一种野外快速定位轮胎漏点的新方法

孙开磊

（火箭军工程大学，陕西 西安 710025）

轮胎是车辆的关键部分，它直接接触地面，承受全车的重量与动力，轮胎的性能及质量直接影响了车辆的安全，但是轮胎的工作环境恶劣，经常经过砂石、荆棘路面，有时发生被尖锐的物体刺破导致漏气的现象；在野外环境中，一旦轮胎发生漏气，如果驾驶员没有发觉，很容易引发事故，严重危及车辆及车上人员的安全，所以快速处理轮胎的漏气故障，才能够保证车辆的安全。

漏气轮胎修复的关键技术是首先要发现漏点，漏点找到后，通过胶条补胎技术就很容易修复，现在通用的方法是把漏气轮胎放入水中，用肉眼观察漏点冒出的气泡，这种方法需要有水池，但是在野外，有时很难找到水源，尤其在我国干旱地区；鉴于以上原因，我们采用气体检漏的方法，可以很好地解决这个问题，把氦质谱真空检漏技术应用到轮胎检漏，能够快速寻找漏点。

1 氦质谱检检漏方法

质谱是不同质量的粒子在磁场中运动后[1]，按照质量的大小将它们依次分开排列，氦质谱检漏仪就是利用这种原理进行工作，仪器通过其质谱室实现离子分离，不同质量的气体分子电离成粒子后在磁场的作用下开始运动，并且彼此分开，具有荷质比一致的粒子会聚到一起，使一种气体的粒子通过狭缝，对其他粒子进行阻挡，使其达不到接收极，仪器把接收极上的电流指示出来，测出漏率，检漏时把氦气吸入检漏仪进行检漏，这种方法就是吸氦检漏法。

吸氦检漏法主要应用于检查某些大型密封容器。例如气罐、油罐等，先将容器抽真空，给容器内部充入氦气（为了节省用氦量，可以用低浓度氦气） ，在氦质谱检漏仪的进气法兰处接上橡皮管，橡皮管的前端有直径很小的毛细管，使毛细管在充了氦的被检容器外壁的焊缝和密封接头等处移动，如果该容器有漏隙，经漏隙渗出的氦会被毛细管吸入，检漏仪就会响应。

氦质谱检漏仪的核心器件是离子源、分析器、接收极，离子源的作用是使气体电离，形成一束具有一定能量的粒子，在真空中，在通电灯丝的高温下产生电子，电子经过加速电压穿过电离室与氦气分子发生碰撞，使气体分子形成正离子，离子经过电压加速，磁场偏转，形成离子束，这些离子在加速电场作用下进入磁场，由于洛伦兹力作用产生偏转[2]，形成圆弧形轨道，轨道半径

R=（144/B）×10[（M/Z）U]1/2式中：R—离子偏转轨道半径（cm）。

B—磁场强度（T）。

M/Z—离子的质（量）/（电）荷比（正整数）。

U—离子加速电压（V） 。

比氦离子重的其他离子被全离子检测极接收，氦气最终经过电离、加速、聚焦，全部收集到接收极，在接收极上表现为微弱的电信号，经过放大器进行信号放大，电路处理转换，就可以显示漏率数值，漏点漏率较大，设备自动报警，就可以定位漏点。

2 常规汽车轮胎寻找漏气点及修补技术

一般而言，汽车轮胎发生漏气后，为了安全考虑，需要及时补胎，轮胎修复必须经过以下两步。

2.1 首先寻找轮胎的漏气点

有时用肉眼可以观察利器、钉子等插入轮胎，这种情况一般在扎入利器的周边涂抹肥皂水就能够判断是否漏气；还有一种情况是利器扎轮胎，但是利器没有留在轮胎上，只有扎过的孔眼，由于轮胎有弹性，孔眼一般很难被发现，只有用水池浸泡有一定气压的轮胎，寻找气泡，从而确定漏点，这种方法是现代寻找漏点的常规有效的方法，但是该方法在野外环境很难实现。

2.2 汽车轮胎的常规修补技术

轮胎修补技术大致可以分为3 种[3]：胶条补技术、冷补技术（俗称粘贴补）、热补技术（俗称火补）。

2.2.1 汽车轮胎的胶条补胎技术

这种方法在轮胎有一定气体压力的情况下进行，方法非常简单，而且不浪费时间，是野外应急补胎的一种非常有效的方法，经常被越野爱好者使用，这种方法维修轻微漏气非常便捷，只需要使用一种类似于圆锥的工具及胶条、胶水2 种材料就可以完成修理。首先将圆锥工具插入轮胎的孔洞中，上下来回锉漏气孔，使漏点孔壁出现毛刺，以便胶条在孔内充分接触受力，完成“锥孔”，选择大小适的胶条，在胶条的外面涂抹胶液，再用圆锥工具将胶条带入孔中，孔被堵住，把圆锥工具拿出来，剪除多余外露的橡胶条，完成胶条补胎的过程。这种方法补胎相对可靠性差，主要用于野外，在不具备拆卸轮胎的情况下应急使用。

