测量气动元件气体泄漏量的试验方法

许明中

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710119）

测量气动元件气体泄漏量的试验方法

许明中

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710119）

气动零部件密封性能很重要，压降法和流量法各有优缺点，选择合适的方法很重要。

密封性；泄漏量；压降法；测试方法

CLC NO.:U467.3Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014) 12-80-02

引言

随着汽车技术的不断发展，整车气动元件对密封性的测试提出了更高的要求，各厂家对不同的气动元件，如气阀等提出了在不同环境温度下的密封性能要求，详细规定了不同气动元件气体泄漏量的数值指标，比如要求气阀在常温状态下，从进气口通入0.8MPa气体，开关转换前后，要求泄漏量≤3sccm（每分钟3毫升）。我们以往对气动零部件的密封测试所采用的主观泄漏评判方法和压降法已经不能满足规范中对气动元件的测试要求，需要寻求一种新的测量方法。

结合现有试验设备，通过改变测试方法并采用专用的测试仪表，我们设计了一种新的测量气动元件泄漏量的精准测试方法，即质量流量法。采用该种方法检测气动元件的密封性能，可以在不同环境温度下精确地测试出气动元件的泄漏量。本文对压降法测试气体泄漏量和采用质量流量法测试气体泄漏量的两种试验方法做以简单介绍。

1、两种试验方法分析比较

1.1 压降法

1.1.1 测试原理图

1.1.2 测试原理

在一定压力下的密闭容器中的气体，随着时间的推移或多或少会产生一定的泄漏，随着泄漏量的增加，容器内的气体质量减少，气压将不断下降。

泄漏量与压降和容积的关系可以通过如下公式(1—1)进行计算：

式中：P —标准大气压力；

V1——为标准储气罐容积；

V2——为被试件及气路的容积；

q—为气体流量。

P1—初始压力值

P2—最终压力值

t1—初始时间

t2—最终时间

1.1.3 测试过程

1.1.3.1 连接好被试件后，打开截止阀2，对储气罐3及被试件进行充气；

1.1.3.2 充气完成，压力表4的值稳定后，关闭截止阀2，记录压力值P1，并开始计时t1；

1.1.3.3 等待一段时间，结束计时t2，并记录压力值P2；

1.1.3.4 按上述(1—1)公式计算泄漏量及速率。

1.1.4 压降法的特点

1.1.4.1 效率低，要求测试仪器精度高。

为了稳定压力，试验中设置了标准储气罐3来进行保压。采取这种方法测量大容积的小泄漏量时，由于泄漏速度较慢，如果采用常用的分辨率为0.01MPa普通压力表来读数，那么需要的测试时间会很长，试验效率非常低。

举例来说，标准储气罐容积为1升，初始压力值为0.80MPa，假设测试件泄漏速率为5sccm（每分钟5毫升），如果使用分辨率为0.01MPa压力表来读数，要使压力表读数从0.80MPa降至0.79MPa，通过计算，将需要200分钟左右。而如果使用分辨率为0.001MPa高精度压力表，要使压力表读数从0.800MPa降至0.799MPa，至少也需要20分钟以上。如果泄漏速率＜5sccm，那测试时间将更长，效率非常低。如果采用更高精度的压降测量专用设备，造价很高。

1.1.4.2 测试值不准确。

公式中容积V1、V2的值都不是很精确。V1不仅报告标准容积体积，还应加上相通的管路容积；特别是被测件的容积V2，由于其内部结构复杂，无法通过计算获得其准确容积，导致通过(1—1)公式计算的泄漏量不准确。

1.1.4.3 不能测试稳压条件下的泄漏测试。

上述测试过程是一个压降过程，不能保持压力，所以不能对被测件在某一固定压力下的泄漏特性进行测试。

1.1.4.4 环境温度变化对测量结果影响较大。

在个别特殊工况下，要求对被测件在不同环境温度下进行密封性能测试，低温要求-40℃，高温要求+120℃。考虑到其它测试仪器的耐高低温性能，测试时仅将被测件置于高、低温环境仓中。这样在进行测试时，被测件中的气体和常温储气罐中的气体会有较大的温度差，当储气罐的气体去补充被测件中的泄漏气体时，在热胀冷缩的作用下，由储气罐进入被测件中的气体将和被测件中泄露出去的气体体积不同，直接导致测试值和实际泄露值产生较大差异，造成测试不准确。如低温试验要求-40℃，被测件中-40℃的气体泄漏出去，必须从常温气罐中补充，相同质量的气体在常温下和在-40℃下的体积是不同的，将会使测试值偏高。

1.2 质量流量法

1.2.1 测试原理图

1.2.2 测试原理

将被测件和气源接通，在一定气体压力下，被测件产生泄漏后，气源能够对被测件进行气体补充，泄漏出多少，气源就会补充相同压力下的气体多少。补充的气体均流经质量流量计，质量流量计将直接显示出流入被测件的气体量。

该种方法不受被测件所处的环境温度影响，所补充进被测件的气体先经过质量流量计计量后再送至被测件中，不受气体随温度变换而产生的热胀冷缩影响。

1.2.3 测试过程

1.2.3.1 连接好上述气路及被测件，调节调压阀，读取压力表值，使气压稳定至设定气压；

1.2.3.2 根据被测件的泄漏范围，选择“流量计1”或“流量计2”。（注：“流量计1”和“流量计2”是不同量程的气体质量流量计。）例如选择“流量计1”的量程，则关闭“开关阀2”和“开关阀3”；

1.2.3.3 稳定20秒左右，读取“流量计1”读数，此即为测试件状态下的气体泄漏流量，测试即完成。

如换向阀类，在进行测量时需要进行气路转换，此时则要关闭“开关阀1”和“开关阀2”，打开“开关阀3”，给被测件供气，完成气路转换后，关闭“开关阀3”，再重复2.2.3.2和2.2.3.3步骤。

1.2.4 质量流量法的特点

1.2.4.1 测量精度高，操作方便，被测件的泄漏流量可直接读取，不用计算；

1.2.4.2 测量系统直接采用质量流量计获取泄漏流量，不用依赖体积的计算确定泄漏量，任何不规则形状的被测件均可进行准确测试；

1.2.4.3 可以在某一稳定压力下，在不同的温度条件下，对气动元件的泄漏流量进行测量，测试结果不受环境温度影响。

2、结束语

虽然传统的压降法是一种重要的气动元件密封性能的测试方法，但其在测量气动元件泄漏量过程中存在效率低、受环境温度变化影响大、计算复杂等缺陷，使得测试结果可能偏离真实情况，影响了测试的准确性。采用质量流量法测试气动元件密封性能的试验方法，是在传统的压降法不能满足一些气动元件的准确测试要求的情况下，通过改变测试方法并采用专用的测试仪表—质量流量计，开发的一种新的气动元件泄漏量的测试方法，这种新方法很好地解决了传统的压降法进行气动元件密封性能检测时存在的效率低下、准确性不高、计算复杂的局限性，该方法可对气动元件的气体泄漏量进行精准测量，适用于变速器上不同用途，不同形状，不同联接的气动元件的密封性检测，并且联接简单、操作方便、测试精度高，试验结果直观准确。该方法的使用对提高气动元件密封性能测试的准确性和效率具有重要的意义。

Test method of measure the components leakage

Xu Mingzhong
（Shaanxi Fast Gear Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710119）

Pneumatic components seal performance is very important. We must choose good ideal from the methods of differential pressure or flow, which can be used measure the components leakage。

seal performance；leakage；differential pressure method；test method

U467.3

A

1671-7988(2014)12-80-02

许明中，就职于陕西法士特齿轮有限责任公司。