[发明专利]一种碳纤维气瓶气密性自动测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种碳纤维气瓶气密性自动测试装置，其特征在于：包括控制柜（49）、气密性测试装置和供气装置，所述气密性测试装置为柜式气密性测试装置（48）或地槽式气密性测试装置（51）；

所述控制柜（49）包括控制柜柜体（39）和设置在控制柜柜体（39）内下部的控制计算机（40），以及设置在控制柜柜体（39）内上部且用于显示控制界面的第一显示器（41）和用于显示测试结果界面的第二显示器（42）；所述第一显示器（41）和第二显示器（42）均与控制计算机（40）连接，所述第一显示器（41）和第二显示器（42）均外露在控制柜柜体（39）的外表面上；

所述柜式气密性测试装置（48）包括测试柜柜体（25）和设置在测试柜柜体（25）内下部的柜内水槽（37），以及设置在测试柜柜体（25）内上部的气瓶安装升降机构和柜式气密性测试控制器（33），所述测试柜柜体（25）的顶壁上设置有柜顶监控摄像头（38），所述测试柜柜体（25）上部转动连接有正对所述气瓶安装升降机构设置的气瓶安装柜门（47）；所述气瓶安装升降机构包括水平设置的气瓶安装杆（26）以及竖直设置的左气缸（27）和右气缸（28），所述左气缸（27）的底座固定连接在测试柜柜体（25）顶壁左侧，所述右气缸（28）的底座固定连接在测试柜柜体（25）顶壁右侧，所述气瓶安装杆（26）与左气缸（27）的活塞杆底部和右气缸（28）的活塞杆底部固定连接，所述气瓶安装杆（26）上安装有多个用于连接待测气瓶（50）的第一快速接头（29），所述待测气瓶（50）为瓶口上装有瓶阀的碳纤维气瓶；所述柜式气密性测试控制器（33）的输入端接有柜式气缸升降选择按钮（16），所述柜式气密性测试控制器（33）的输出端接有柜式故障报警指示灯（44），所述柜式气缸升降选择按钮（16）和柜式故障报警指示灯（44）均外露在测试柜柜体（25）上部外壁上；所述柜式气密性测试控制器（33）和柜顶监控摄像头（38）均与控制计算机（40）连接，所述测试柜柜体（25）侧壁上还设置有用于连接柜式气密性测试控制器（33）与控制计算机（40）的第一通信接口（45）和用于连接柜顶监控摄像头（38）与控制计算机（40）的第二通信接口（46）；

