高温密封垫片泄漏率测试方法及其测试装置

摘要

一种高温密封垫片泄漏率测试方法及其测试装置，建立了相应的高温密封垫片泄漏率测试方法。高温密封垫片泄漏率测试方法及其测试装置完善了高温垫片泄漏率测试方法，结构合理，保证了测漏空腔压力的测量的高精度，克服了由于测漏空腔密封不严带来试验误差大的问题，高温垫片的泄漏率测试因此较容易实现。对测漏空腔的结构做了改进，建立了以低压区作为测漏空腔的高温垫片泄漏率测试方法。这对研究高温垫片密封性能，推动密封技术的进步起到了积极作用。很好地满足了现代工业的飞速发展对垫片密封的要求。

主权项

一种高温密封垫片泄漏率测试方法，其特征是包括以下步骤：将试验垫片(5)加载在上法兰(7)和下法兰(6)之间，密封上法兰(7)和下法兰(6)的“Ω”形环状密封圈(3)、试验垫片(5)及上法兰(7)、下法兰(6)及下法兰(6)上的介质出气管(11)组成一密闭的泄漏空腔(4)；介质出气管(11)连通连接金属软管(14)，金属软管(14)末端连通微压传感器(13)的一测量端和第一阀门(15)；微压传感器(13)的另一测量端连通介质给定装置；打开第一阀门(15)，向所述泄漏空腔(4)内注入预定温度和压力的气体介质，并保持介质压力稳定；测定在指定时间间隔内泄漏空腔(4)中的压力差、温度和容积，依据气体状态方程计算出泄漏率；所述指定时间间隔内泄漏空腔(4)中的压力差为连通介质出气管(11)的微压传感器(13)两端的压力差；所述指定时间间隔内泄漏空腔(4)中的温度包括通过温度传感器(12)测量泄漏空腔(4)内三个不同空腔段的温度，分别为：试验垫片(5)外侧与上法兰(7)和下法兰(6)形成的第一段空腔内的温度Ta1，Ta1＝T10；下法兰(6)与管路相接处至金属软管(14)左端的第二段空腔内的温度Ta2，Ta2＝(T10+T20)/2；第三段为金属软管(14)左端至微压传感器(13)左测量端的第三段空腔内的温度Ta3，Ta3＝(T20+T30)/2；T10、T20、T30分别为法兰的温度、金属软管(14)左端温度、微压传感器(13)左测量端温度；所述测定在指定时间间隔内泄漏空腔(4)中的容积包括以下步骤：分别测量上述泄漏空腔(4)的三段空腔各段的容积V1、V2、V3；标定时设定标准容器的初始压力为P0、容积V0；打开与泄漏空腔(4)连接的第二阀门(16)，等气体平衡后测得平衡压力P1；根据理想气体状态方程得：PaVi+(Pa+P0)V0＝(Pa+P1)(V0+Vi)化简得：Vi＝(P0‑P1)V0/P1式中：Pa为标准大气压、P0为标准容器压力、P1为标准容器和泄漏空腔连通后的平衡压力、V0为标准容器的容积、Vi为泄漏空腔的容积，i＝1～3；所述依据气体状态方程计算出泄漏率包括以下步骤：由理想气体状态方程PV＝nRT，得到泄漏空腔(4)内气体摩尔数变化量为： Δn = ΔP R Σ i = 1 3 V i T ai ; 将上述气体摩尔数变化量换算成标准状况下泄漏空腔(4)的体积： ΔV = T a P a RΔn = T a P a ΔP Σ i = 1 3 V i T ai ; 得到泄漏率，即单位时间内泄漏的气体体积量为： L = ΔV t = 1 t T a P a ΔP Σ i = 1 3 V i T ai ; 式中：t为测漏时间、Ta为标准状态下的温度值、Pa为标准大气压、ΔP为微压传感器两端的压力差、Δn为泄漏空腔气体摩尔变化量、R为气体常数、n，n1，n2，n3分别为泄漏空腔、泄漏空腔第一段空腔、泄漏空腔第二段空腔、泄漏空腔第三段空腔的气体摩尔数、L为体积泄漏率；还包括获得泄漏率测量精度，包括以下步骤：根据高斯误差估计法求泄漏率测量系统精度，由泄漏率可求得绝对误差dL： dL = ( ∂ L ∂ t dt ) 2 + ( ∂ L ∂ ( ΔP ) d ( ΔP ) ) 2 + Σ i = 1 3 ( ∂ L ∂ ( V i ) d ( V i ) ) 2 + Σ i = 1 3 ( ∂ L ∂ ( T ai ) d ( T ai ) ) 2 ; 其中： ∂ L ∂ t dt = - T a P a dt t 2 ΔP Σ i = 1 3 V i T ai ; ∂ L ∂ ( ΔP ) d ( ΔP ) = - T a P a d ( ΔP ) t Σ i = 1 3 V i T ai ; ∂ L ∂ ( V 1 ) d ( V 1 ) = T a P a ΔP t 1 T a 1 d ( V 1 ) ; ∂ L ∂ ( V 2 ) d ( V 2 ) = T a P a ΔP t 1 T a 2 d ( V 2 ) ; ∂ L ∂ ( V 3 ) d ( V 3 ) = T a P a ΔP t 1 T a 3 d ( V 3 ) ; ∂ L ∂ ( V a 1 ) d ( T a 1 ) = T a P a ΔP t ( - V 1 T a 1 2 ) d ( T a 1 ) ; ∂ L ∂ ( T a 2 ) d ( T a 2 ) = T a P a ΔP t ( - V 2 T a 2 2 ) d ( T a 2 ) ; ∂ L ∂ ( T a 3 ) d ( T a 3 ) = T a P a ΔP t ( - V 3 T a 3 2 ) d ( T a 3 ) ; 以及相对误差： dL L = ( dt t ) 2 + ( dΔP ΔP ) 2 + Σ i = 1 3 ( d ( V i ) T ai ) 2 ( Σ i = 1 3 V i T ai ) 2 + Σ i = 1 3 ( V i d ( T ai ) T ai 2 ) 2 ( Σ i = 1 3 V i T ai ) 2 ; 其中：dt为时间t的测量误差、d(ΔP)为微压传感器的测量误差、d(Vi)为各段容积的测量误差i＝1～3、d(Tai)为各段温度的测量误差i＝1～3。