氣體密封性能檢測原理

理想氣體狀態(tài)方程

在普通物理學(xué)的概念上，通常何物質(zhì)都具有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，而氣態(tài)是物質(zhì)存在的各狀態(tài)中較殊的狀態(tài)，它本身既無定形狀、也無定體積，它的形狀和體積取決于盛裝氣體的容器。意數(shù)量的氣體都能被無限地膨脹而充滿于何形狀大小的容器之中。

為了對氣體行客觀細致的研究，需要對客觀氣體分子行些假設(shè)限定，這些經(jīng)過限定了的氣體稱為"理想氣體"。而描述"理想氣體"狀態(tài)變化規(guī)律的數(shù)學(xué)議程式，稱為"理想氣體的狀態(tài)方程"。即:

PV/T=R

式中R是氣體普適常量，即對所有氣體均普遍適用的常量。

對于質(zhì)量為M，分子量為μ的氣體，則表述為:

PV=M/RT

式中常量R的數(shù)值取決于P，V，T等所用的單位。在際單位制中，P的單位用Pa，V用m3，T用K，則R=8.314J/K.mol。

蓋·呂薩克定律

從理想氣體狀態(tài)方程可以推導(dǎo)出，定質(zhì)量的氣體，在壓強不變的情況下，它的體積跟熱力學(xué)溫度成正比。

即:若P1=P2,則:V1/T1=V2/T2

上式中P1、V1、T1表示氣體在初始狀態(tài)下的壓力、體積和溫度;P2、V2、T2表示該氣體在zui終狀態(tài)下的壓力，體積和溫度。這個方程表明定質(zhì)量的氣體，不管其狀態(tài)如何變化，它的壓強和體積的乘積除了溫度，所得之商始終保持不變。這就是采用氣體對件行密封性能檢測的基本原理。

件泄漏檢測和判定

假設(shè)有個被測件(或物體)的內(nèi)腔容積是V，腔內(nèi)壓力是P，在溫度恒定的情況下，經(jīng)過幾秒或幾十秒后，它的內(nèi)腔容積沒有變化，而腔內(nèi)壓力下降了個確定值△P，這時我們就可以判定該件氣體密封性能不好，或者叫做"有泄漏件"。否則認為該被檢測件氣體密封性能良好或叫做"無泄漏件"。在實際業(yè)過程中，無泄漏件是少的。在實際檢測過程中，通常總是根據(jù)該件具體的應(yīng)用環(huán)境條件和狀態(tài)給出個允許泄漏值，當(dāng)件泄漏值小于該值時則認為該件"無泄漏"稱為合格品。只有件泄漏值大于該值時才認為"不合格"或"嚴重泄漏"。

漏孔、漏率和漏率的際單位

件有泄漏，定有"漏孔"。這里通常的漏孔是非常微小的，其截面形狀也各不相同，漏孔漏氣的路徑也各式各樣。

漏孔經(jīng)常出現(xiàn)在物質(zhì)組織疏松、裂紋、裂隙、應(yīng)力集中、彎折、可拆卸等件。大多數(shù)是由于不合理，結(jié)構(gòu)不合理、安裝不合理等原因成的。

漏孔的幾何尺寸是很微小的，因此它不能用我們的肉眼所覺察，漏氣路徑又各式各樣，截面形狀又很復(fù)雜，所以漏孔的大小難用它的幾何尺寸來度量。

由氣體定律PV=M/RT可知，當(dāng)溫度定時，氣體的質(zhì)量可以用氣體的壓強和體積的乘積PV(即氣體量)來表示，而PV又是容易測量的，所以"漏孔"的大小可以用單位時間泄漏的氣體量(PV)來表示，稱為漏率。其物理意義為:壓強x體積/時間。漏率的際單位為"瓦"(W)或Pa.m3/s。1W=1Pa.m3/S=103Pa.L/S=7.5Torr.L/S。漏孔的漏率也就是通過漏孔的氣體量，這個氣體量受環(huán)境溫度、漏孔兩端的壓差(即件內(nèi)外壓差)和氣體各類等因素的影響。從漏率單位的量綱我們可以看到:由于1Pa=1N/m2，1J=1N.m;因此1Pa.m3/S=1J/S=1W。