所述地槽式气密性测试装置（51）包括开挖成型的地下水槽（52）和支立在地下水槽（52）上方的竖向支撑架（53），以及安装在竖向支撑架（53）上的控制盒（56）和对多个待测气瓶（50）同步进行吊装的气瓶吊装架，所述控制盒（56）内设置有地槽式气密性测试控制电路，所述气瓶吊装架的数量为两个且二者均安装在竖向支撑架（53）上；所述地下水槽（52）内侧底部装有多个水下监控摄像头（54），所述地下水槽（52）上方装有多个上部监控摄像头（55），多个所述水下监控摄像头（54）和多个所述上部监控摄像头（55）均与控制计算机（40）相接；所述竖向支撑架（53）包括矩形框架（53-1）和四个分别支撑于矩形框架（53-1）四个顶角下方的竖向立柱（53-2），所述矩形框架（53-1）呈水平布设且其位于地下水槽（52）正上方，所述矩形框架（53-1）上安装有两个分别带动两个所述气瓶吊装架进行水平前后移动的横向行走架（59），两个所述横向行走架（59）的结构相同且二者分别安装在矩形框架（53-1）的左右两侧，两个所述气瓶吊装架的结构相同且分别安装在两个横向行走架（59）上；每个所述横向行走架（59）均包括一个能在水平面上进行前后移动的横移座（59-1）、左右两个均安装在矩形框架（53-1）上的横移导向杆（59-2）和一个带动横移座（59-1）沿两个所述横移导向杆（59-2）进行前后移动的横移驱动气缸（59-3），所述横移驱动气缸（59-3）与两个所述横移导向杆（59-2）均布设在同一水平面上且三者呈平行布设，两个所述横移导向杆（59-2）的前后两端均安装在矩形框架（53-1）上且二者对称布设在横移驱动气缸（59-3）的左右两侧；所述横移座（59-1）呈水平布设且其安装在两个所述横移导向杆（59-2）上，所述横移座（59-1）上开有两个分别供两个所述横移导向杆（59-2）安装的安装孔；每个所述气瓶吊装架均包括一个气瓶安装架（57）和一个在竖直方向上对气瓶安装架（57）进行上下提升的竖向提升架（58），所述气瓶安装架（57）呈水平布设且其安装在竖向提升架（58）底部；所述气瓶安装架（57）包括水平支架（57-1）和多个分别用于连接多个所述待测气瓶（50）上所装瓶阀的第二快速接头（57-2），多个所述第二快速接头（57-2）均位于同一水平面上且其均安装在水平支架（57-1）底部，多个所述待测气瓶（50）均吊装于气瓶安装架（57）下方且其上所装瓶阀分别安装在多个所述第二快速接头（57-2）上；所述竖向提升架（58）包括水平托板（58-1）、多根均安装在水平托板（58-1）上方的竖向连接杆（58-2）和一个安装在水平托板（58-1）中部上方的提升气缸（58-3），多根所述竖向连接杆（58-2）的底端均固定在水平托板（58-1）上且其上端均固定在横移座（59-1）上；所述水平托板（58-1）位于横移座（59-1）的正下方；所述提升气缸（58-3）呈竖直向布设且其气缸缸体固定在横移座（59-1）与水平托板（58-1）之间，所述提升气缸（58-3）的活塞杆伸出至水平托板（58-1）下方，所述水平支架（57-1）固定在提升气缸（58-3）的活塞杆底端；所述地槽式气密性测试控制电路包括地槽式气密性测试控制器（60），所述地槽式气密性测试控制器（60）的输入端接有横移气缸移动控制按钮（61）和提升气缸升降选择按钮（62），所述地槽式气密性测试控制器（60）的输出端接有地槽式故障报警指示灯（63），所述横移气缸移动控制按钮（61）、提升气缸升降选择按钮（62）和地槽式故障报警指示灯（63）均外露在控制盒（56）的外壁上；所述地槽式气密性测试控制器（60）、水下监控摄像头（54）和上部监控摄像头（55）均与控制计算机（40）连接；

