水槽式洗碗机水槽渗漏检测装置设计

高善旺

（江门市阖华新材料科技有限公司，广东江门 529040）

0 引言

现如今，在水槽式洗碗机制造企业的生产过程中通常都是采用往水槽式洗碗机的水槽内添加纯水的检漏工艺方法来对水槽式洗碗机进行渗漏水检测。当水槽式洗碗机水槽内的纯水水位到达溢流口位置时，需要持续静放一段时间后，对水槽周边是否出现渗漏情况进行查看，这种方法由于盛水槽容积有限，注入水槽内的纯水水位低、水压较小，加上测试时间有限，很难将细微的渗漏缺陷检测出来，容易出现错误的判断；并且在进行每一次检测的时候需要耗费大量纯水，导致水资源浪费严重。本文通过采用外加气体增压的原理设计一种水槽式洗碗机水槽渗漏的自动检测装置，通过这种渗漏检测装置可以有效地对水槽式洗碗机水槽渗漏情况进行排查检验，并且具有较高的准确度；通过推行这一检测装置的使用能有效地规避误判、减少水资源浪费、提高检测效率，能产生较大的经济效益。本文利用气体增压原理，研发了一款水槽式洗碗机水槽渗漏检测装置，该渗漏检测装置能有效解决因水压不足、测试时间不够等因素导致渗漏误判的问题，整个检测过程用水量较少，操作简单、便捷，检测结果精准可靠。

1 整体设计方案

1.1 总体要求

需要检测装置对水槽式洗碗机水槽进行有效地渗透检测，并且在进行检测中具备准确可靠的判断，可根据压降及时间节拍等特点来进行高效率地检测，整个渗漏检测装置稳定实用。其中渗漏检测装置相关计算如下。

单位高度水压产生的压强为：

式中：ρ水为水的密度，ρ水=1.0×1 000 kg/m3；g=9.8 N/kg；h为水的垂直深度，m。

以垂直高度为10 cm的水产生压强为例，计算可得：p水=980 Pa≈0.001 MPa。可知10 cm高度水产生的压强实际约为0.001 MPa，而工厂常用气源的压力一般为0.5 MPa，该压力值可相当于50 m高度水柱产生的压强。本文采用外部输入气源压力进行调节，结合能量传递守恒定律来设计水槽式洗碗机水槽渗漏的检测装置[1]。

1.2 总体方案

水槽式洗碗机水槽的密封好坏与否是评价该产品质量重要指标之一，也是判定产品能否出厂的重要标准，需要对该项指标进行精准检测和严格控制。近年来人们对各种检漏技术以及相关的检测装置进行了大量研究，目前该行业的生产制造企业通常采用直接往水槽式洗碗机的水槽内加注纯水的工艺方法进行检漏：即将盛水槽内的纯水高度加注至溢流口位置，然后静止放置一段时间观察水槽外周边是否有出现渗漏水现象；这种方法盛水槽内加注纯水的高度被限制，水压不足（水面离水槽底垂直高度约20 cm左右），短时间内无法测出细微的故障隐患，容易出现误判现象，同时每次检测需要加注大量纯水静放1 min以上方可进行观察，测试持续时间长、效果差且纯水浪费较大。本次对水槽式洗碗机水槽渗漏检测装置进行了优化设计，主要的技术要求为：（1）在较短的时间内能准确检测并自动识别水槽洗碗机的水槽是否存在渗漏水等异常情况；（2）检测装置稳定好、再现性高、整体结构坚实牢固且外形美观；（3）检测装置整体结构设计科学合理，操作简单、方便，使用安全可靠并具有较好的防护装置。

