CN101470040B - 一种用于危险气体安全测量的低压力规 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种用于危险气体安全测量的低压力规的结构。该规由放射源、收集极、加速极、外壳、端帽、不锈钢片、绝缘座、法兰座、金属铟丝密封圈、连接螺栓、连接螺钉、陶瓷引线和电极组件组成。本发明通过放射源产生的β粒子对被测环境内的气体分子进行电离，加速极提供的直流电压使得收集极和加速极间形成一个电场空间，电离产生的正离子在电场力的作用下最终聚集在收集极上，形成一个微安量级的弱小电流信号，当所测环境压力变化时，产生的电流信号值也随之发生变化，并且在低真空范围内两者之间按照线性比例变化，因此可以通过测量收集极产生的电流信号来达到测量低真空压力的目的；本发明具有结构简单、测量精度高、体积小、防爆、可用于低温环境测量等特点。

Description

一种用于危险气体安全测量的低压力规

所属技术领域

本发明涉及一种用于危险气体安全测量的低压力规，可用在易燃易爆和低温环境下的低真空系统中压力测量。

技术背景

目前低温液化气体，如液氢、液氧和液化天然气等，通常采用低温绝热压力容器进行贮存和运输。衡量低温绝热压力容器性能的一个重要指标为其真空夹层的压力值。当低温绝热压力容器的真空夹层压力超过一定值后，产品的绝热性能就会明显下降，必须进行返厂维修。另一方面，对于贮存和运输易燃易爆低温液化气体，如果易燃易爆气体漏入真空夹层，遇到明火后还存在爆炸的危险。目前用于低真空测量的热电偶真空规、热传导真空规和热阴极电离规等，其工作时一般需要产生强电流或高电压，另一方面，这些真空规一般采用橡胶圈或无氧铜垫片实现真空密封，将这些真空规用于低温绝热压力容器夹层真空压力的测量，容易产生明火和泄漏的问题，存在安全隐患。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、测量精度高、体积小、防爆、可用于低温环境真空压力测量的真空规。

本发明的技术解决方案是：一种用于危险气体安全测量的低压力规，其特点在于：它由放射源、收集极、加速极、外壳、端帽、不锈钢片、绝缘座、法兰座、金属铟丝密封圈、连接螺栓、连接螺钉、陶瓷引线和电极组件组成。

其中，所述的放射源采用氚钛靶放射源，放射性活度为1Ci，为30mm×10mm×0.1mm的长方形不锈钢片；加速极采用直径为Φ30mm、壁厚为0.2mm的不锈钢圆筒，放射性电离规工作时需加直流电压。

本发明的连接关系是：外部装置将直流电压从电压输出端通过固定在电极组件上的陶瓷引线和不锈钢片加至加速极上。加速极为一上下贯通的圆筒，位于内腔绝缘座的上方，通过连接螺钉与绝缘座相连。绝缘座位于内腔的底部，通过螺钉与法兰座固定；陶瓷引线和加速极通过焊接分别与不锈钢片两端相连。带电的加速极提供直流电压使得加速极与位于内腔中轴线上的收集极之间形成一个电场空间，此电场空间的容积与内腔容积的比例为2∶5；收集极位于内腔的中轴线上，通过不锈钢片以焊接方式与陶瓷引线相连；放射源点焊于以收集极为轴心的加速极内壁面上，依据测量范围的不同，放射源为一个以上；电极组件与法兰座上两个孔焊接，陶瓷引线穿过电极组件与外部装置相连；外壳部分通过连接螺栓和金属铟丝密封圈与法兰座固定。

本发明的运行方式是：外部装置将直流电压加在加速极上，带电的加速极提供直流电压使得加速极与收集极之间形成一个电场空间。放射源产生的β粒子将被测环境的气体分子电离成正离子，正离子在电场力的作用下定向运动到收集极上，被收集极所收集，形成一个微安量级的弱小电流信号，此电流信号通过不锈钢片和陶瓷引线传输回外部装置。外部装置通过其内部的转换单元将电流信号最终转换成压力值。