所述供气装置包括气缸驱动气路和气瓶充泄压气路，所述气缸驱动气路为柜式气缸驱动气路或地槽式气缸驱动气路，所述柜式气缸驱动气路包括第一电磁阀（6）、与第一气源（1）连接的柜式气缸总进气管（7）和与柜式气缸总进气管（7）连接的两根柜式气缸分进气管（8），所述柜式气缸总进气管（7）上设置有第一过滤器（2）、第一减压阀（3）、第一油雾器（4）和第一压力表（5），所述第一电磁阀（6）的进气口与柜式气缸总进气管（7）连接，两根柜式气缸分进气管（8）分别与第一电磁阀（6）的两个出气口连接，所述左气缸（27）和右气缸（28）分别与两根柜式气缸分进气管（8）连接；所述地槽式气缸驱动气路包括与第一气源（1）连接的地槽式气缸总进气管（75）以及与地槽式气缸总进气管（75）连接的地槽式横移气缸分进气管（76）和地槽式提升气缸分进气管（77），所述地槽式气缸总进气管（75）上设置有第三过滤器（78）、第四减压阀（79）、第三油雾器（80）和第三压力表（81），所述地槽式横移气缸分进气管（76）上设置有第四电磁阀（82），所述地槽式提升气缸分进气管（77）上设置有第五电磁阀（83），所述横移驱动气缸（59-3）与地槽式横移气缸分进气管（76）连接，所述提升气缸（58-3）与地槽式提升气缸分进气管（77）连接；所述气瓶充泄压气路包括与第二气源（9）连接的充泄压气管（15）、与第一气源（1）连接的气动阀总进气管（21）和与气动阀总进气管（21）连接的两根气动阀分进气管（22），所述充泄压气管（15）上设置有进气压力表（10）、第二减压阀（11）、测试压力表（12）、气动截止阀（13）和气动泄压阀（14），连接气动泄压阀（14）后的一段充泄压气管（15）上连接有压力传感器（43）；所述气瓶安装杆（26）中空设置且与连接气动泄压阀（14）后的一段充泄压气管（15）连接，多个所述第二快速接头（57-2）均通过快速接头气管与连接气动泄压阀（14）后的一段充泄压气管（15）连接，所述气动阀总进气管（21）上设置有第二过滤器（17）、第三减压阀（18）、第二油雾器（19）和第二压力表（20），所述气动截止阀（13）和气动泄压阀（14）分别与两根气动阀分进气管（22）连接，连接气动截止阀（13）的气动阀分进气管（22）上连接有第二电磁阀（23），连接气动泄压阀（14）的气动阀分进气管（22）上连接有第三电磁阀（24）；所述压力传感器（43）与柜式气密性测试控制器（33）或地槽式气密性测试控制器（60）的输入端连接，所述第一电磁阀（6）与柜式气密性测试控制器（33）的输出端连接，所述第四电磁阀（82）和第五电磁阀（83）均与地槽式气密性测试控制器（60）的输出端连接，所述第二电磁阀（23）和第三电磁阀（24）均与柜式气密性测试控制器（33）或地槽式气密性测试控制器（60）的输出端连接；

所述柜式气密性测试控制器（33）的输入端接有柜式手动自动选择按钮（30），所述柜式手动自动选择按钮（30）外露在测试柜柜体（25）上部外壁上；所述地槽式气密性测试控制器（60）的输入端接有地槽式手动自动选择按钮（64），所述地槽式手动自动选择按钮（64）外露在控制盒（56）的外壁上；

所述测试柜柜体（25）的内壁上设置有用于对左气缸（27）的活塞杆和右气缸（28）的活塞杆上升到极限位置进行检测限位的柜式上升限位开关（31），以及用于对左气缸（27）的活塞杆和右气缸（28）的活塞杆下降到极限位置进行检测限位的柜式下降限位开关（32），所述柜式上升限位开关（31）和柜式下降限位开关（32）均与柜式气密性测试控制器（33）的输入端连接；所述矩形框架（53-1）上设置有用于对横移驱动气缸（59-3）的活塞杆向前运动到极限位置进行检测限位的前限位开关（65）和用于对横移驱动气缸（59-3）的活塞杆向后运动到极限位置进行检测限位的后限位开关（66），所述竖向立柱（53-2）上设置有用于对提升气缸（58-3）活塞杆上升到极限位置进行检测限位的地槽式上升限位开关（67）和用于对提升气缸（58-3）活塞杆下降到极限位置进行检测限位的地槽式下降限位开关（68），所述前限位开关（65）、后限位开关（66）、地槽式上升限位开关（67）和地槽式下降限位开关（68）均与地槽式气密性测试控制器（60）的输入端连接；

所述竖向提升架（58）还包括两个对称布设在提升气缸（58-3）左右两侧的竖向导向杆，两个所述竖向导向杆的结构相同；每个所述竖向导向杆均包括一个固定在水平托板（58-1）上方的竖向导向套（58-4）和一个能在竖向导向套（58-4）内进行上下移动的内杆（58-5），所述内杆（58-5）由下至上同轴套装在竖向导向套（58-4）内，所述内杆（58-5）位于水平支架（57-1）上方且其底端固定安装在水平支架（57-1）上；所述水平托板（58-1）为矩形托板，所述竖向连接杆（58-2）的数量为四根，四根所述竖向连接杆（58-2）分别位于水平托板（58-1）的四个顶角上方；所述竖向支撑架（53）还包括位于矩形框架（53-1）正下方的加固框架（53-3），所述加固框架（53-3）为矩形且其呈水平布设，所述加固框架（53-3）固定在四个所述竖向立柱（53-2）的中上部之间；

