[发明专利]一种密封腔泄漏量动态测量装置及方法

权利要求书

1.一种密封腔泄漏量动态测量装置，其特征在于：包括密封腔(1)、活塞式平衡缸(2)、气源装置(3)和监控测量系统(4)；

所述密封腔(1)包括呈左右设置的第二密封腔(12)和第一密封腔(11)，且第一密封腔(11)的内部压力高于第二密封腔(12)的内部压力；第一密封腔(11)和第二密封腔(12)之间连接有泄漏通道(13)，泄漏通道(13)可开启或关闭；当泄漏通道(13)开启时，第一密封腔(11)内的介质经泄漏通道(13)向第二密封腔(12)流通；

所述活塞式平衡缸(2)包括轴线沿左右方向延伸的平衡缸腔体(21)，平衡缸腔体(21)的侧壁设有对活塞(22)进行限位的限位台阶，限位台阶具有朝左的台阶面；限位台阶的左侧为第一平衡腔(211)，限位台阶的右侧为第二平衡腔(212)，其中，第一平衡腔(211)与第一密封腔(11)通过短管(6)连通，第二平衡腔(212)通过管路(7)与气源装置(3)连接，气源装置(3)向第二平衡腔(212)输送带压气体；

所述第一平衡腔(211)内设有活塞(22)和活塞杆(24)，活塞(22)抵在台阶面上；活塞杆(24)水平设置在第一平衡腔(211)内，活塞杆(24)的一端与活塞(22)连接，另一端从第一平衡腔(211)左端穿出与端盖(25)连接，端盖(25)所在平面垂直于活塞杆(24)的轴线；活塞杆(24)与第一平衡腔(211)左端之间的间隙、活塞(22)与第一平衡腔(211)侧壁之间的间隙均设有O型密封圈组(23)；

所述监控测量系统(4)包括压力变送器组(42)、控制阀(43)、位移测量装置(44)和工控机(41)；压力变送器组(42)包括第一压力变送器(421)和第二压力变送器(422)，第一压力变送器(421)安装于短管(6)上，采集第一密封腔(11)和第一平衡腔(211)的实时压力；第二压力变送器(422)安装于管路(7)上，采集第二平衡腔(212)的实时压力；所述控制阀(43)安装于管路(7)上，实时调整第二密封腔(212)的气体压力；所述位移测量装置(44)包括数显千分表(441)和支架(442)，数显千分表(441)由支架(442)水平固定，数显千分表(441)的测头(5)与端盖(25)的中心始终接触；所述压力变送器组(42)、控制阀(43)、位移测量装置(44)分别与工控机(41)电连接，工控机(41)实时接收和处理压力变送器组(42)的压力信号和位移测量装置(44)的位移信号，输出对应信号并反馈调节控制阀(43)的开度。

2.如权利要求1所述的一种密封腔泄漏量动态测量装置，其特征在于：所述O型密封圈组(23)包括活塞密封圈组(231)和活塞杆密封圈组(232)，活塞密封圈组(231)、活塞杆密封圈组(232)均包括两个均匀布置的O型密封圈；所述活塞密封圈组(231)与活塞(22)过盈配合，所述活塞杆密封圈组(232)与活塞杆(24)过盈配合。

3.如权利要求1-2任一项所述的一种密封腔泄漏量动态测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在初始状态下，泄漏通道(13)为关闭状态，密封腔(1)为零泄漏状态，第一密封腔(11)、第一平衡腔(211)和短管(6)中充满试验介质一，第二密封腔(12)中充满试验介质二，第一密封腔(11)内部初始压力p_1i高于第二密封腔(12)内部初始压力p_2i；

S2，启动气源装置(3)，工控机(41)控制控制阀(43)全开，气体由气源装置(3)提供并经管路(7)充入第二平衡腔(212)，工控机(41)实时监测记录第一压力变送器(421)和第二压力变送器(422)的压力信号，当第一压力变送器(421)的压力p₃和第二压力变送器(422)的压力p₄均等于p_1i时，工控机(41)控制控制阀(43)关闭，活塞式平衡缸(2)两侧第一平衡腔(211)和第二平衡腔(212)处于压力平衡状态，此时将数显千分表(441)调零；

S3，开启泄漏通道(13)，开始密封腔(1)泄漏量的动态测量；受密封腔两侧初始压差影响，第一密封腔(11)内的试验介质一经泄漏通道(13)向第二密封腔(12)泄漏，第一密封腔(11)和第一平衡腔(211)的压力降低，活塞式平衡缸(2)的活塞(22)向左移动；工控机(41)监测到第一压力变送器(421)的压力p₃p_1i，反馈调节控制阀(43)的开度恢复供气，以实时调整第二平衡腔(212)的压力p₂，活塞式平衡缸(2)的活塞(22)继续向左移动，使第一压力变送器(421)的压力p₃快速恢复至p_1i，保证在测量泄漏量期间第一密封腔(11)和第一平衡腔(211)压力趋于平稳；测量时上述稳压过程不断循环进行，数显千分表(441)实时记录活塞(22)的位移S，并将位移数据传给工控机(41)；

S4，测量周期结束后，关闭泄漏通道(13)、气源装置(3)和控制阀(43)；已知活塞式平衡缸(2)的内径D和活塞杆(24)的外径d，根据所测活塞(22)实时位移S可得到任意测量时间段(t₁～t₂)内密封腔试验介质一的泄漏量Q，计算公式为：

若再次测量某时间段内密封腔的实时泄漏量，重复以上步骤即可。