CN110319980A - 一种水下动态防水测试装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下动态防水测试装置及其控制方法。一方面，本发明提供一种水下动态防水测试装置，包括控制器、水泵和与水泵连接的驱动电机；还包括闭环管道，闭环管道上设置有进水管，在闭环管道内还沿水运动方向依次安装有导向结构和试验仓，水泵的水泵进水口、水泵出水口设置于闭环管道内，导向结构位于水泵出水口一侧并用于将水泵抽出的水的旋转运动变为轴向运动；在闭环管道内还设置有压力检测装置和流速检测装置，驱动电机、压力检测装置和流速检测装置分别与控制器信号连接。另一方面，本发明还提供了一种采用上述装置的水下动态防水测试控制方法，通过本发明可以实现把流速和压力测试于一体，能够有效减少测试时间和测试工作量。
Description
技术领域
本发明属于防水测试领域，尤其涉及一种水下动态防水测试装置，还涉及一种水下动态防水测试控制方法。
背景技术
目前，很多电子产品都需要进行动态防水测试检验，尤其是，水下面经常使用的需要移动的电子电工产品，其在研发和生产过程中需要进行动态防水密封性测试检验，以保证其使用性能。目前，需要进行动态防水测试检验包括游泳场景下携带使用的防水手表、防水手机、防水相机等，又包括潜水场景下携带使用的推进器、潜水手电筒、水下无人机等。
目前，在进行动态防水测试检验时，需要把待测产品在预设要求的压力下进行压力检测，以及，还需要把待测产品在预设要求的水流速下进行流速检测，目前，由于无法保证稳定的流速及其压力等，因此，一般不能够同时进行压力测试和流速测试，因此，传统动态防水测试检验不但操作困难、测试效果不佳而且测试时间长，极大地影响了测试效率。
如何解决上述技术难题，成为亟待解决的技术难关。
发明内容
本发明的目的一为提供一种能够同时进行压力和流速检测的水下动态防水测试装置，其能够有效减少测试时间和测试工作量。
本发明的目的二为提供该装置的一种控制方法。
为实现目的一，本发明提供了一种水下动态防水测试装置，包括控制器、水泵和与水泵连接的驱动电机；其还包括闭环管道，所述闭环管道上设置有用于与外部水源连接的进水管，在所述闭环管道内还沿水运动方向依次安装有导向结构和用于放置待测试产品的试验仓，所述水泵的水泵进水口、水泵出水口设置于闭环管道内，其中，所述导向结构位于水泵出水口一侧并用于将水泵抽出的水的旋转运动变为轴向运动；在所述闭环管道内还设置有用于对闭环管道内的水压力进行检测的压力检测装置和用于对闭环管道内的水流速进行检测的流速检测装置，所述驱动电机、压力检测装置和流速检测装置分别与控制器信号连接。
优选地，所述导向结构包括安装在闭环管道上的管体，在所述管体内壁沿轴向设有若干个导向叶片。
优选地，所述导向叶片长度与管体长度相同，并且每一导向叶片沿闭环管道水流方向的两侧截面为弧形面。
优选地，所述闭环管道上设置有用于将管内水排除的排水管，所述排水管上设置有排水控制阀，所述排水控制阀与控制器信号连接。
优选地，所述试验仓上端设置有排气口，所述排气口上设置有排气控制阀，所述排气控制阀与控制器信号连接，所述试验仓上端设置有密封门，所述试验仓内设置有用于产品安装的产品安装架，所述密封门上设置有用于试验仓内观察的透明窗。
优选地，所述流速检测装置和产品安装架均设置于闭环管道的中心线上；所述压力检测装置设置于试验仓上。
优选地，所述进水管上设置有进水控制阀，所述进水管上设置有增压泵，所述增压泵和进水控制阀分别与控制器信号连接。
为实现目的二，本发明还提供了一种水下动态防水测试控制方法，该方法包括如下处理步骤：
步骤1：将待测试产品固定于试验仓内后进行密封，在控制器上根据待测试产品的测试要求需要进行水压力和流速设定；
步骤2：控制器通过实时接收压力检测装置的信号控制对闭环管道内注水使得水压力达到设定值；
步骤3：在闭环管道内水压力达到设定值后，控制器通过实时接收流速检测装置的信号控制驱动电机驱动水泵，使得闭环管道内的水的流速达到设定值；
步骤4：在达到设定的检测时间后，控制器控制驱动电机停止工作即可。
优选地，在步骤3中，所述水泵为弯头式循环水泵并且通过流量大小进行选择，其中流量通过以下计算公式获得，
其中，L为闭环管道的测试工作时的流量，V为测试工作时所需的最大流速，S为闭环管道的内圆截面积；
其中，水泵的额定流量不小于L。