该渗漏检测装置工作流程如下：（1）将装配好的水槽式洗碗机整机置于检测装置的测试台面上，往水槽式洗碗机的水槽内加入少量纯水；（2）通过充气密封圈对水槽的开口端进行密封，使得水槽内形成一个密封的空间；（3）向密封的空间内输入气体使得其内部气压达到规定值，形成恒定的气压并持续保持数秒；（4）通过气压表观察测试过程中密封空间内的气压是否出现下降；（5）测试结束后检查水槽及其周边是否有出现渗漏水、部件松脱等异常情况；通过这种方式可以进行精准、快速、高效地进行渗漏以及部件安装是否牢固等测试[2]。

如图1所示，设计的水槽式洗碗水槽渗漏自动检测装置主要由5大部分组成，分别是控制系统1、升降机构2、密封加压机构3、气路系统4和机架5。其中，控制系统主要是用来驱动控制检测装置每一机构及构件之间进行协调运行；升降机构是将密封加压机构推动至水槽式洗碗机的槽体开口端，并在进行检查完毕之后将密封加压机构提升至初始位置，从而完成一个检测循环；密封加压机构和气路系统是根据各类型产品的水槽形状、密封处结构以及设定的测试要求，通过气路系统对充气密封胶圈进行充气加压使得水槽体内水面与充气密封胶圈之间形成一个密封腔体，再通过气路系统对密封腔体内持续充气加压，利用控制系统控制充气量以确保密封腔体内的压力恒定，利用能量守恒定律完成相应测试目标[3]；机架部分主要是通过对各机构组件的支撑固定以确保整台渗漏检测装置顺利完成各项检测工作。

图1 水槽式洗碗机水槽渗漏检测装置

在进行水槽式洗碗机水槽渗漏检测装置的使用过程中，需要该装置的机架来承担升降机构较为频繁的移动冲击力，因此在机架的设计制造时需要着重考虑其结构强度，经综合评估考量该渗漏检测装置的机架整体可以采用50号优质碳素方钢管焊接后再进行适当的机加工处理制造。

2 机械结构设计

2.1 升降机构的设计

水槽式洗碗机水槽渗漏自动检测装置中的升降机构主要由伺服电机、升降架、支座、直线导轨、滚珠螺杆等5部分组成。伺服电机设置在机架后端，其中升降架的两侧固定在直线导轨的滑轨上，并且与滚珠螺杆的螺母套连接，伺服电机接通电源后，通过电机工作带动滚珠螺杆进行滚动工作，从而驱动升降架在支座上的直线导轨中上下移动。

2.2 密封加压机构设计

密封加压机构主要是分为充气密封胶圈、水槽式洗碗机槽体、密封固定板以及数字式压力开关4个部分。其中密封固定板的作用是对充气密封胶进行定位和控制；充气密封胶圈充气后将水槽式洗碗机槽体和密封固定板之间的缝隙密封；数字式压力开关主要用于当充入的气压值达到预定值时将信号反馈给控制系统以便关闭进气阀门和测试结束后排放气体，同时记录气压值，此外还可以对目标压板的压力值上下限值进行有效控制；如果在密封腔体中的压力值超过所承受的压力值时，那么数字式压力开关会立刻将此信号反馈到控制系统，以便于控制系统对相对应的功能执行件进行有效控制[4]。

3 气路系统以及控制系统设计

3.1 气路系统设计

气路系统装置主要作用是：（1）给检测装置输送气体；（2）确保输送气体充足并且气体质量优良。其整体的结构组件主要分为气源处理装置、支撑支架、气源、气管气路等4个部分；气源处理装置元件主要包括数字式压力开关、比例调节阀以及气源控制阀[5]。其中气路分为两路：一路是经气源处理装置处理后的气体通过气源控制阀和比例调节阀对流入气体压力进行有效控制，然后输送到水槽式洗碗机槽体中的密封腔体内，通过数字式压力开关进行压力检测，再将测得信号反馈给控制系统，控制系统根据反馈信号与预设定数值的比较对比例调节阀进行有效控制，从而确保水槽式洗碗机槽体中密封腔体内的压力持续稳定；另一路是将经过气源处理装置处理后的气体通过气源控制阀输入比例调节阀，通过比例调节阀对压力进行调节后分成两路，其中一路输送到充气密封胶圈内，另一路输送到数字式压力开关对压力值进行实时监测，将实测压力值信号传输到控制系统，再由控制系统根据试验要求对比例调节阀进行有效控制，以确保水槽式洗碗机槽体中充气密封圈内的压力值持续稳定[6]。

