—種采用數(shù)字式壓力表的無(wú)損管路氣密性檢測(cè)技術(shù)

蘇瑞 楊俊磊 王方

摘要：常見(jiàn)金屬管路的氣密性檢查方式均需對(duì)管路額外加工、產(chǎn)生管路損耗。為解決氣體流場(chǎng)測(cè)量探頭在生產(chǎn)過(guò)程中的氣密性檢查問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)比常見(jiàn)金屬管路連接方式，提出一種采用彈性材料密封的解決方案，達(dá)到無(wú)損檢測(cè)的目的，并通過(guò)生產(chǎn)應(yīng)用，證實(shí)了該方案在提高生產(chǎn)效率方面的有效性。

關(guān)鍵詞：無(wú)損;細(xì)管;氣密檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）05-0143-02

0引言

在氣體流場(chǎng)的壓力測(cè)量中，要求對(duì)被測(cè)設(shè)備外形的改變盡可能小，因此測(cè)壓裝置通常采用毛細(xì)管引出被測(cè)壓力。在設(shè)備表面固定、直接引壓的應(yīng)用場(chǎng)合中，毛細(xì)管通常采用的非金屬材料有尼龍、聚氨酯和特氟龍材料，使用溫度范圍不超過(guò)200℃;超過(guò)該溫度范圍通常采用金屬管，如總壓測(cè)頭、測(cè)量耙和空速管等;在一些高溫測(cè)量場(chǎng)合中，甚至用到定制的特種金屬毛細(xì)管。

測(cè)壓類傳感器或測(cè)量耙在生產(chǎn)完成后均安裝設(shè)計(jì)成熟的管路接口，便于進(jìn)行氣密性檢查;但在生產(chǎn)過(guò)程中由于管路無(wú)法連接，通常不進(jìn)行氣密性檢查，往往無(wú)法及時(shí)檢出加工過(guò)程中常出現(xiàn)的管路成型損傷和焊接質(zhì)量問(wèn)題，而成品階段檢出問(wèn)題時(shí)，已無(wú)法補(bǔ)救，只能整體報(bào)廢。為保證成品率，小批量生產(chǎn)的備件量達(dá)2倍以上。本文介紹一種無(wú)損的毛細(xì)管氣密性檢測(cè)夾具，可在每一步關(guān)鍵工序完成后進(jìn)行氣密檢測(cè)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并修補(bǔ)，降低備件數(shù)量，節(jié)約生產(chǎn)成本。

1常見(jiàn)金屬管路連接方式

金屬管的相互連接通常采用的方式有焊接和接管咀，金屬管與非金屬管路連接通常采用無(wú)擴(kuò)口連接方式。圖1所示為典型的毛細(xì)管與寶塔接頭的釬焊連接，圖2所示為標(biāo)準(zhǔn)接管咀連接方式，圖3所示為金屬管的無(wú)擴(kuò)口連接方式。

焊接對(duì)管路產(chǎn)生永久性的結(jié)構(gòu)改變，焊接時(shí)的高溫也會(huì)影響管路材料的物理特性。焊接后不易拆除，拆除時(shí)需截?cái)嘁咽褂貌糠郑缧瓒啻螜z測(cè)，對(duì)管路長(zhǎng)度的損耗巨大。

接管咀連接方式一般會(huì)對(duì)管路端頭加工擴(kuò)口或球形凸起，對(duì)于毛細(xì)管而言加工較為困難，在拆除時(shí)同樣損耗管路。

管路損耗提高了訂貨要求，尤其采用特種金屬毛細(xì)管時(shí)，管路長(zhǎng)度超規(guī)定制進(jìn)一步增加成本。

2無(wú)損氣密檢測(cè)夾具設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)原理

以測(cè)量耙和空速管為例，生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行氣密性檢測(cè)時(shí)，通常封堵進(jìn)氣口，自引氣端的毛細(xì)管光管段連接氣源進(jìn)行測(cè)試。該檢測(cè)夾具需對(duì)二者的管徑進(jìn)行變換，并實(shí)現(xiàn)毛細(xì)管光管段的無(wú)損氣密連接。管徑變換由轉(zhuǎn)接零件完成，設(shè)計(jì)核心在于光管的無(wú)損氣密連接。

