是一个圆柱形罐体，缓冲罐的进气管伸入到罐体中心位置，伸入罐体的进气管部分布满等间距分布的微孔，用于释放气体冲力。混合罐是一个耐压气体存储罐，可承受压力为0.8mpa，其有2个进口和1个出口，混合罐存储经过过滤器过滤的常压气体以及经过压缩泵压缩的增压气体。压缩泵将气体压缩至压力大于5bar。第二氢气浓度检测器检测回收气体中的氢气浓度，如测得的氢气浓度未达到5％，则第二流量控制器开启，补气瓶中的氮氢混合气体输送给混合罐。补气瓶用于补充混合罐内的氢气浓度，使得输出至充注单元的气体浓度达到气密性检测的要求。
21.尾气处理单元中，分离管的进口和三爪型管的出口相连，分离管的出口和净化管的进口相连，从净化管的出口流出的气体直接排到空气中。分离管内是一束表面镀复合钯膜的毛细管，气体中的氢气经过毛细管时，因毛细管的内外压差，氢气从气体中分离渗透至毛细管内，剩余气体进入净化管。净化管内含活性氧化物，残余气体中的氢气被活性氧化物氧化后生成水，从而使得最后排放出来的气体中的氢气浓度大大降低。
22.第一气阀、第一压力表、第一真空泵、第一流量控制器、第一氢气浓度检测器、第二气阀、第二压力表、第二氢气浓度检测器、压缩泵、第二真空泵、第二流量控制器及第一三通电磁阀至第六三通电磁阀分别和主控电路通过连接导线相连。主控电路接收氢气浓度检测器、压力表的运行参数，根据运行参数输出控制信号，控制气阀、流量控制器、真空泵、压缩泵的启停及三通电磁阀的连通方向，进行工作流程控制。
23.主控电路一般包括单片机、按键、通讯模块、信号处理模块和驱动模块等，负责采集信号的接收、处理和控制信号的发出，主控电路采用常规电路，故在此不再多述。主控电路通过通讯模块可与其他装置通讯，完成多个工件的连续自动检测过程，具有自动化、智能化的工作流程，满足工业自动化生产线中快速、量大的检测需求。
24.工作过程：
25.主控电路根据通过按键设定的待检测工件数量、工件体积、工件充注压力和工件保压时间以及实时测得的运行参数(气压值和氢气浓度值)进行流程控制，分别控制预真空单元、充注单元和气体回收单元的启停及各气路的通断，实现气体充注和气体回收；充注回收方法包括下列步骤：
26.①
预真空流程：对待检测工件进行抽真空处理，在主控电路的控制下，第一气阀打开，第一三通电磁阀的公共端口和第二端口连通，第一真空泵开始工作，抽出待检测工件中的气体，并送给尾气处理单元处理后再排到空气中，直到第一压力表达到
‑
0.5mpa，则第一气阀关闭，第一真空泵停止工作；
27.②
充注流程：向待检测工件充注示踪气体，在主控电路的控制下，第二三通电磁阀的公共端口和第一端口连通，第一流量控制器开启，示踪气瓶中的氮氢混合气体流过第一氢气浓度检测器，第一氢气浓度检测器检测气体中氢气浓度：如果氢气浓度未达到5％，则第三三通电磁阀的公共端口和第二端口连通，气体流向尾气处理单元，最后排到空气中；如果氢气浓度达到5％，则第三三通电磁阀的公共端口和第一端口连通，第二气阀打开，将示踪气体充注进待检测工件中，当第二压力表测得的气压值达到设定充注压力时，第二气阀关闭，第一流量控制器停止工作，对工件进行气密性检测，用气密性检漏仪在工件表面进行扫描，寻找泄漏点；
28.③
回收流程：气密性检测完成后，在主控电路的控制下，第一三通电磁阀的公共端和第一端口连通，第一气阀打开，第一真空泵开始工作，从工件中抽出的气体输送给过滤器：如工件体积小于混合罐体积，则第四三通电磁阀和第五三通电磁阀连通，气体依次流过滤器、第一缓冲罐、第四三通电磁阀、第五三通电磁阀和第二氢气浓度检测器，最后流入混合罐，实现常压回收；如工件体积大于混合罐体积，则第四三通电磁阀和压缩泵连通，第五三通电磁阀和第二缓冲罐连通，压缩泵启动，气体依次流过滤器、第一缓冲罐、第四三通电磁阀、压缩泵、第二缓冲罐、第五三通电磁阀和第二氢气浓度检测器，最后被压缩泵压缩的气体流入混合罐，实现高压回收。直到第一压力表达到
‑
0.5mpa，则第一气阀关闭，第一真空泵停止工作，结束回收；在此过程中，第二氢气浓度检测器检测回收气体中氢气的浓度，如氢气浓度低于5％，则主控电路根据第二氢气浓度检测器测得的氢气浓度、补气瓶中的氢气浓度和混合罐的体积计算出需要补充的氢气气量，并输出信号至第二流量控制器，第二流量控制器根据命令将补气瓶中的氮氢混合气体输送给混合罐。补气量公式如下：
[0029][0030]
其中：v1是混合罐体积，v2是第二流量控制器输送的气体体积，c2是第二氢气浓度检测器测得的氢气浓度，c3是补气瓶中氮氢混合气体的氢气浓度。
[0031]
④
回收气体再利用流程：针对下一个待检测工件，先按步骤
①
对下一个待检测工件进行预真空处理，接着在主控电路的控制下，第六三通电磁阀和第二三通电磁阀连通，第二真空泵启动，混合罐输出气体给充注单元，气体经第一流量控制器流向第一氢气浓度检测器，第一氢气浓度检测器检测气体中氢气浓度：如果氢气浓度达到5％，则第三三通电磁阀的公共端口和第一端口连通，第二气阀打开，将混合罐输出的气体充注进待检测工件中，当第二压力表测得的气压值达到设定充注压力时，第二气阀关闭，第一流量控制器停止工作，对工件进行气密性检测，用气密性检漏仪在工件表面进行扫描，寻找泄漏点；如果氢气浓度未达到5％，则主控电路根据第一氢气浓度检测器测得的氢气浓度、补气瓶中的氢气浓度和混合罐的体积计算出补气瓶需要输出的氮氢混合气体的气量，控制第二流量控制器打开，补气瓶将氮氢混合气体输送给混合罐；补气量公式如下：
[0032][0033]
其中：v1是混合罐体积，v2是第二流量控制器输送的气体体积，c1是第一氢气浓度检测器测得的氢气浓度，c3是补气瓶中氮氢混合气体的氢气浓度。
[0034]
⑤
重复回收流程和回收气体再利用流程，直到完成所有工件的气密性检测。
[0035]
工件检测完成，第一三通电磁阀、第三三通电磁阀以及第六三通电磁阀和三爪型管连通，多余的气体通过尾气处理单元的分离和净化再排至空气中，减少环境污染，降低检测环境的干扰。