一種氦質(zhì)譜檢漏用雙流道噴槍的設(shè)計及實(shí)驗(yàn)
為解決普通噴槍在檢漏時對漏孔定位能力低的問題，設(shè)計了一種鐘罩式雙流道噴槍，并對其開展了測試實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：噴氦法檢漏時，利用鐘罩式雙流道噴槍可分辨出相距15mm 的相鄰漏孔，對單一漏孔定位范圍為Φ20 mm，較大的提高了噴氦法檢漏時對漏孔的定位能力。
噴槍作為噴氦法氦質(zhì)譜檢漏的一個重要工具，用以對被檢部位噴射氦氣。目前噴槍一般直接采用噴漆槍或稍作改造，但利用其對大體積密封結(jié)構(gòu)的焊縫等部位實(shí)施檢漏時，對漏孔位置的準(zhǔn)確判定存在一定難度，甚至出現(xiàn)誤判。為此，本文設(shè)計了一種鐘罩式雙流道噴槍，可較好地對被檢部件漏孔實(shí)施定位檢測。
1、噴氦法最小可檢漏率分析
噴氦法檢漏時的檢漏系統(tǒng)最小可檢漏率與儀器最小可檢漏率存在以下關(guān)系[1]：
式中Q'min———檢漏系統(tǒng)最小可檢漏率，Pa·m3/s
Qmin———儀器最小可檢漏率，Pa·m3/s
γHe———被檢部位處所噴氦氣體積濃度
Δt ———噴嘴在漏孔的停留時間，s
τ———由真空系統(tǒng)所決定的儀器的反應(yīng)時間，s，τ= V/SHe（V—系統(tǒng)容積，m3,SHe—系統(tǒng)對氦的抽速，m3/s）。
儀器最小可檢漏率為2×10-8 Pa·m3/s 時，噴嘴在漏孔處停留時間與檢漏系統(tǒng)最小可檢漏率關(guān)系見圖1。
由式（1）及圖1 可見：噴氦法檢漏時其最小可檢漏率與所噴氦氣濃度γHe 和噴氦時間Δt 有關(guān)。提高噴氦法檢漏最小可檢漏率的途徑主要有兩條，一是使γHe→1，即提高漏孔處氦濃度，二是使exp(-Δt/τ)→0，即增加噴氦時間Δt，但噴氦時間的提高意味著檢漏效率的降低。
檢漏時采用的普通噴槍噴嘴一般為敞開式結(jié)構(gòu)（見圖2）。
因此，采用普通噴槍檢漏時由于受噴嘴相對漏孔的夾角、距離、移動速度以及噴射氦氣的流量等因素影響，漏孔處氦氣的濃度和影響范圍難以確定，實(shí)際檢漏最小可檢漏率不高；噴槍所噴的多余氦氣不能被及時清除，使得檢漏環(huán)境氦本底較高，影響到周圍其它漏孔，易造成對漏孔位置的誤判，尤其在被檢部位結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的情況下，氦氣更不易擴(kuò)散清除[2~4]。
2、鐘罩式雙流道噴槍
針對普通噴槍的不足，以提高漏孔處氦濃度、減少所噴氦氣對檢漏環(huán)境的影響為目的，設(shè)計了鐘罩式雙流道噴槍，見圖3。
鐘罩式雙流道噴槍由噴槍槍體、PU 管、鎖母接頭、透明管浮子流量計、旋片式真空泵等構(gòu)成，見圖4。
噴嘴采用橡膠鐘罩式以提高被檢部位氦氣濃度。槍體由兩根雙流道管路構(gòu)成，氦氣自內(nèi)管噴出，外管聯(lián)通真空泵將多余氦氣抽除，從而避免對環(huán)境本底的影響。聯(lián)接內(nèi)管與外管的管路上分別設(shè)有調(diào)節(jié)噴氦流量和真空泵抽氣流量的調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)閥門，使噴氦流量與抽氣流量相匹配，從而保證被檢部位保持較高的氦濃度。
被檢密封結(jié)構(gòu)的焊縫寬度一般為20 mm，因此設(shè)計內(nèi)鐘罩直徑為20 mm，外鐘罩直徑為40 mm。
3、測試方法及結(jié)果
3.1、測試裝置
測試裝置主要由金屬壓扁毛細(xì)管型漏孔（見圖5）、漏孔陣列法蘭盤等組成。漏孔陣列法蘭盤上分布有相距為15 mm、20 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40 mm、45 mm、50 mm 的螺紋孔，不同漏率的漏孔與法蘭盤上不同距離的螺紋孔聯(lián)接，可分別組成不同距離的相鄰漏孔。
4、結(jié)論
�。�1）鐘罩式雙流道噴槍的設(shè)計原理是可行的，實(shí)驗(yàn)表明其可將相距15 mm 的漏孔區(qū)分開，并將漏孔確定在鐘罩直徑Φ20 mm 范圍內(nèi)，較普通噴槍大大提高了對漏孔的定位能力，該技術(shù)已成功應(yīng)用于某容器大法蘭金屬焊封罩焊縫的檢漏。
�。�2）由于受被檢容器焊縫寬度要求，噴氦鐘罩直徑設(shè)計為20 mm，如將其直徑減小，對漏孔定位精度或?qū)⒏�，這對某些狹窄空間的微小部位的檢漏具有很好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
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