优选地，在启动运行时，控制器控制驱动电机的转速匀速增加到闭环管道内流速达到设定值，然后控制器通过PID算法控制驱动电机的转速以控制闭环管道内在流经待测试产品时的流速不变。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
在本发明中通过在闭环管道上依次设置水泵、导向结构和试验仓对产品进进行自动化防水测试，在闭环管道中注水配合水泵实时抽动闭环管道内的水循环工作实行动态防水环境，然后同时进行压力和速度测试。其中，本发明巧妙之处在于，通过设置水泵使闭环管道内的水一直处于动态状态使本发明能够处于动态水测试环境下，以及，本发明通过改变水泵应用环境，即本发明不是抽静态水而是一直抽闭环管道内的动态水结合水泵抽出的水只是在水平面状态下的闭环管道内运动而不需要扬程，从而使在本发明应用环境下的水泵与传统应用环境下的同一水泵相比，因为是提供动态水且不需要扬程，其在扭矩不变情况下能够省力3/4以上，从而能够保证给闭环管道提供足够动力而不需要极大提高扭矩而导致水泵损坏问题，因此，本发明解决了传统技术在动态防水测试时只能单一进行压力测试或是流速测试的问题，本发明可以实现把流速和压力测试于一体，能够有效减少测试时间和测试工作量。在本发明中水泵为弯头式循环水泵并且通过流量大小进行选择，能够在有效保证测试稳定的情况下，节省成本，降低设备整体的体积。在本发明中通过控制器进行流速和水压力实时调整控制，能够有效提高测试的精度。在本发明中密封门上设置透明窗能够有效提高对测试过程的观察，增加直观性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为导向结构的截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下。
如图1-2所示，一种水下动态防水测试装置，包括控制器1、水泵3和与水泵3连接的驱动电机9；其还包括闭环管道2，所述闭环管道2上设置有用于与外部水源连接的进水管10，在所述闭环管道2内还沿水运动方向依次安装有导向结构4和用于放置待测试产品的试验仓5，所述水泵3的水泵进水口、水泵出水口设置于闭环管道2内，其中，所述导向结构4位于水泵出水口一侧并用于将水泵3抽出的水的旋转运动变为轴向运动；在所述闭环管道2内还设置有用于对闭环管道2内的水压力进行检测的压力检测装置7和用于对闭环管道2内的水流速进行检测的流速检测装置8，所述驱动电机9、压力检测装置7和流速检测装置8分别与控制器1信号连接。控制器1设置有进行人机交互的触摸屏101。本装置还设置有用于对设备进行整体支撑的固定安装架。压力检测装置7为水压力传感器，流速检测装置8为流速传感器，控制器1为PLC。
在本发明中，所述导向结构4包括安装在闭环管道2上的管体41，在所述管体41内壁沿轴向设有若干个导向叶片42，所述导向叶片42长度与管体41长度相同，并且每一导向叶片42沿闭环管道2水流方向的两侧截面为弧形面，即导向叶片42是沿着水流动方向设置。通过在水泵出水口出设计导向结构4能够有效消除水的旋转运动，使之变为轴向运动，为更好使水的旋转运动变为轴向直线运动，还可以根据需要设置2个导向结构4并且两个导向结构4的相应导向叶片42错开而非处于同一直线上。
在本发明中，所述闭环管道2上设置有用于将管内水排除的排水管13，所述排水管13上设置有排水控制阀14，所述排水控制阀14与控制器1信号连接。
在本发明中，所述试验仓5上端设置有排气口15，所述排气口15上设置有排气控制阀16，所述排气控制阀16与控制器1信号连接，所述试验仓5上端设置有密封门51，所述试验仓5内设置有用于产品安装的产品安装架6，所述密封门51上设置有用于试验仓5内观察的透明窗。产品安装架6固定安装于试验仓5并且能够通过夹子将产品固定，也可以进行绑紧。
在本实施例中，流速检测装置8和产品安装架6均设置于闭环管道2的中心线上能够有效提高产品测试时所在位置的流速的检测精度，压力检测装置7设置于试验仓5上能够有效提高产品测试时所在位置的水压力精度。
在本发明中，所述进水管10上设置有进水控制阀12，所述进水管10上设置有增压泵11，所述增压泵11和进水控制阀12分别与控制器1信号连接。
在本发明中，水泵3采用弯头式循环水泵，第一能够让管道水流阻力降到最小；第二，循环水泵也属于轴流泵的一种，轴流泵主要是靠叶片的升力将流体引到出口，是轴向进，轴向出，具有流量大等优点，是所有水泵类型中同功率情况下流量最大的水泵。驱动电机9为伺服电机，最高转速能够达到3000转，同时具有转速调整范围广，调速稳定，过载能力强。驱动电机9通过皮带轮91与水泵3连接。
