气密封性测量装置

摘要：借助外壳防护的通信设备大都按照IP65防护等级的标准设计，IP65要求设备外壳的防护性能力可达到尘密和防喷水等级，是国标(GB4 208—2008／IEC60529：2001)外壳防护等级中的一个分级。外壳的防护性能测量在生产领域中十分重要。然而由于各种原因，防喷水等级试验，即防水试验，难以在规模性生产领域推广应用。气密封性测量装置正是针对这一需求开发的工具，该装置通过气密封性测量方法精确探测产品的各个密封环节，定性定量反映出密封问题所在，其工作性能稳定、操作简便安全、制造成本低廉，经与生产线同步运行用后证明，凡是通过该装置测试合格的产品，再用IP65防护等级的试验方法试验，所有产品全部合格。可以确定，该装置的测试标准可以等同于IP65的防护等级要求。在规模性生产领域，用气密封性测量方法可以安全替代标准中的防水试验方法。
关键词：IP65防护等级；防水试验方法；气密封性测量方法；气密封性测量装置

0 引言
    户外通信设备有很高的密封性要求。由于产品大多安装在建筑物或铁塔顶端，风吹日晒雨淋是常态运行环境，产品漏水或浸泡常常是导致设备损坏的重要原因。为了检验产品密封体结构的装配工艺质量，在现有技术中，通常采用IP65防护等级中喷水的方法来判定其密封性好坏，将作为探测源的水泵工作压力调至规定值，借助高压水枪，将水直接喷射到产品外壳的表面，在规定时间内，通过水对密封体的冲击，探测密封体具有的抗水渗透能力。做完喷水操作后，必须打开被测产品的密封体结构，查看密封体内部是否进水，然而，这样的操作，除了使用场地大、效率低、执行成本高的缺陷以外，不可避免地将引发以下问题：其一，被打开的密封体结构必须作第二次复原装配，这是一系列的手工装配，而且不能再做密封性质量检验，只能靠人的感觉来保证，产品最终的防水能力至少在理论上未能被定性地反映出来，出现故障的潜在风险永远是存在的；其二，如果发生不合格事件，水会直接流入密封体内部，伤害一些怕水的材料，损失在所难免。为此，设法用气密性测量替代防水试验，则可避免上述诸多问题。

1 防水测量应用实例
    (1)防水试验的生产现场
    (2)防水试验后出现外壳进水。防水试验合格的外壳不能100％保证在总装后同样会合格。
    (3)防水试验合格的外壳装成产品后出现进水，进水点较难确定，已经造成材料损坏。

2 气密封性测量装置
    本文的目的就是设计一种气密封性测量装置，可以用于对户外通信设备进行气密性测量，判定其密封性能。
    本气密封性测量装置，包括由气泵、调压阀、充气流量控制器和与被测件进气口连接的测试气管组成的充气结构；由电源、测试开关和延时继电器组成的控制结构。其特征在于，充气结构中有管道依次串接气泵、调压阀、充气流量控制器和测试气管；控制结构中电源的供电线路接至测试开关和延时继电器；测试开关的控制电路接至充气流量控制器和延时继电器，延时继电器的控制信号电路接至充气流量控制器。
    为了有效控制气流量使充气过程平稳，对气流量实施分等控制，所述的充气流量控制器可以由一个充气大流量控制器和一个充气小流量控制器串接构成，充气小流量控制器与所述的测试气管连接；所述的测试开关的控制电路接至充气小流量控制器的一个接口，所述的延时继电器的控制信号电路接至充气小流量控制器的另一个接口。
    为了在测量结束后能够平稳放气，采取的措施是：由充气流量控制器分出一路与测试气管并联的排气管道依次串接一个排气小流量控制器和一个排气大流量控制器，排气大流量控制器有通至大气的排气口，所述的测试开关的控制电路有一路接至排气小流量控制器。
    为了在测量过程中控制充气时间和闭气时间，所述的延时继电器由充气延时继电器和闭气延时继电器两部分组成，其中充气延时继电器与所述的充气流量控制器和所述的测试开关由所述的控制信号电路和控制电路连接；闭气延时继电器有两个输入接口分别与充气延时继电器和测试开关连接，还有一个输出接口连接一个蜂鸣器，所述电源有一路输出接至蜂鸣器。
    所述的调压阀和充气流量控制器配有气压表，从两个气压表的读数判断被测产品是否漏气。
    本测量装置采用气密性能测量来判断被测产品的密封性，可以克服现有技术用防水测量判断密封性的缺点，升压流量大小、时间长短精确可控可调，能简便快速地探测出密封结构的各个薄弱环节，为优化产品设计、改善密封体结构提供技术数据的支持。

