壓差法氣體滲透儀密封技術(shù)改進(jìn)研究

奉永道 牟軍 李煒

摘 要：通過對(duì)試樣的安裝、密封機(jī)械結(jié)構(gòu)、防側(cè)漏機(jī)構(gòu)、高壓室密封技術(shù)的改進(jìn)，有效保障了氣體滲透儀密封效果，提高了壓差法氣體滲透儀的測(cè)試精度。

關(guān)鍵詞：壓差法；密封技術(shù)；改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.16.094

壓差法氣體透過率測(cè)試儀檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和穩(wěn)定性取決于其密封性，真空管路閉合和真空腔的密封技術(shù)直接影響真空腔內(nèi)真空度是否達(dá)標(biāo)?，F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室常用的試樣密封方法為手工密封，這樣容易使試樣裝夾中存在泄漏點(diǎn)，那么很可能長(zhǎng)時(shí)間抽真空而未達(dá)到理想的真空度，以及試樣上所吸附的雜質(zhì)和干擾氣體、真空氣路泄露等因素都會(huì)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、重復(fù)性、試驗(yàn)時(shí)間以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性等產(chǎn)生明顯的影響。為此，我們通過對(duì)壓差法氣體滲透儀密封技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，有效提高了檢測(cè)效果和精度。

在改進(jìn)過程中，我們逐一對(duì)試樣的安裝、密封機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、防側(cè)漏機(jī)構(gòu)的改進(jìn)、高壓室密封槽的改進(jìn)，最終達(dá)到理想效果。

1 試樣安裝的改進(jìn)

在真空室試驗(yàn)臺(tái)上涂一層真空密封油脂，注意油脂不要粘附在真空室空穴中以及化學(xué)分析濾紙上。把預(yù)先調(diào)節(jié)好的試樣平鋪在真空室試驗(yàn)臺(tái)上，輕輕按壓試樣與試驗(yàn)臺(tái)貼合的邊緣，使試樣緊貼試驗(yàn)臺(tái)，在真空閥以及真空泵的作用下，試樣緊貼試濾紙；蓋上安裝有O型密封圈于帶有凹槽的高壓腔室，（O型圈涂覆微量真空密封脂）通過壓緊高壓腔室使密封圈壓緊試樣邊緣，使整個(gè)透氣室密封。

以上測(cè)試條件的每一項(xiàng)改變，配置各部件的性能優(yōu)劣，真空室的容積測(cè)量準(zhǔn)確性，以及系統(tǒng)的密封性，括閥門和樣品的密封方式和密封槽的結(jié)構(gòu)，以及樣品安裝密封方式都會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。

氣體透過量測(cè)量的數(shù)學(xué)模型。

國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式推導(dǎo)：

由克拉伯龍方程：

2 密封機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

密封圈安裝的密封槽U型槽結(jié)構(gòu)如圖2。

密封圈壓合試樣時(shí)，密封圈的壓縮后，密封圈去填充U型槽，因不同試驗(yàn)人員操作，壓合密封圈密封試樣時(shí)，密封圈的壓縮量不同，對(duì)試樣的壓合力有變化，因此會(huì)對(duì)試樣的有效透過面積，密封效果產(chǎn)生影響。

雙密封圈結(jié)構(gòu)密封方式，沒有試樣密封的防側(cè)漏機(jī)構(gòu)，在厚度方向或貼合面對(duì)樣品進(jìn)行密封防側(cè)漏。

測(cè)試腔室雙層密封圈結(jié)構(gòu)對(duì)試樣壓緊密封。兩個(gè)密封圈之間存在一個(gè)大氣壓空氣，依然存在側(cè)漏。此種密封不能解決兩個(gè)密封圈之間的空氣通過試樣厚度方向或者試樣與低壓室的貼合面滲透到低壓室。這樣的泄漏直接影響試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，抽真空的效率，脫吸附能力。

測(cè)試腔室雙層密封圈對(duì)試樣壓緊密封，試樣穿過兩個(gè)密封圈，將密封圈之間的空間分隔成兩個(gè)獨(dú)立空間，并且對(duì)其中靠近低壓室的空間抽真空。此種密封可以解決兩個(gè)密封圈之間的空氣通過試樣與低壓室的貼合面滲透到低壓室，但不能阻止環(huán)境空氣在試樣厚度方向滲透到低壓室，依然影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，抽真空的效率，脫吸附能力，甚至無法實(shí)現(xiàn)測(cè)試以及影響測(cè)試精度和效率。

3 防側(cè)漏機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

在低壓室壓合時(shí)的內(nèi)層密封圈和輔助密封圈壓合中間鉆一直徑3mm孔，和增加一個(gè)防側(cè)漏低泄漏真空閥，在抽真空階段真空閥打開與真空泵連接，對(duì)試樣厚度延伸到兩密封圈形成的保護(hù)腔室抽真空，使樣品厚度延伸到的腔室與真空室的壓差接近0，從而實(shí)現(xiàn)樣品的在厚度方向的密封。

4 高壓室密封槽的改進(jìn)

改進(jìn)后的密封槽結(jié)構(gòu)，能確保密封圈在壓合密封試樣時(shí)，確保密封圈壓縮時(shí)，材料填滿凹槽，多出部分往試樣外邊緣流動(dòng)，確保了試樣的有效透過面積，確保了安裝試樣時(shí)，壓緊試樣的壓合力穩(wěn)定性，提高了試樣在厚度方向的密封性。

改制加工：對(duì)高壓室安裝密封圈的槽，根據(jù)密封圈規(guī)格配合尺寸和壓縮量設(shè)計(jì)，進(jìn)行車床精加工，加工雙層密封槽，且內(nèi)層與外層密封圈存在高程差。

通過對(duì)試樣密封技術(shù)的改進(jìn)前后測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的測(cè)試數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)更集中，更穩(wěn)定，解決了“測(cè)試精度低、檢測(cè)效率差”的問題，確保了檢測(cè)數(shù)據(jù)的精、準(zhǔn)、穩(wěn)。

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