CN101458105B - 一种恒压式气体流量计变容室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒压式气体流量计变容室，属于真空计量技术领域。本发明由拉杆、支架、销钉、动块、波纹管、导轨筒、定块及接头组成；恒压式气体流量计变容室主体为液压薄壁成型波纹管，波纹管上端与动块相联，下端与定块相连；动块与拉杆用销子连接，拉杆拉动动块移动，动块压缩或拉伸波纹管；拉杆通过支架中心的通孔；导轨筒在波纹管内且焊接在定块一端，定块另一端与接头相连。液压薄壁成型波纹管由不锈钢材料制成。变容室使用的材料均为不锈钢。本发明具有结构简单、体积小、重量轻、成本低等优点。采用本发明所述的变容室，可对恒压式气体流量计整体烘烤到150℃，有利于流量计的除气，减小了恒压式气体流量计器壁的放气，有效的延伸了恒压式气体流量计产生的流量下限。

Description

一种恒压式气体流量计变容室

技术领域

本发明涉及一种恒压式气体流量计变容室，属于真空计量技术领域。

背景技术

在文献“恒压式气体微流量计的设计，《中国空间科学技术》、1999年第3期、第65页～71页”，介绍了一种恒压式气体流量计变容室。该变容室采用活塞液压驱动波纹管的结构，当活塞在油室中运动时，通过液压油压缩波纹管，认为活塞体积的变化率等于变容室波纹管体积的变化率。其中，活塞与油室之间用橡胶圈进行动密封。

这种结构的不足之处在于，温度变化将引起液压油体积的膨胀或收缩，且油室中存在着死空间，还有一些气体溶解于液压油中，这都将影响液压油对活塞体积的准确传递。此外，变容室由油室和波纹管构成，不能进行烘烤，不利于变容室除气，导致测量下限较差；油室使用时间过长，油室会融入气泡，需要配有专门真空泵定期进行抽气；活塞与油室之间用橡胶圈进行动密封，使用时间过长，容易导致漏气。该变容室结构复杂、体积大、重量重、成本高。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足，提出一种恒压式气体流量计变容室。

本发明提出的变容室，采用拉杆带动动块压缩波纹管的不锈钢结构。采用这种变容室，恒压式气体流量计整体能够烘烤至150℃，延伸了测量下限，提高了测量精度。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种恒压式气体流量计变容室，包括拉杆、支架、销钉、动块、波纹管、导轨筒、定块及接头，上述材料组成部件全部选用不锈钢。

拉杆用于拉动动块，使动块产生平移。平移的范围要小于波纹管在自然状态下长度的1/10。

支架用于支撑拉杆的移动，保持拉杆的移动方向不变。

销钉用于连接拉杆和动块，固定拉杆和动块的相对位置，使拉杆和动块的中轴线处于同一水平线上。

动块与波纹管焊接在一起，用于压缩或拉伸波纹管，使波纹管内的体积发生变化。压缩或拉伸的范围要求小于波纹管在自然状态下长度的1/10。

波纹管具有可伸缩性，波纹管作为容积可变的容器，用于容纳气体，当变容室内气体压力改变时，在拉杆和动块的作用下，改变波纹管的容积，使变容室内的气体的压力恒定，并产生恒定的流量。

导轨筒用于保持波纹管按导轨筒的中轴线方向移动。

在定块的内部加工出一个通孔，将波纹管和导轨筒通过焊接的方式固定在定块上，先焊接导轨筒，再焊接波纹管，并将通孔的一端与导轨筒相连。通孔的另一端与接头相连。

变容室通过接头与恒压式气体流量计其他部件相连接。

上述部件间的连接关系为：

拉杆与动块通过销钉连接，拉杆与支架相连，波纹管两端分别与动块和定块相焊接，导轨筒的一端在波纹管内与定块相焊接，定块另一端与接头相连接。

其中，导轨筒的外径要小于波纹管的内径，导轨筒的长度要小于波纹管处于最大压压缩状态下的长度。

当波纹管处于自然状态时，其长度为90～110mm，最大压缩时波纹管长为80～100mm。

导轨筒外径小于10.1mm。

动块最大移动范围小于11mm。

本发明变容室的工作过程为：

首先，通过接头向波纹管和定块中通入气体，气体压力用压力计测量。

然后，拉杆通过动块对波纹管进行压缩，波纹管沿着导轨筒的中轴线方向运动，波纹管内体积减小，压力上升，上升值用差压式压力计测量。

之后，根据差压式压力计的测量数据，采用压力波动控制方法，控制拉杆运动，保持在测量过程中波纹管内的压力始终与恒压式气体流量计中的参考室基准压力相同，在波纹管的压缩过程中，气体压力保持恒定，从而产生恒定的流量。

最后，通过测量拉杆的移动时间、移动距离、波纹管有效横截面积以及波纹管内部的气体压力，计算出恒压式气体流量计产生的标准流量。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)采用了全不锈钢制结构，使恒压式气体流量计可以整体进行烘烤，有利于流量计的除气，减小了流量计的放气，可以使流量测量下限达到5×10-8Pa·m³/s及以下。

