燃?xì)庾詣?dòng)截止閥“假漏”現(xiàn)象分析與改善

姚占朋

（廣東鈴木智能科技有限公司，廣東中山 528425）

0 引言

燃?xì)庾詣?dòng)截止閥是燃?xì)庠O(shè)備上最常用的部件之一，它起到控制燃?xì)鈿饴吠〝嗟墓δ埽ǔ？梢詥为?dú)使用，也可以和其他類型的閥門組合使用。例如家用燃?xì)饪焖贌崴骷叭細(xì)獗趻鞝t的關(guān)鍵零部件燃?xì)獗壤y總成就由燃?xì)庾詣?dòng)截止閥和燃?xì)獗壤y組合而成，烘焙行業(yè)的烘焙設(shè)備用的燃?xì)夥€(wěn)壓閥總成是由燃?xì)庾詣?dòng)截止閥和燃?xì)夥€(wěn)壓閥組合而成，還有其他各種組合形式。燃?xì)庾詣?dòng)截止閥是燃?xì)鈿饴钒踩缘闹匾Ｕ希錃饷苄杂葹橹匾?，燃?xì)忾y門制造廠家和使用廠家，均需對(duì)其氣密性進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中會(huì)遇到氣密性檢漏儀判定不合格，然而閥門實(shí)際并不泄漏的現(xiàn)象，即“假漏”現(xiàn)象。對(duì)動(dòng)鐵芯式燃?xì)獗壤y總成中的截止閥的氣密性檢測(cè)過(guò)程中遇到的“假漏”現(xiàn)象進(jìn)行分析驗(yàn)證，并提出解決方法。

1 氣密性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 37499—2019《燃?xì)馊紵骱腿紵骶哂冒踩刂蒲b置特殊要求自動(dòng)和半自動(dòng)閥》中對(duì)燃?xì)庾詣?dòng)閥的氣密性和檢測(cè)要求做了具體規(guī)定，其最大泄漏量要求見表1。

表1 最大泄漏量L/h

2 氣密性測(cè)試的方法

氣密性檢測(cè)可以根據(jù)測(cè)試手段不同分為兩大類：一類是通過(guò)目測(cè)氣泡量來(lái)判斷，即向工件腔內(nèi)充入一定壓力的氣體，并將其浸入水中或涂肥皂水，根據(jù)目測(cè)肥皂泡或水中的氣泡來(lái)判斷工件是否有泄漏及泄漏的程度。這種方法測(cè)試效率低，受主觀因素影響較大。同時(shí)這種方法測(cè)試完成后，還必須對(duì)工件進(jìn)行干燥和防銹處理，因此這種方法通常用來(lái)查找泄漏源。

另一類是通過(guò)傳感器的信號(hào)輸出來(lái)判斷，即向工件腔內(nèi)充入一定壓力的氣體，通過(guò)傳感器的信號(hào)輸出來(lái)判斷工件是否有泄漏，并計(jì)算出泄漏率，即單位時(shí)間內(nèi)壓力傳感器輸出的變化值。這種方法測(cè)試效率高，不受主觀因素影響，而且測(cè)試后不需要對(duì)工件進(jìn)行其他處理。目前在燃?xì)庑袠I(yè)內(nèi)普遍采用差壓式泄漏檢測(cè)儀對(duì)閥門的氣密性進(jìn)行檢測(cè)。

3 差壓式氣密性檢漏儀

由于差壓式氣密性檢測(cè)儀測(cè)試效率高、精度高、可再現(xiàn)性強(qiáng)，目前在燃?xì)庑袠I(yè)普遍采用。差壓式泄漏檢測(cè)儀的氣路原理如圖1 所示：氣源通過(guò)過(guò)濾器到減壓閥，由減壓閥調(diào)定測(cè)試壓力；電磁閥1 通電，給測(cè)試工件充氣，充氣完畢后，電磁閥1 斷電；通過(guò)壓力傳感器感知壓力變化，用于判斷大泄漏；通過(guò)差壓傳感器檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)件和被測(cè)試件兩端的壓差；根據(jù)壓差通過(guò)電路計(jì)算出泄漏率，檢測(cè)完畢；給電磁閥2 通電放氣，放氣完畢后電磁閥2 斷電，進(jìn)入下一個(gè)測(cè)試循環(huán)。