實(shí)現(xiàn)零件密封的主要方式有熔接和材料變形。熔接的主要工藝是焊接，由于該工藝較復(fù)雜，對(duì)管路影響大，重復(fù)拆裝困難，因此考慮采取材料變形方式，借鑒接管咀結(jié)構(gòu)，在壓緊材料方面進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)。

對(duì)管路進(jìn)行壓緊密封時(shí)可從內(nèi)壁和外壁兩個(gè)方向進(jìn)行。圖2所示即為自內(nèi)壁壓緊實(shí)現(xiàn)封邊，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)損效果。當(dāng)采用外壁密封時(shí)，金屬密封墊的擠壓變形量達(dá)到塑性變形，為避免硬度較大的金屬密封件擠壓變形后無(wú)法拆卸，使用形變量大的橡膠材料作為變形密封件。

2.2夾具結(jié)構(gòu)

該無(wú)損檢測(cè)夾具的結(jié)構(gòu)如圖4所示，分別由外套螺母、墊片、錐封墊圈及轉(zhuǎn)接件組成，其中錐封墊圈采用橡膠1250，其余零件均采用金屬材料加工。

如圖4所示，轉(zhuǎn)接件一端連接待測(cè)金屬管，另一端通過(guò)螺紋密封與壓力源連接。外套螺母將錐封墊圈向轉(zhuǎn)接件擠壓，錐封墊圈變形后同時(shí)擠緊轉(zhuǎn)接件右端的錐形面和金屬管的管壁，從而實(shí)現(xiàn)金屬管與轉(zhuǎn)接件密封。

密封效果與零件的密封接觸面和彈性材料有關(guān)。在本設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)接件和錐封墊片的密封面采取74°錐面，控制錐封墊圈受到擠壓時(shí)的形變方向，并要求密封面的粗糙度不低于3.2um。錐封墊圈采用橡膠材料，用于靜密封時(shí)表面粗糙度應(yīng)不低于6.3um，壓縮量取10%～15%。

為適配多種管徑，外套螺母的中心孔較大，不利于控制錐封墊圈的壓縮變形。在外套螺母和錐封墊圈之間加裝墊片可有效解決該問(wèn)題，墊片中心孔與被測(cè)管路外徑間隙配合。

通過(guò)選配不同中心孔的錐封墊圈和墊片，可實(shí)現(xiàn)多種不同管徑的管路檢測(cè)。該結(jié)構(gòu)選配零件數(shù)量少、外形簡(jiǎn)單，易于加工。該夾具操作簡(jiǎn)便，保障工具種類少，單人使用活口扳手即可實(shí)現(xiàn)。

3應(yīng)用實(shí)例

該無(wú)損氣密檢測(cè)夾具已在空速管生產(chǎn)中投入使用，圖5所示為焊接工序后進(jìn)行管路密封性檢測(cè)的施工現(xiàn)場(chǎng)圖，手動(dòng)氣壓臺(tái)左側(cè)通過(guò)該夾具固定待測(cè)零件，右側(cè)安裝氣壓表。測(cè)試條件為施加101kPa壓力，3min后壓力下降不允許超過(guò)300Pa。

在該批次的空速管生產(chǎn)中，由于增加過(guò)程檢驗(yàn)，成品率從原來(lái)的60%提升到95%以上，質(zhì)量控制效果顯著。

4結(jié)語(yǔ)

本文提出一種無(wú)損氣密檢測(cè)夾具的設(shè)計(jì)方案，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆卸方便、測(cè)量效率高的特點(diǎn)，且通用性強(qiáng)、可重復(fù)利用。該檢測(cè)夾具使生產(chǎn)測(cè)壓設(shè)備過(guò)程中的氣密性檢查問(wèn)題易于實(shí)現(xiàn)，通過(guò)增加關(guān)鍵工序后的質(zhì)量控制點(diǎn)來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題，保證最終的成品率，從而減少備件投入，降低管路損耗，提高生產(chǎn)效率并節(jié)約成本。