3.2 控制系统设计

控制系统是水槽式洗碗机水槽渗漏检测装置的关键元件，整个控制系统合理与否直接影响检测结果以及设备工作运行的可靠性。在控制系统接通电源完成初始化自检后，随即进入工作状态；首先将升降机构推移至设定位置，然后对密封加压机构的充气密封圈以及水槽式洗碗机槽体密封腔的腔体进行充气控制，对所需的气压值进行有效调节控制，当气路系统对两路气体进行充气之后，可以通过编程逻辑控制器所得到的两个数字式压力开关的反馈值，并对反馈值进行比较，再利用PID算法进行计算，并对计算的结果进行反馈，根据其反馈结果来对比例调节阀的阀门开合大小进行有效控制，从而达到目标压力值，持续恒定保压观察达到预定时间后，再对系统进行实施泄压动作[7]。上述水槽式洗碗机水槽渗漏自动检测装置系统设计中，通过PID控制系统对前期槽体密封腔内部气压目标值设置，PID模块可以及时对系统中设定的目标值与数字式压力开关测定值的反馈偏差进行比较控制，从而进行PID计算，然后再进行输出值的计算，对输出电压进行调节，并通过比例调节阀的阀门开合大小来对气量进行控制，从而实现对槽体密封腔中的气压的稳定控制[8]。

4 应用实例

该水槽式洗碗机水槽渗漏自动检测装置已经在某水槽式洗碗机的生产线中进行了实践使用。在对水槽式洗碗机水槽是否出现渗漏情况进行检测中，整套检测装置各组合部件运动顺畅、控制有效，气路组件和电控柜在设备后端，使用时操作人员先将水槽式洗碗机的水槽槽体置于检测装置下方，往水槽中加入少量水（水槽槽底1～2 cm高度即可），然后升降架将密封固定板下移至溢流口以下位置，按产品测试要求设定输入各段位测试气压、测试时间等参数，一般地，充气密封圈的充气压力设定为0.12 MPa、槽体密封腔腔内充气压力设定为0.006 MPa（即相当于垂直高度60 cm的水压）一切准备就绪后启动系统开始渗漏检测；检测过程中，当检测系统发现在测试周期内某段位压力值出现压降变化、立即发出蜂鸣警报，以便测试操作人员及时发现异常情况[9]。经过生产一线实际使用结果表明：本水槽式洗碗机水槽渗漏自动检测装置整体的结构较为简单，在对水槽式洗碗机水槽进行渗漏检测时使用较为方便，所检测的结果较为准确可靠，检测结果重复性好，使用性能稳定，可以有效检测和控制水槽式洗碗机水槽的渗漏问题，并且检测使用的水量小于原来的1/10，大幅提高了检测效率。

5 结束语

从以上的分析结果中可以看出，在进行水槽式洗碗机水槽渗漏检测装置设计中，检测装置可以通过气体增压的方式来对水槽洗碗机的水槽渗漏情况进行有效检验，并且其中水压不足的问题。在进行水槽式洗碗机水槽渗漏自动检测装置使用过程中，整个检测过程所耗用的水量相对较少，并且测试的时间节拍较短，设备结构简单，检测结果较为准确、可靠。现如今，水槽式洗碗机水槽渗漏自动检测装置主要是对单台的设备进行检验，由于本检测设备可实施系统模块化测试，因此可以采用多模块并用的模式广泛应用于自动化流水线生产过程中，可以大幅度提高企业的生产效率和经济效益。