圖1 差壓式泄漏檢測(cè)儀原理

差壓式泄漏檢測(cè)儀的檢測(cè)過(guò)程分為：準(zhǔn)備RDY、延時(shí)DLY、充氣CHG、平衡BAL、檢測(cè)DET、釋放EXH，共6 個(gè)過(guò)程：①RDY準(zhǔn)備過(guò)程，在初始狀態(tài)下，電磁閥均不得電，壓力表顯示測(cè)試所需的壓力，后續(xù)的氣路內(nèi)部都處于當(dāng)前的大氣壓力狀態(tài)下；②DLY延時(shí)過(guò)程所有狀態(tài)和RDY 時(shí)相同；③CHG 充氣過(guò)程，電磁閥得電打開，測(cè)試氣體充滿檢漏儀的內(nèi)部氣路、被測(cè)件和標(biāo)準(zhǔn)件，由于檢漏儀內(nèi)部管路粗細(xì)和被測(cè)件容積大小的影響，測(cè)試氣體要充到預(yù)設(shè)的壓力需要一定時(shí)間，時(shí)間長(zhǎng)短要依據(jù)具體檢測(cè)情況進(jìn)行調(diào)整；④BAL 平衡過(guò)程，此時(shí)電磁閥1 失電關(guān)閉，標(biāo)準(zhǔn)件和被測(cè)件形成了兩個(gè)獨(dú)立的密閉空間，因?yàn)樵诔錃猸h(huán)節(jié)后氣體急速進(jìn)入，氣體的亂流導(dǎo)致內(nèi)部空間的壓力不平衡，再加上氣體快速充氣，與腔體內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦產(chǎn)生一定熱量，然后又在短時(shí)間內(nèi)冷卻，造成測(cè)試氣體的熱脹冷縮，壓力也會(huì)收到影響，因此要平衡一段時(shí)間，待壓力穩(wěn)定后再進(jìn)行下一步的精確檢測(cè)；⑤DET 檢測(cè)過(guò)程，氣路上和平衡過(guò)程完全相同，此時(shí)差壓傳感器檢測(cè)差壓信號(hào)，得出單位時(shí)間內(nèi)差壓的變化，并通過(guò)內(nèi)部電路計(jì)算成泄漏率；⑥EXH 釋放過(guò)程，檢測(cè)完成后，電磁閥2 得電打開，釋放內(nèi)部的測(cè)試氣體，至此完成了一次氣密性檢測(cè)的完整過(guò)程。

4 動(dòng)鐵芯式燃?xì)獗壤y及其氣密性測(cè)試

圖2 是燃?xì)饪焖贌崴骷叭細(xì)獗趻鞝t中常用的一款動(dòng)鐵芯式燃?xì)獗壤y設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，由截止閥SV1、比例閥PCV、截止閥SV2 組合而成。其中，比例閥PCV 主要由閥塞組合、皮膜、比例閥線圈、動(dòng)鐵芯等部分組成。截止閥SV1 和截止閥SV2 分別分布在比例閥PCV 的前后兩側(cè)，截止閥SV1、SV2 是用來(lái)控制氣路通斷的作用，起到兩級(jí)密封截止的功能，PCV 比例閥起到調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁看笮〉墓δ堋?shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，比例閥組裝完成后需要對(duì)其進(jìn)行泄漏檢測(cè)，主要包括外部泄漏、截止閥SV1 泄漏、截止閥SV2 泄漏。

圖2 動(dòng)鐵芯式燃?xì)獗壤y結(jié)構(gòu)

抽取5 套比例閥樣品進(jìn)行了氣密性測(cè)試。測(cè)試條件為閥的額定電壓、額定電流，要求泄漏量不大于0.167 ml/min。測(cè)漏儀器的設(shè)置參數(shù)見表2，測(cè)試數(shù)據(jù)見表3。

表2 測(cè)漏儀設(shè)置參數(shù)

