维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 密封件的密封可靠性检测方法分析 丁晨旭赵燕平 闰爱淑（天津理工学院３００１９１） 摘要：针对密封件的密封可靠性检测，分析了若干种技术方法的优缺点。其中，差压检测法和激光光学检测法的 检测精度高、检测时间短、性价比合理、过程易于实现，是检测密封可靠性较好的方法，因此最具使用价值。 关键词：密封可靠性差压激光 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｓｅａｌｉｎｇ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅａｌｓ Ｄｉｎｇ Ｃｈｏｎｘｕ Ｚｈａｏ Ｙａｎｐｉｎｇ Ｙａｎ Ａｉｓｈｕ（Ｔ￣ａｎｊｉ．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉ￣ｊｍｇ ３００１９１） Ａｂｓ嘣：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅａＩｉＩ１ｇ ｒｅｈａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅａｌｓ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓ０盯ｌｅ ｋｉｎｄｓ ０ｆｄｅｔｃｅｔｉｎｇｔｃｅｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｏｆｔｈｅｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｔｃｅｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｖｅ ｓｈｏｒｔ ｄｅｔｅ‘如ｎｇ ｔｉｍｅ，ｈｉｓｈ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ／ｐｒｉｃｅ ｒａｔｉｏ．ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｅａｓｉｌｙ．Ｓｏ ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｇｏｏｄ ｕｓｅ ｖａｌｕｅ． Ｋ眄 ：ｓｅａＩ．晖ＲｅＩｉａｂｍｌｙ ｌ￣ｅｒｍｌｉａｌ Ｐｒ￣ｕｒｅ Ｌａｓｅｒ 在液压与气动系统中使用了材料各异的密封件， 变化。浸水检测法简单易行，投资很小，可以检测出 如橡胶密封件、橡塑密封件、柔性石墨密封件、旋转 ０．１Ｐａ·Ｌ／ｓ的微小泄漏并直接判定泄漏点的具体位置。 油封等。尽管密封件的结构形式多样，尺寸大小不 缺点是劳动强度大，单凭操作者的眼睛观察，有时受 但密封的可靠性却一直是保证连接系统正常工作 到吸附在被测物表面的气泡的干挠，有一定的误判 最为关键的核心问题之一。由于密封不可靠导至工作 率。同时，随着视疲劳的产生至使检测时间被人为拖 介质泄漏，从而造成系统无法正常工作，效率降低， 长，所以生产效率低，不适用于大批量检测。不过， 甚至引发恶性事故的工程实例早已屡见不鲜。因此， 应当指出浸水法可判定泄漏点的位置，这一点是后面 生产密封件的厂家以及科研单位都非常重视密封可靠 介绍的几种方法无法解决的。 性的检测工作。 ２压力法检测密封可靠性 造成密封件泄漏的因素大致上包括密封件的材 这一检测方法的原理是向待测腔内充人压缩空 料、形状、尺寸精度，与密封件相匹配的轴的材料、 气，待气压达到工作压力后切断气源并保压额定时 直径、尺寸精度、表面粗糙度、偏心度、运动方式、 间。如果密封件有漏点，则腔内的气压将逐渐降低， 运动速度、以及工作介质的种类和温度等…。为了确 在额定的检测时间内压力传感器连续不断地将压力值 保密封件的密封可靠性，多年来先后开发了多种密封 转换为模拟量并送至二次仪表与额定值比较后进行位 检测技术。各种检测方法的共同点是使待测密封件与 式控制。 相匹配的轴构成一个密封腔，腔内的容积已知。同 压力法检测密封可靠性的缺点是检测精度低，检 时，轴的直径、尺寸精度、表面粗糙度、形状精度都 测时间较长。当检测气体的工作压力定为０．２ＭＰａ时， 必须完全符合要求。这样才能排除在检测过程中因为 考虑到仪表的最佳工作区域与其满度值的关系，显然 轴的原因而引起的泄漏。也就是说，如果检测过程发 应选用满度值为０．２５ＭＰａ的压力传感器及二次仪表。 生检测介质的泄漏，可以认为是密封件本身的因素引 如果传感器及二次仪表的精度为０．５级，则检测误差 起的。 △计算如下： 密封的可靠性是指连接系统在所要求的工作时间 △＝±０．２５ Ｘ ０．５％ＭＰａ 内保持有效密封，使泄漏率低于所规定的指标泄漏率 ＝±１．２５ Ｘ １０３Ｐａ （１） 的能力。为此，各种检测方法都要求给出额定检测时 只有当泄漏量积累到较大程度，压力损失△Ｐ≥１ 间和额定泄漏率。在线检测要求额定检测时间很短， Ｘ １０４ｐａ数量级时才能被精确测出。这就意味着需设 额定泄漏率很小。因此，对各种检测方法的共同要求 定较长的额定检测时间。但对于大批量的在线逐件检 是检测精度必须高、操作简单、过程易于实现，这样 测是很难被接受的。事实上，当额定检测时间较短 才能将检测设备配置于生产线上，以满足大批量生产 时，微小的泄漏将无法被测出。