在本实施例中，闭环管道2设计成环形循环管道，水流在管道内循环流动，同时闭环管道2是密封承压的，能够根据测试样品的大小确定管道的直径，根据测试压力的大小确定管道的壁厚，以节省成本。闭环管道2上还可以设置指针式压力表，用来直观的显示管道内的压力。带透明视镜压力盖：压力盖的作用是打开密封管道拿取样品，打开盖，安装好样品后，关闭并锁紧密封。同时盖上带透明视镜，方便观察样品的测试状态。
一种水下动态防水测试控制方法，该方法包括如下处理步骤：
步骤1：将待测试产品固定于试验仓5内后进行密封，在控制器1上根据待测试产品的测试要求需要进行水压力和流速设定；
步骤2：控制器1通过实时接收压力检测装置7的信号控制对闭环管道2内注水使得水压力达到设定值；
步骤3：在闭环管道2内水压力达到设定值后，控制器1通过实时接收流速检测装置8的信号控制驱动电机9驱动水泵3，使得闭环管道2内的水的流速达到设定值；
步骤4：在达到设定的检测时间后，控制器1控制驱动电机9停止工作即可。
在步骤3中，所述水泵3为弯头式循环水泵并且通过流量大小进行选择，其中流量通过以下计算公式获得，
其中，L为闭环管道2的测试工作时的流量，V为测试工作时所需的最大流速，S为闭环管道2的内圆截面积；
其中，水泵3的额定流量不小于L。
在启动运行时，控制器1控制驱动电机9的转速匀速增加到闭环管道2内流速达到设定值，然后控制器1通过PID算法控制驱动电机9的转速以控制闭环管道2内在流经待测试产品时的流速不变。
本发明还提供了一种水下动态防水测试控制方法，该方法包括一下处理步骤：
步骤1：将待测试产品固定于试验仓5内后进行密封，在控制器1上根据待测试产品的测试需要进行水压力和流速设定；
步骤2：控制器1通过实时接收压力检测装置7的信号控制对闭环管道2内注水使得水压力达到设定值；
步骤3：在闭环管道2内水压力达到设定值后，控制器1通过实时接收流速检测装置8的信号控制驱动电机9驱动水泵3，使得闭环管道2内的水的流速达到设定值；
步骤4：在达到设定的检测时间后，控制器1控制驱动电机9停止工作即可。在测试完后，工作人员可以通过控制器1控制进行闭环管道2内降压，并且在水压力降低设定压力值时，一直进行压力报警，避免工作人打开密封门51时水喷出，影响工作的进行。
在步骤3中，水泵3为弯头式循环水泵并且通过流量大小进行选择，其中流量通过以下计算公式获得，
其中，L为闭环管道2的测试工作时的流量，V为测试工作时所需的最大流速，S为闭环管道2的内圆截面积；水泵3的额定流量不小于L。
在启动运行时，控制器1控制驱动电机9的转速匀速增加到闭环管道2内流速达到设定值，然后控制器1通过PID算法控制驱动电机9的转速以控制闭环管道2内流速稳定。
在本实施例中，控制器1控制驱动电机9的转速匀速增加到闭环管道2内流速达到设定值，能够有效防止水泵3突然高速启动造成很大的转矩，同时在闭环管道2内，水泵3启动后水开始循环流动，水泵3入水口的水不是静止的而是带速度流入的，水泵3的旋转会带来循环水速度的不断叠加。水泵3的推力只要大于管道内壁的摩擦阻力就能通过提高水泵转速来提高管道的水流速度。所以水泵的转矩比常规做抽水泵用的转矩小3倍，同时水泵3转速也可以通过提高3倍的速度来达到更高水流速度的要求。
在本实施例中，控制器1通过压力检测装置7实时信号，控制进水控制阀12和增压泵11工作注水进行增压，控制排水控制阀12放水进行降压，以控制闭环管道2内水压力稳定。其中，控制器1同样通过PID算法进行控制。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种水下动态防水测试装置，包括控制器(1)、水泵(3)和与水泵(3)连接的驱动电机(9)；其特征在于：其还包括闭环管道(2)，所述闭环管道(2)上设置有用于与外部水源连接的进水管(10)，在所述闭环管道(2)内还沿水运动方向依次安装有导向结构(4)和用于放置待测试产品的试验仓(5)，所述水泵(3)的水泵进水口、水泵出水口设置于闭环管道(2)内，其中，所述导向结构(4)位于水泵出水口一侧并用于将水泵(3)抽出的水的旋转运动变为轴向运动；在所述闭环管道(2)内还设置有用于对闭环管道(2)内的水压力进行检测的压力检测装置(7)和用于对闭环管道(2)内的水流速进行检测的流速检测装置(8)，所述驱动电机(9)、压力检测装置(7)和流速检测装置(8)分别与控制器(1)信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种水下动态防水测试装置，其特征在于，所述导向结构(4)包括安装在闭环管道(2)上的管体(41)，在所述管体(41)内壁沿轴向设有若干个导向叶片(42)。