所述柜式气密性测试控制器（33）和地槽式气密性测试控制器（60）均为可编程逻辑控制器；

利用所述柜式气密性测试装置对碳纤维气瓶气密性进行自动测试的方法，包括以下步骤：

步骤一、调节第二减压阀（11），直到测试压力表（12）显示的气压为测试所需气压，所述测试所需气压为1MPa～30MPa；

步骤二、将待测气瓶（50）连接在第一快速接头（29）上；

步骤三、操作柜式手动自动选择按钮（30）选择自动测试模式或手动测试模式；

步骤四、进行待测气瓶（50）的气密性测试，具体过程为：

当选择自动测试模式时，柜式气密性测试控制器（33）先控制第二电磁阀（23）打开，气动截止阀（13）接通，给待测气瓶（50）充气，稳压2s～5s后，柜式气密性测试控制器（33）再控制第一电磁阀（6）接通，左气缸（27）的活塞杆和右气缸（28）的活塞杆伸出并带动待测气瓶（50）下降，直到柜式气密性测试控制器（33）接收到柜式下降限位开关（32）检测到左气缸（27）的活塞杆和右气缸（28）的活塞杆下降到极限位置的信号后停止下降，所述柜顶监控摄像头（38）采集柜内水槽（37）中待测气瓶（50）的图像并传输给控制计算机（40），控制计算机（40）上控制第二显示器（42）对测试画面进行显示，工作人员观察显示在测试画面上淹没在水中的待测气瓶（50），当测试气瓶（50）产生冒泡现象时，判断为测试气瓶（50）气密性不合格，检测完成后，柜式气密性测试控制器（33）再控制第一电磁阀（6）换向，左气缸（27）的活塞杆和右气缸（28）的活塞杆缩回并带动待测气瓶（50）上升，直到柜式气密性测试控制器（33）接收到柜式上升限位开关（31）检测到左气缸（27）的活塞杆和右气缸（28）的活塞杆上升到极限位置的信号后停止上升，此时待测气瓶（50）上升到了初始位置，柜式气密性测试控制器（33）再控制第三电磁阀（24）打开，气动泄压阀（14）接通，进行泄压；

当选择手动测试模式时，先打开气动截止阀（13），给待测气瓶（50）充气，稳压2s～5s后，再操作柜式气缸升降选择按钮（16）选择气缸下降，左气缸（27）的活塞杆和右气缸（28）的活塞杆带动待测气瓶（50）下降，直到待测气瓶（50）被柜内水槽（37）中的水淹没后停止下降，所述柜顶监控摄像头（38）采集柜内水槽（37）中待测气瓶（50）的图像并传输给控制计算机（40），控制计算机（40）上控制第二显示器（42）对测试画面进行显示，工作人员观察显示在测试画面上淹没在水中的待测气瓶（50），当测试气瓶（50）产生冒泡现象时，判断为测试气瓶（50）气密性不合格，检测完成后，操作柜式气缸升降选择按钮（16）选择气缸上升，使待测气瓶（50）上升到初始位置，并打开气动泄压阀（14）进行泄压；

待测气瓶（50）的气密性测试过程中，压力传感器（43）对充泄压气管（15）中的空气压力进行实时检测并将检测到的信号输出给柜式气密性测试控制器（33），柜式气密性测试控制器（33）将其接收到的充泄压气管（15）中的空气压力与预设的报警压力阈值相比对，当充泄压气管（15）中的空气压力小于预设的报警压力阈值时，说明发生了泄漏，柜式气密性测试控制器（33）控制柜式故障报警指示灯（43）点亮指示；