如果生产过程不允许 的需要。 有效地延长检测时间，则可能出现误判。目前，还有 １浸水检测密封可靠性 厂家采用这一检测方法。不过，压力法将会逐渐被淘 浸水检测法就是在待测腔内充人压缩空气后浸入 汰出生产过程。 水中并保持一段时间，寻找是否有泄漏产生的上浮气 ３差压法检测密封可靠性 泡。当然也可在加压管路上安装压力表，观察压力的 与压力法一样，差压法也是采用压缩空气作为检 船 《润滑与密封》 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 测气体，所以生产过程易于实现。差压法中引入一个 无泄漏、在检测过程中保持等容等压的对比腔，其容 积与待测腔完全相同。在检测的初始阶段，两腔内的 气压，也就是工作压力完全一致。同时，气路的设计 和布置上也完全对称，所以可以抵消一部分容积效 应。检测过程中差压传感器不断监测两腔之间的压力 变化。如果密封件有漏点，气体泄漏引起待测腔的气 压下降，则待测腔与对比腔之间随即产生压力差△Ｐ。 压差值△Ｐ转换成电信号后，一路经Ａ／Ｄ双积分模数 转换、译码、驱动ＬＥＤ组成的ＤＶＭ进行数字显示。 另一路与电位器额定值比较，在额定检测时间内如果 测试气体的浓度将逐渐升高。在激光光束入射方向以 外，散射光的强度、频移及其角度依赖性都与测试气 体的浓度有关。借助于检测散射光强度，频移及散射 角度等表征参数，将其转换成模拟量并输入控制器内 进行计算即可确定容器内测试气体的浓度，从而计算 出泄漏率并确定密封件的密封性能合格与否。这种散 射技术又称动态光散射，准弹性光散射。 从理论上讲，激光密封检测可以在大气压力下进 行。但为了使待测腔周围的测试气体的浓度不受泄漏 点位置的影响，最好将容器内抽成真空。这样可以保 证泄漏气体在容器内快速均匀扩散。真空度一般达到 二路信号一致时，比较器输出状态进行翻转，其输出 ｌｋＰａ即可。这是很容易达到的。基于激光光束的动态 电平经放大，驱动继电器动作，实现位式控制。此时 光散射检测系统的灵敏度很高，可以检测到ｌＯ 即可认定密封件的合格与否。 Ｐａ·Ｌ／ｓ的泄漏率。２０世纪８ｏ年代以后，我国的一些 差压检测法的实质是检测待测腔泄漏后与对比腔 高等院校和科研单位相继开展了激光的民用研究，如 之间的压差△Ｐ是否在额定时间内达到额定值。压差 用于监测大气环境及颗粒悬浮物的浓度。２０世纪９０ △Ｐ是泄漏气体体积ＡＶ的函数。ＡＶ很小时，Ａｐ也 年代，这一新兴的检测技术进一步被汽车工业采用。 很小，也就是传感器的满度值可以选得很小。为了与 用于检测轿车主制动缸、轿车发动机以及汽油泵和散 上述的压力法进行比较，我们同样可以设定压缩空气 热器的密封性能。 的工作压力为０．２ＭＰａ，传感器的精度等级仍选０．５ 激光密封检测系统中使用的测试气体可污染大 级，满度值选０．２５ＫＰａ，则检测误差△计算如下： 气，在使用过程中必须有效地回收，不可放空。回收 Ａ：±０．２５×０．５％ｋＰａ · 装置不会构成技术上的难点。系统的一次性投资比差 ：±１．２５×ｌＯＰｌａ （１） 压法检测装置高，但更为精确灵敏的检测效果在经济 由（２）式可知，泄漏导致的压差值△Ｐ≥１× 上可以很快得到补偿，所以，其综合经济技术比是合 １０２Ｐａ数量级时即可被精确测出。（２）式与（１）式相 理的，这一检测方法是极具使用价值的。 比，结论是差压法的检测精度比压力法高两个数量 ５寻找漏点 级。由于检测灵敏度的提高，检测起作用的有效时间 除第一种浸水检测法外，其它几种方法无法直接 可大为缩短。同时，整个检测设备可用为数不多的一 确定泄漏点的位置。如果密封件本身属于廉价大批生 般气动元件和塑料软管构成，造价低廉，性价比合 产的产品，经检测不合格后可作为废品处理。但如果 理。控制部分可采用多种方案。事实上，在我国的密 密封件的价格昂贵，不能判废，或须分析模具存在的 封件生产厂家已广泛使用这一检测方法对各种密封件 问题，以进行修复则必须寻找泄漏点。寻找泄漏点有 的密封可靠性进行在线检测。其控制部分则可选用 以下几种可选择的方案：将待测腔内充入压缩空气后 ＳＴＤ工业总线，ＰＩＥ可编程控制器或者硬线逻辑电 浸入水中或涂上皂液，寻找气泡，从而确定泄漏点的 路，其使用效果都很好。 位置；或用抽吸气体的毛细管探头放置在可能的泄漏 由于上述的优点，差压法用于检测密封件的密封 点附近，将吸入的泄漏气体导入氦质谱仪或激光密封 性能是可靠的，有效的。 检测系统进行确认；或使用超声波测漏仪进行寻找； ４激光系统检测密封可靠性 或采用特殊的荧光介质及采用激光束照射扫描被测 这是一种采用激光光束检 物，泄漏的荧光介质遇到激光光束就会照亮泄漏点。 测测试气体的光学方法。在光 ６结语 学检测系统中常用六氟化硫作 浸水法检测密封可靠性不适合大批量检测，但方 为测试气体，并采用二氧化碳 法简单易行，在确定泄漏点位置时直接而有效。差压 激光器产生激光光束。其工作 图ｌ激光密封检测系 法与激光光学检测系统的检测精度高，误判率小，性 原理如图１所示。 统原理框图 价比合理，过程易于实现，重现率高，可以为我国的 测试原理如下：将一定压力的测试气体充入待测 密封件生产提供可靠的技术保障。 腔，用待测密封件将待测腔密封后装入一个容器内。 参考文献 二氧化碳激光器发出的激光光束透过容器的窗口射入 ［１］邓昆等，橡胶密封圈渗漏的探讨，润滑与密封。１９９８（３）： 容器。当密封件有漏点，待测腔产生泄漏时，容器内 ７０ ２ＯＯ３年第２期