(2)去掉了油室，避免了温度对液压油的影响，减小了对变容室主体的影响。

(3)去掉了活塞与油室的动密封连接性能，减小了漏、放气，有利于测量精度的提高。

(4)相对于活塞液压驱动波纹管结构，具有结构简单、体积小、重量轻、成本低等优点。

附图说明

图1为本发明恒压式气体流量计变容室的结构示意图。

其中，1-拉杆、2-支架、3-销钉、4-动块、5-波纹管、6-导轨筒、7-定块、8-接头。

具体实施方式

本发明的一种恒压式气体流量计变容室，包括拉杆1、支架2、销钉3、动块4、波纹管5、导轨筒6、定块7以及接头8，上述组成部件全部选用不锈钢。其连接关系为：

拉杆1与动块4通过销钉3连接，拉杆1与支架2相连，波纹管5两端分别与动块4和定块7焊接，导轨筒6的一端在波纹管5内与定块7焊接，定块7另一端与接头8连接。

其中，波纹管5、导轨筒6、接头8同定块7的连接方式为：在定块的内部7加工出一个通孔，将波纹管5和导轨筒6通过焊接的方式固定在定块上7，先焊接导轨筒6，再焊接波纹管5，并将通孔的一端与导轨筒6相连，通孔的另一端与接头8相连。

其中，波纹管5的内径为9.3mm，外径为15.5mm。当波纹管处于自然状态时，其长度为100mm，最大压缩时波纹管长为90mm。

导轨筒6外径为9.1mm。

动块4最大移动范围为10mm。

本发明的一种恒压式气体流量计变容室的工作过程为：

首先，通过接头8向波纹管5和定块7中通入气体，气体压力用压力计测量。

然后，拉杆1通过动块4压缩波纹管5，波纹管5沿着导轨筒6的轴向运动，波纹管5内体积减小，气体压力上升，上升值用差压式压力计测量。

之后，根据差压式压力计的测量数据，采用压力波动控制方法，控制拉杆1运动，保持在测量过程中波纹管5内的压力始终与与恒压式气体流量计中的参考室基准压力相同，在波纹管5压缩过程中，气体压力保持恒定，从而产生恒定的流量。

Claims (6)

1.一种恒压式气体流量计变容室，其特征在于：包括拉杆、支架、销钉、动块、波纹管、导轨筒、定块及接头；

拉杆用于拉动动块，使动块产生平移，平移的范围要小于波纹管在自然状态下长度的1/10；

支架用于支撑拉杆的移动，保持拉杆的移动方向不变；

销钉用于连接拉杆和动块，固定拉杆和动块的相对位置，使拉杆和动块的中轴线处于同一水平线上；

动块用于压缩或拉伸波纹管，使波纹管内的体积发生变化；

波纹管作为容积可变的容器，用于容纳气体，当变容室内气体压力改变时，在拉杆和动块的作用下，改变波纹管的容积，使变容室内的气体的压力恒定，并产生恒定的流量；

导轨筒用于保持波纹管按导轨筒的中轴线方向移动；

在定块的内部加工出一个通孔，将波纹管和导轨筒焊接在定块上，先焊接导轨筒，再焊接波纹管，并将通孔的一端与导轨筒相连，通孔的另一端与接头相连；

变容室通过接头与恒压式气体流量计其他部件相连接；

上述组成部件全部选用不锈钢。

2.如权利要求1所述的一种恒压式气体流量计变容室，其特征在于部件间的连接关系为：

拉杆与动块通过销钉连接，拉杆与支架相连，波纹管两端分别与动块和定块焊接，导轨筒的一端在波纹管内与定块焊接，定块另一端与接头连接；

其中，波纹管、导轨筒、接头同定块的连接方式为：在定块的内部加工出一个通孔，将波纹管和导轨筒通过焊接的方式固定在定块上，先焊接导轨筒，再焊接波纹管，并将通孔的一端与导轨筒相连，通孔的另一端与接头相连。

3.如权利要求1所述的一种恒压式气体流量计变容室，其特征在于工作过程为：

首先，通过接头向波纹管和定块中通入气体，气体压力用压力计测量；

然后，拉杆通过动块对波纹管进行压缩，波纹管沿着导轨筒的中轴线方向运动，波纹管内体积减小，压力上升，上升值用差压式压力计测量；

之后，根据差压式压力计的测量数据，采用压力波动控制方法，控制拉杆运动，保持在测量过程中波纹管内的压力始终与恒压式气体流量计中的参考室基准压力相同，在波纹管的压缩过程中，气体压力保持恒定，从而产生恒定的流量；

最后，通过测量拉杆的移动时间、移动距离、波纹管有效横截面积以及波纹管内部的气体压力，计算出恒压式气体流量计产生的标准流量。

4.如权利要求1所述的一种恒压式气体流量计变容室，其特征在于：当波纹管处于自然状态时，其长度为90～110mm，最大压缩时波纹管长为80～100mm。

5.如权利要求1所述的一种恒压式气体流量计变容室，其特征在于：导轨筒外径小于10.1mm。

6.如权利要求1所述的一种恒压式气体流量计变容室，其特征在于：动块最大移动范围小于11mm。