本发明的工作原理是：通过放射源产生的β粒子对被测环境内的气体分子进行电离，加速极提供的直流电压使得收集极和加速极间形成一个电场空间，电离产生的正离子在电场力的作用下最终聚集在收集极上，形成一个微安量级的弱小电流信号，当所测环境压力变化时，产生的电流信号值也随之发生变化，并且在低真空范围内两者之间按照线性比例变化，因此可以通过测量收集极产生的电流信号来达到测量低真空压力的目的。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明由于采用放射源电离被测气体的方法代替采用热灯丝电离被测气体或利用热传导、热电偶原理测量被测环境气体压力的方法，采用耐低温的金属铟丝密封圈代替普通的橡胶密封圈或无氧铜密封圈进行密封，具有无热源、防爆和低温环境下使用等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意框图。

图中：1-放射源、2-收集极、3-加速极、4-外壳、5-端帽、6-不锈钢片、7-绝缘座、8-法兰座、9-金属铟丝密封圈、10-连接螺栓、11-连接螺钉、12-陶瓷引线、13-电极组件。

具体实施方式

如图1所示，为本发明的产品结构示意图，它由放射源(1)、收集极(2)、加速极(3)、外壳(4)、端帽(5)、不锈钢片(6)、绝缘座(7)、法兰座(8)、金属铟丝密封圈(9)、连接螺栓(10)、连接螺钉(11)、陶瓷引线(12)和电极组件(13)组成。产品工作时，放射源(1)产生的β粒子对加速极(3)空间内的被测气体进行电离，加速极(3)的作用是施加100V直流电压，使得在加速极(3)与收集极(2)之间形成一个电场空间，在电场力的作用下，电离产生的正离子能够定向运动到收集极(2)上，被收集极(2)收集，形成一个微安量级的弱小电流信号。该弱小电流信号在低真空范围与被测环境的压力存在线性关系，因此，通过测量该信号即可以实现被测环境气体压力的测量功能。外壳(4)和法兰座(8)形成一个封闭的压力测量空间，能够将被测系统的气体引入到加速极(3)空间内，形成稳定的气体氛围，同时起到屏蔽放射源，防止放射源泄漏，消除产品的安全隐患。绝缘座(7)用于固定加速极(3)，并在加速极(3)和法兰座(8)之间形成电绝缘。金属铟丝密封圈(9)起真空密封作用，防止外界气体漏入被测量系统。连接螺栓(10)起连接外壳(4)和法兰座(8)的作用，采用这种结构便于安装和维修。陶瓷引线(12)用于100V直流电压的施加和收集极产生的弱小电流信号的测量，并且陶瓷引线(12)用高阻抗的陶瓷材料制作，可减少收集极上的弱小电流漏电现象发生，提高测量精度。

Claims (5)

1.一种用于危险气体安全测量的低压力规，它包括放射源、收集极、加速极、外壳、端帽、不锈钢片、绝缘座、法兰座、金属铟丝密封圈、连接螺栓、连接螺钉、陶瓷引线和电极组件；其特征在于：外部装置将直流电压从电压输出端通过固定在电极组件上的陶瓷引线和不锈钢片加至加速极上；加速极为一上下贯通的圆筒，位于绝缘座的上方，通过连接螺钉与绝缘座相连；绝缘座位于内腔的底部，通过螺钉与法兰座固定；陶瓷引线和加速极通过焊接分别与不锈钢片两端相连；带电的加速极提供直流电压使加速极与位于内腔中轴线上的收集极之间形成一个电场空间，此电场空间的容积与内腔容积的比例为2∶5；收集极位于内腔的中轴线上，通过不锈钢片以焊接方式与陶瓷引线相连；放射源点焊于以收集极为轴心的加速极内壁面上；电极组件与法兰座上两个孔焊接，陶瓷引线穿过电极组件与外部装置相连；外壳通过连接螺栓和金属铟丝密封圈与法兰座固定。

2.根据权利要求1所述的一种用于危险气体安全测量的低压力规，其放射源的特征在于：放射源为一个以上。

3.根据权利要求1所述的一种用于危险气体安全测量的低压力规，其加速极的特征在于：采用直径为φ30mm、壁厚为0.2mm的不锈钢圆筒，放射性电离规工作时需加100V直流电压。

4.根据权利要求1所述的一种用于危险气体安全测量的低压力规，其金属铟丝密封圈的特征在于：采用的材料是金属铟。

5.根据权利要求1所述的一种用于危险气体安全测量的低压力规，其放射源的特征在于：放射源采用氚钛靶放射源，放射性活度为1Ci，为30mm×10mm×0.1mm的长方形不锈钢片。