2.2.2 汽车轮胎的冷补技术

所谓冷补技术是将受伤的汽车轮胎从轮辋上卸下，找到漏点之后，先将破损处周围进行打磨处理，然后吸尘，以便和贴片达到更好的粘合效果；将破损处和周围涂抹一些专用的补胎胶水，然后将补胎用的贴片粘在破损处，同时碾压牢固，再附上一层胶，补胎就完成，这种技术需要专用的大型设备扒胎机才能完成；这种补胎方法效果较好，修复后轮胎的稳定性比较高，但是技术相对复杂，需要专用设备分离轮胎和轮毂，并且补好后还需要做动平衡，另外只是从内部解决了破损问题，而轮胎表面的破口还在，长时间使用会面临破损变大的情况，雨水泥沙等还会通过损伤处腐蚀轮胎。

2.2.3 汽车轮胎的热补技术

热补技术俗称火补，是比较理想的补胎方法。汽车轮胎热补技术需要用设备将汽车轮胎从轮辋上卸下，然后将专用的生胶片贴附于创口，用烘烤机对创口进行烘烤，使生胶片融化，并与汽车原轮胎完全贴合。热补技术的优点是修复后轮胎非常耐用，基本不用担心汽车轮胎的原漏点处会重复漏气；不过它也有缺点，需要的材料多，需要轮胎拆卸设备，对维修人员技术要求高，需要经验丰富，一旦烘烤时的火候控制不好，很可能会将汽车轮胎烤焦，严重时还会使轮胎产生变形，给汽车轮胎带来更大的伤害。

3 氦质谱检漏法定位轮胎漏点及快速补胎方法

驾驶员发现车辆轮胎漏气，应及时将车辆停放在具备维修条件的地面上，一般可以直接更换备胎，但是有的车辆备胎不是全尺寸轮胎，备胎比常用轮胎尺寸小，只用于应急使用，所以野外修补主轮胎还是非常有必要的，野外使用氦质谱检漏法定位轮胎漏点，需要准备的设备包括：便携式氦气瓶，一般为3 L 即可，氦气纯度为99.99%高纯氦；便携式氦质谱检漏仪；便携式小型交流发电机；检漏连接如图1 所示。

轮胎漏点检测及使用胶条法修补流程如下。

图1 氦质谱检漏漏点检测图

3.1 轮胎充氦

首先检漏在不拆卸轮胎的情况下进行，将便携式氦气瓶通过转接气嘴向漏气轮胎充氦气，气瓶压力一般大于轮胎压力，如果轮胎初始压力较小，可以先充一定的气压，充氦1 s～2 s 即可即可，氦气由于分子热运动，约5 s～10 s 时间，就可以扩散到整个轮胎内部空间，氦气通过轮胎的漏点向外泄漏。

3.2 用检漏仪对轮胎检漏

提前10 min 打开便携式氦质谱检漏仪，使检漏仪处于高真空检漏状态，先用标准漏孔校验设备，使检漏仪对氦气检漏响应强烈，连接好检漏吸气枪，采用吸氦法进行检漏，在轮胎的表面全方位寻找漏点，检漏仪找到漏点时会蜂鸣器会自动报警，一条轮胎检漏时间为5 min～10 min，发现漏点后及时用彩笔标定位置。

3.3 用胶条法对漏点进行快速补胎

用圆锥工具插入轮胎的漏点中，修磋锉漏气孔，使漏点孔壁出现毛刺，选择大小合适的胶条，在胶条的外面涂抹胶液，再用圆锥工具把胶条带入孔中，孔被堵住，剪除多余外露的橡胶条，完成胶条补胎的过程，这种方法补胎一般耗时5 min～10 min。该方法是应急补胎，原理就是先用胶条堵住漏点，能够使轮胎应急行驶几百公里，到车辆行驶到修理厂再做常规可靠的补胎。

4 氦质谱检漏快速补胎的优点

4.1 定位漏点快速

氦质谱检漏对氦气非常灵敏，设备灵敏度为10-10Pa·m3/s，在微漏的情况下，仪器响应敏感，发现漏点1 s 左右就能够报警，普通轮胎一般检漏时间为5 min 左右，相比传统把轮胎放入水池找气泡法，氦质谱检漏法不用拆卸轮胎就可以完成漏点的定位，非常高效。

4.2 补胎快捷高效

该方法在不拆卸轮胎的情况下进行对检漏及补胎，相对于传统拆卸轮胎、分解轮毂的方法，省时省力，非常适合车辆在野外不具备轮胎维修条件下，进行轮胎的修复。

5 结论

应用氦质谱检漏方法，使用无污染纯净的惰性气体氦气作为检测气体，对轮胎进行检漏，是一种新方法，该方法配备便携式氦质谱检漏仪、小型氦气罐、移动电源就可以完成野外轮胎的检漏、修补，改变传统水池法检漏方式，更加丰富了野外补胎的方法。这种方法能够快速寻找轮胎的漏点，是目前在野外不拆卸轮胎的条件下，比较可行的一种方法，它较好地解决了野外轮胎微漏带来的潜在危害，可以快速定位轮胎的漏点，并结合胶条补漏技术能够迅速堵住漏点，为车辆及人员安全提供技术保障。