表3 氣密性測(cè)試數(shù)據(jù) ml/min

從以上的測(cè)試數(shù)據(jù)看出，1#、2#、4#產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)均合格，3#和5#比例閥的截止閥SV2 在進(jìn)行15 kPa 氣密性檢測(cè)時(shí)氣密性檢漏儀判定均為不合格。對(duì)3#和5#截止閥SV2 采用氣壓涂肥皂水的方法進(jìn)行泄漏源的查找，均未找到泄漏點(diǎn)。

5 原因分析及解決方案

由于測(cè)漏儀器檢測(cè)結(jié)果不合格，采用泄漏源查找的方法進(jìn)行漏源查找，又未找能到泄漏點(diǎn)，因此，進(jìn)一步對(duì)截止閥SV2 的氣密性測(cè)試過(guò)程進(jìn)行了分析，圖3 是在進(jìn)行截止閥SV2 氣密性測(cè)試時(shí)的狀態(tài)，其中截止閥SV1 得電打開，比例閥PCV 得電，SV2 關(guān)閉。

圖3 截止閥SV2 氣密性測(cè)試時(shí)狀態(tài)

比例閥PCV 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置，它具有穩(wěn)壓功能。當(dāng)進(jìn)口壓力不斷上升時(shí)，進(jìn)氣壓力作用在皮膜上的力不斷增加，導(dǎo)致閥口開度相應(yīng)減小，從而實(shí)現(xiàn)出口壓力的相對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)在進(jìn)行截止閥SV2 氣密性測(cè)試時(shí)，從進(jìn)氣口施加了一個(gè)15 kPa 的進(jìn)氣壓力，皮膜感知進(jìn)氣壓力進(jìn)而帶動(dòng)閥塞組合使得比例閥口關(guān)閉，此時(shí)比例閥已經(jīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，通過(guò)使用壓力計(jì)測(cè)量，比例閥充氣15 kPa 空氣壓后，作用于比例閥塞組件上的力約3 N，比例閥施加最大電流230 mA，所產(chǎn)生的最大推力約2 N。從測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，氣壓作用在閥塞組件上的力遠(yuǎn)大于比例閥通電所產(chǎn)生的電磁推力，因此在15 kPa 空氣壓作用下，通過(guò)給比例閥施加最大電流不能打開比例閥。比例閥閥塞組合將整個(gè)閥體分隔為閥塞組合前和閥塞組合后兩個(gè)部分，這兩部分的壓力在較短時(shí)間內(nèi)不能達(dá)到平衡一致，導(dǎo)致其間存在一定的壓差。氣密性測(cè)漏儀器在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于兩個(gè)部分的腔體間產(chǎn)生氣體流動(dòng)導(dǎo)致壓力降低，進(jìn)而使測(cè)漏儀檢測(cè)到相應(yīng)的壓降并將其轉(zhuǎn)換成泄漏量，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果為不合格。

經(jīng)過(guò)以上分析，在3#和5#比例閥的閥塞組合上增加一個(gè)導(dǎo)氣小孔，以改善充氣時(shí)閥塞組合前后兩個(gè)腔體壓力的快速平衡穩(wěn)定。圖4為增加導(dǎo)氣孔后的狀態(tài)，重新進(jìn)行截止閥SV2的氣密性測(cè)試驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果見表4。

圖4 增加導(dǎo)氣孔后狀態(tài)

表4 3#和5#比例閥改善后測(cè)試數(shù)據(jù) ml/min

6 結(jié)論

由上述分析可知，造成截止閥SV2 氣密性“假漏”現(xiàn)象的根本原因是由于截止閥SV2位于比例閥PCV 之后，在測(cè)試時(shí)SV2 氣密性時(shí)施加15 kPa 空氣壓后比例閥處于關(guān)閉狀態(tài)，即使比例閥通電也不能打開比例閥，比例閥塞組合將閥體分為兩部分腔體，這兩部分腔體內(nèi)的氣體壓力不能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡。在測(cè)漏儀檢測(cè)的過(guò)程中，兩部分腔體的壓力不斷平衡，進(jìn)而造成壓力降低，導(dǎo)致測(cè)漏儀判定不合格。解決方法是在比例閥閥塞上增加一個(gè)導(dǎo)氣小孔，使測(cè)試時(shí)兩部分腔體內(nèi)的壓力能夠快速達(dá)到平衡狀態(tài)，避免誤判現(xiàn)象的發(fā)生。