3 具体实施方式
    下面结合本测量装置实施例及其附图作进一步说明。附图所示的气密封性测量装置，包括充气结构和控制结构，充气结构由气泵1、调压阀3、充气流量控制器和与被测件进气口(图中未示)连接的测试气管17组成；控制结构由电源12、测试开关13和延时继电器14、15组成。充气结构中有管道依次串接气泵1、调压阀3、充气流量控制器7、8和测试气管17，其中为了减轻气体的噪声和净化气体，可以在调压阀3两侧的管道中设置消音器2和油水分离器5。控制结构中电源12的供电线路34、33、32接至测试开关13和延时继电器14、15；测试开关13的控制电路46、44、43接至充气流量控制器和延时继电器14、15，延时继电器的控制信号电路45接至充气流量控制器。
    为了有效控制气流量使充气过程平稳，对气流量实施分等控制，充气流量控制器可以由一个充气大流量控制器7和一个充气小流量控制器8串接构成。充气大流量控制器7对大于5L／min的流量实行控制，充气小流量控制器8对小于3L／min的流量实行控制并与测试气管17连接。测试开关13的控制电路46接至充气小流量控制器8的一个接口，延时继电器的控制信号电路45接至充气小流量控制器8的另一个接口。
    为了在测量过程中控制充气时间和闭气时间，延时继电器由充气延时继电器14和闭气延时继电器15两部分组成，其中充气延时继电器14与充气小流量控制器8和测试开关13由控制信号电路45和控制电路44连接；闭气延时继电器15有两个输入接口分别与充气延时继电器14和测试开关13用控制信号电路42和控制电路43连接，还有一个输出接口用控制信号电路41连接一个蜂鸣器16，电源12由一路供电线路31接至蜂鸣器。
    为了在测量结束后能够平稳放气，采取的措施是：在充气小流量控制器8的后端分出一路与测试气管17并联的排气管道依次串接一个排气小流量控制器10和一个排气大流量控制器11，排气大流量控制器11由通至大气的排气口通向大气，测试开关13由一路控制电路47接至排气小流量控制器10。
    调压阀3和充气流量控制器配有气压表4和9，从两个气压表4和9的读数可判断被测产品是否漏气。
    在调压阀3后端可以设置一个气流分路器6，除了把测试气体引入上述充气管路外，还可以分别引入其他的充气管路进行多管路充气测试，其他的充气管路和本实用新型的结构一样，只是少了气流分路器6前端的结构。

    本测量装置操作流程是：按不同产品的密封要求，将本装置预先设置好时间、流量等控制参数，人工将测试气管17连接到被测产品设有的输入口，人工打开装置的测试开关13。此时，测试开关13通过控制电路47关闭排气小流量控制器10，通过控制电路46开启充气小流量控制器8并通过控制电路44使充气延时继电器14开始计时，装置进入充气阶段。测试气体由气泵1依次经过消音器2、调压阀3、气流分路器6、充气大流量控制器7、充气小流量控制器8、测试气管17进入被测产品。充气时间结束，充气延时继电器14通过控制信号电路45关闭充气小流量控制器8切断输气，装置进入压力维持阶段，同时，通过控制信号电路42启动闭气延时继电器15计时。压力维持时间结束，闭气延时继电器15通过控制信号电路41启动蜂鸣器16报警。人工查看装置测试结果后关闭测试开关13，测试开关13通过控制电路47开启排气小流量控制器10，被测产品内的测试气体泄压，由排气小流量控制器10、排气大流量控制器11排入大气，人工拔出气管，测试结束。

4 气密封性测量装置的应用实例
4．1 气密封性测量装置实物图

4．2 气密性测量装置在线实际工作状态
    如图，用气密性测量方法测试新一代移动通信TD-SCDMA产品的连接结构。

4．3 用气密性测量方法查出外壳密封不良的部位
    由气泡可知漏气的具体部位，由此判断潜在的漏水部位。
4．4 将设备从水池中取出，检查出产品具体的缺陷
    密封材料有质量问题。

    如果未检查出材料缺陷，可进一步推断人工装配是否有质量问题。

5 气密封性测量方法的发展前景
    2008年，本公司试验性地采用了这种新的气密封性的测量方法，气密封性的测量装置在TD-SCDMA生产线上投入了使用，实际参与批量性后，完成了两千个RRU和SWIPA模块的防水性测试，设备工作稳定可靠，测试人员和研发人员反映良好。两年来，在用户的故障信息反馈中，均没有发生关于产品漏水方面事件的投诉。
    目前的气密封性测量方法还会随着产品需求的变化不断改进，也可以采用负气压的测量方法，这种测量方法能更好地和IP65防护等级标准中的尘密的测量方法相吻合。本气密封性测量装置不仅适用于户外通信设备的密封性能测量，也可以广泛推广到需要户外防水测试的其他产品领域。