3.根据权利要求2所述的一种水下动态防水测试装置，其特征在于，所述导向叶片(42)长度与管体(41)长度相同，并且每一导向叶片(42)沿闭环管道(2)水流方向的两侧截面为弧形面。
4.根据权利要求1所述的一种水下动态防水测试装置，其特征在于，所述闭环管道(2)上设置有用于将管内水排除的排水管(13)，所述排水管(13)上设置有排水控制阀(14)，所述排水控制阀(14)与控制器(1)信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种水下动态防水测试装置，其特征在于，所述试验仓(5)上端设置有排气口(15)，所述排气口(15)上设置有排气控制阀(16)，所述排气控制阀(16)与控制器(1)信号连接，所述试验仓(5)上端设置有密封门(51)，所述试验仓(5)内设置有用于产品安装的产品安装架(6)，所述密封门(51)上设置有用于试验仓(5)内观察的透明窗。
6.根据权利要求5所述的一种水下动态防水测试装置，其特征在于，所述流速检测装置(8)和产品安装架(6)均设置于闭环管道(2)的中心线上；所述压力检测装置(7)设置于试验仓(5)上。
7.根据权利要求1所述的一种水下动态防水测试装置，其特征在于，所述进水管(10)上设置有进水控制阀(12)，所述进水管(10)上设置有增压泵(11)，所述增压泵(11)和进水控制阀(12)分别与控制器(1)信号连接。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述水下动态防水测试装置的水下动态防水测试控制方法，其特征在于，该方法包括如下处理步骤：
步骤1：将待测试产品固定于试验仓(5)内后进行密封，在控制器(1)上根据待测试产品的测试要求需要进行水压力和流速设定；
步骤2：控制器(1)通过实时接收压力检测装置(7)的信号控制对闭环管道(2)内注水使得水压力达到设定值；
步骤3：在闭环管道(2)内水压力达到设定值后，控制器(1)通过实时接收流速检测装置(8)的信号控制驱动电机(9)驱动水泵(3)，使得闭环管道(2)内的水的流速达到设定值；
步骤4：在达到设定的检测时间后，控制器(1)控制驱动电机(9)停止工作即可。
9.根据权利要求8所述的一种水下动态防水测试控制方法，其特征在于，在步骤3中，所述水泵(3)为弯头式循环水泵并且通过流量大小进行选择，其中流量通过以下计算公式获得，
其中，L为闭环管道(2)的测试工作时的流量，V为测试工作时所需的最大流速，S为闭环管道(2)的内圆截面积；
其中，水泵(3)的额定流量不小于L。
10.根据权利要求8或9所述的一种水下动态防水测试控制方法，其特征在于，在启动运行时，控制器(1)控制驱动电机(9)的转速匀速增加到闭环管道(2)内流速达到设定值，然后控制器(1)通过PID算法控制驱动电机(9)的转速以控制闭环管道(2)内在流经待测试产品时的流速不变。
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| CN111323156A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-06-23 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 鲁棒的水力测功器控制方法 |
| CN111323156B (zh) * | 2020-03-25 | 2021-08-06 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 鲁棒的水力测功器控制方法 |
| CN111735607A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-02 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种旋流检测***及方法 |
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