利用所述地槽式气密性测试装置对碳纤维气瓶气密性进行自动测试的方法，包括以下步骤：

步骤Ⅰ、调节第二减压阀（11），直到测试压力表（12）显示的气压为测试所需气压，所述测试所需气压为1MPa～30MPa；

步骤Ⅱ、将待测气瓶（50）连接在第二快速接头（57-2）上；

步骤Ⅲ、操作地槽式手动自动选择按钮（64）选择自动测试模式或手动测试模式；

步骤Ⅳ、进行待测气瓶（50）的气密性测试，具体过程为：

当选择自动测试模式时，地槽式气密性测试控制器（60）控制第二电磁阀（23）打开，气动截止阀（13）接通，给待测气瓶（50）充气，稳压2s～5s后，地槽式气密性测试控制器（60）先控制第四电磁阀（82）接通，使横移驱动气缸（59-3）的活塞杆带动待测气瓶（50）横移到地下水槽（52）的中间位置处正上方，地槽式气密性测试控制器（60）再控制第五电磁阀（83）接通，提升气缸（58-3）的活塞杆伸出并带动待测气瓶（50）下降，直到地槽式气密性测试控制器（60）接收到地槽式下降限位开关（68）检测到提升气缸（58-3）的活塞杆下降到极限位置的信号后停止下降，所述水下监控摄像头（54）和上部监控摄像头（55）采集地下水槽（52）内待测气瓶（50）的图像并传输给控制计算机（40），控制计算机（40）上控制第二显示器（42）对测试画面进行显示，工作人员观察显示在测试画面上淹没在水中的待测气瓶（50），当待测气瓶（50）产生冒泡现象时，判断为测试气瓶（50）气密性不合格，检测完成后，地槽式气密性测试控制器（60）再控制第五电磁阀（83）换向，提升气缸（58-3）的活塞杆缩回并带动待测气瓶（50）上升，直到地槽式气密性测试控制器（60）接收到地槽式上升限位开关（67）检测到提升气缸（58-3）的活塞杆上升到极限位置的信号后停止上升，此时待测气瓶（50）上升到了初始位置，地槽式气密性测试控制器（60）再控制第三电磁阀（24）打开，气动泄压阀（14）接通，进行泄压；

当选择手动测试模式时，打开气动截止阀（13），给待测气瓶（50）充气，稳压2s～5s后，先操作横移气缸移动控制按钮（61），使横移驱动气缸（59-3）的活塞杆带动待测气瓶（50）横移到地下水槽（52）的中间位置处正上方，再操作提升气缸升降选择按钮（62）选择气缸下降，提升气缸（58-3）的活塞杆带动待测气瓶（50）下降，直到待测气瓶（50）被地下水槽（52）中的水淹没后停止下降，所述水下监控摄像头（54）和上部监控摄像头（55）采集地下水槽（52）中待测气瓶（50）的图像并传输给控制计算机（40），控制计算机（40）上控制第二显示器（42）对测试画面进行显示，工作人员观察显示在测试画面上淹没在水中的待测气瓶（50），当测试气瓶（50）产生冒泡现象时，判断为测试气瓶（50）气密性不合格，检测完成后，操作提升气缸升降选择按钮（62）选择气缸上升，使待测气瓶（50）上升到初始位置，并打开气动泄压阀（14）进行泄压；

待测气瓶（50）的气密性测试过程中，压力传感器（43）对充泄压气管（15）中的空气压力进行实时检测并将检测到的信号输出给地槽式气密性测试控制器（60），地槽式气密性测试控制器（60）将其接收到的充泄压气管（15）中的空气压力与预设的报警压力阈值相比对，当充泄压气管（15）中的空气压力小于预设的报警压力阈值时，说明发生了泄漏，地槽式气密性测试控制器（60）控制地槽式故障报警指示灯（63）点亮指示。