由此可見PV單位表示的量本質(zhì)上就是單位時間穿過某截面的能量，它并不是氣體分子本身攜帶的動能或位能，而是使氣體分子通過某截面動所需的能量。

氣密儀檢測作原理

氣密儀根據(jù)檢測方式不同主要可分為直壓式和差壓式兩大類。

當(dāng)談到為產(chǎn)品做微量檢測時，我們可能會想到稱量用的天平。

直壓方式檢測相當(dāng)于用電子天平行微量稱量。若有個充滿氣的氣(相當(dāng)于被測件)，在電子天平上稱出質(zhì)量后，若氣(被測件)有泄漏則電子天平稱出的質(zhì)量會減少，這兩次稱量有質(zhì)量差，這個質(zhì)量差就是氣(被測件)的泄漏量。

直壓方式檢測泄漏的過程與此為相似:

直壓型氣密儀檢測操作過程是這樣的:對件的被測容腔在定壓力條件下(具體壓力參數(shù)由線檢測規(guī)程決定)行充氣、保持定時間后，切斷被測件和氣源的并記錄下此時的壓力示值，經(jīng)過定時間(數(shù)秒或數(shù)十秒)后，再次讀取壓力示值并和前次記錄的壓力示值行。若被測容腔有泄漏，則兩次壓力示值有個差值。此差值大小反映件在檢測時間周期內(nèi)的泄漏狀態(tài)，差值越大表示件泄漏越嚴重。只要此差值在允許范圍內(nèi)，即可認為被測件合格。反之，為不合格。

差壓方式檢測相當(dāng)于杠桿天平稱量。天平端放有"基準(zhǔn)砝碼(參考物)"，另端放入待檢零件，不斷的增減零件的數(shù)量使天平達到平衡時，砝碼(參考物)的質(zhì)量即為零件的質(zhì)量。

氣體密封性能檢測儀的基本作原理同天平樣，端是基準(zhǔn)參考物(標(biāo)準(zhǔn)品)，另端是被測零件(被測品)。但是，其測量順序與天平正好相反，基準(zhǔn)參考物與被測件兩邊同時充入相同壓力的空氣，使"天平"--差壓傳感器兩端平衡。如果被測件有泄漏，即使是微小泄漏，"天平"也將失去平衡，從而檢測出兩端因泄漏而產(chǎn)生的差壓。氣體密封性能檢測儀將根據(jù)差壓的變化測出件的具體泄漏量，然后判斷被測件是否合格，并將這些信息傳送給操作人員。因為標(biāo)準(zhǔn)品與被測件形狀、大小都相同，并且檢測過程中，兩端的外環(huán)境狀況樣，所以這種測試方法可以消除溫度、振動等環(huán)境因素的影響，得到度的測量結(jié)果。

直壓型氣密儀和差壓型氣密儀的檢測原理是相同的，它們的主要差別是檢測方式不同。

差壓型氣密儀的檢測操作過程和直壓型的差別主要是利用"標(biāo)準(zhǔn)品"作為參照物在相同的過程和狀態(tài)條件下，被測件與"標(biāo)準(zhǔn)品"的差異來判斷被測件是否合格。其檢測過程如下:

在氣密儀標(biāo)示的標(biāo)準(zhǔn)品端接上標(biāo)準(zhǔn)品(標(biāo)準(zhǔn)品可以是個被用多種方法檢測合格并被確認為可以作為衡量其他與之相同的被測件標(biāo)準(zhǔn)的件或定制品)，然后同時對標(biāo)準(zhǔn)品與被測件容腔充氣(充氣壓力、時間等參數(shù)由程確定)，經(jīng)過段數(shù)秒或數(shù)十秒的平衡時間后，將標(biāo)準(zhǔn)品與件被測容腔隔斷行數(shù)秒或數(shù)十秒的壓力監(jiān)視后二者的壓力示值差，這個壓力差就是件被測容腔的壓力泄漏值，若其值在允許范圍內(nèi)則認為被測品合格，否則判為不合格。