Патент Hirays CN116398411B: быстрое заполнение при контроле герметичности

Проблема медленного заполнения

Если внутренний объём изделия превышает возможности подводящей магистрали, подача сразу на низком испытательном давлении может занимать значительную часть такта. Увеличение давления подачи ускоряет поток, но создаёт перерегулирование, нагрев газа и риск превысить допустимую нагрузку. Следовательно, быстрый этап должен быть отделён от стабилизации и собственно измерения.

Логика запатентованного цикла

1. Контроллер начинает заполнение при входном давлении P, которое выше целевого испытательного давления P1.
2. Датчик непрерывно контролирует фактическое давление изделия.
3. После превышения P1 подача прекращается с заданной задержкой.
4. Система ожидает релаксации и снижения давления.
5. Если установившееся значение остаётся ниже цели, выполняется следующий короткий цикл заполнения.
6. Заполнение завершается после достижения заданного условия стабильности; только затем начинается измерительная выдержка.

Физика процесса

При быстром сжатии температура газа растёт. После закрытия клапана газ отдаёт тепло стенкам, и давление снижается даже в полностью герметичном изделии. Это падение нельзя интерпретировать как течь. Импульсная подача ускоряет перенос массы, а паузы позволяют приблизить состояние к термическому равновесию. Поэтому алгоритм заполнения должен завершиться до запуска окна контроля герметичности.

Контур управления

В описании патента фигурируют контроллер, датчик давления, насос или источник газа, регулирующий и обратный клапаны, модули запуска, остановки, анализа и хранения данных. Для промышленного исполнения важны аппаратные ограничения максимального давления, независимый канал аварийного сброса, диагностика датчика, контроль положения клапанов и безопасное состояние при потере питания или связи.

Что валидируют на реальном изделии

• максимальное мгновенное давление и отсутствие пластической деформации;
• температурный выброс после каждого импульса;
• число циклов заполнения и разброс времени выхода к цели;
• стабильность давления перед измерительным окном;
• поведение годных деталей и образцов с известной течью;
• влияние объёма, длины шлангов, проходного сечения клапанов и давления сети.

Расчёт производственного такта

Полный такт складывается из загрузки, зажима, проверки соединения, быстрого заполнения, стабилизации, измерения, безопасного сброса и выгрузки. Сокращение только времени подачи газа не гарантирует роста производительности, если тепловая пауза или отвод газа становятся новым ограничением. Поэтому регистрируют длительность каждой стадии и строят баланс цикла. Для нескольких постов также учитывают общий расход сети: одновременный старт может вызвать падение входного давления и увеличить разброс.

Оптимизацию начинают с уменьшения паразитного объёма и увеличения проводимости безопасных участков: сокращают рукава, выбирают клапаны с достаточным проходом, переносят датчик ближе к изделию. Затем настраивают импульсный алгоритм. Такой порядок снижает зависимость от программной компенсации и облегчает диагностику. Изменение любой магистрали после валидации рассматривают как изменение измерительного процесса.

Функциональная безопасность

Контур быстрого заполнения должен иметь независимое ограничение давления, рассчитанный путь аварийного сброса и блокировку размыкания оснастки под давлением. Контроллер различает штатное перерегулирование, отказ датчика, заклинивание клапана и недостаток давления сети. При потере питания система переходит в заранее определённое безопасное состояние. Перед серийным запуском моделируют эти отказы и подтверждают, что изделие, оператор и оборудование остаются защищены.

Почему «быстрее двух минут» не является универсальной гарантией

В описании патента приведён пример сокращения длительного заполнения крупного объёма до времени менее двух минут. Это результат для рассматриваемой архитектуры, а не паспортное обещание для любого изделия. Реальный такт определяется объёмом, проходными сечениями, исходным и целевым давлениями, прочностью детали, температурой, количеством импульсов и требуемой стабильностью.

Связь с оборудованием Hirays

Техническая идея относится к приборам манометрического контроля, испытательным платформам и автоматике пневматического цикла. В проекте LeakLab и Hirays она может учитываться при выборе класса прибора и проектировании подачи газа. Наличие патента не означает, что любая модель HL, HC, HD, HP или автоматическая платформа использует именно этот алгоритм: рецепт и аппаратную конфигурацию необходимо подтвердить.

Когда метод не подходит

Импульс повышенного давления исключают, если изделие чувствительно к перепаду, содержит мембрану, клапан с нелинейным открытием, мягкую оболочку или компоненты, способные повредиться от кратковременного пика. Для очень малых течей ускорение заполнения не устраняет необходимость длительной стабилизации. В таких случаях меняют оснастку, уменьшают испытательный объём, применяют дифференциальную схему или переходят к пробному газу.

Практический вывод

Заполнение, стабилизация и измерение — три разных этапа. Оптимизация первого этапа полезна только при сохранении воспроизводимости второго и измерительной способности третьего. В техническом задании следует отдельно нормировать предельное давление, время выхода к цели, критерий термической стабильности и окно оценки течи.

Для передачи в MES сохраняют целевое и максимальное давление, число импульсов, продолжительность стабилизации и итоговый измерительный сигнал. Тренды по этим параметрам помогают заметить загрязнение фильтра, изменение пропускной способности клапана или нестабильность сети раньше, чем они приведут к систематическим ошибкам контроля.

Источник: патентная публикация CN116398411B. Перевод подготовлен для технического ознакомления и не является юридическим заключением.