CN101666670B - 基于标准柱塞的气体流量校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于标准柱塞的气体流量校准装置。由机架、电动缸、柱塞、导向套、缸体、上盖板、编码器和控制系统组成。电动缸由电机、电动缸体、活塞杆组成，驱动柱塞上下运动，电动缸体与活塞杆之间为滑动配合，柱塞固定安装在活塞杆顶端；导向套固定在机架上，与柱塞之间设有密封圈，缸体安装在导向套上，上盖板盖在缸体上，盖板上设有被检流量计安装口；柱塞、导向套、缸体和上盖板之间形成一个密封的腔体；编码器安装在电机下方，将柱塞的位置反馈给控制系统；控制系统由上位机和下位机组成，可控制柱塞运动速度、时间、位置，并实时记录压力、温度等参数。它适用于临界流流量计的检定，具有精度高、工作可靠、操作方便、检定时间短等特点。

Description

基于标准柱塞的气体流量校准装置

技术领域

本发明涉及流量计量测试装置，尤其是涉及一种基于标准柱塞的气体流量校准装置。

背景技术

pVTt法气体流量标准装置是间接测量气体质量流量的标准装置，是目前检定临界流流量计的主要标准装置。

活塞式气体流量标准装置是一种直接测量气体流量的装置，具有测量准确度高、测量速度快、稳定可靠且易实现检测自动化等优点。为了便于加工，采用柱塞式结构，以柱塞外圈为基准。适用于小喉径临界流流量计的检定。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于标准柱塞的气体流量校准装置，它具有精度高、工作可靠、操作方便、检定时间短等特点，适用于临界流流量计的检定。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明是将导向套安装在机架上，电动缸由电机、电动缸体和活塞杆组成，电动缸体安装在机架底部，电动缸体的底部外安装有带编码器的电机，电动缸体与活塞杆之间为滑动配合，柱塞固定安装在活塞杆顶端，电动缸通过活塞杆与柱塞连接并驱动柱塞上下运动；导向套内圈与柱塞之间设有两道密封环，导向套侧面设有进油口和气体进口，气体进口处设有电磁气阀，进油口开在两道密封环之间，密封环内装有密封圈，气体进口开在两道密封环之上，导向套上端面设有垫圈，缸体的一端置于垫圈上，缸体的另一端经垫圈与上盖板连接，柱塞、导向套、缸体和上盖板之间形成一个密封腔体；在上盖板上分别设有用来测量密封腔体内的压力和温度的压力传感器和温度传感器，上盖板中心设有被检流量计安装口，用压紧装置将被检流量计固定，被检流量计出口处经压力传感器、阀门与真空泵连接。

本发明具有的有益效果是：

本发明是一种柱塞式气体流量标准装置，适用于临界流流量计的检定，具有精度高、工作可靠、操作方便、检定时间短等特点。

附图说明

附图是本发明的总体结构原理示意图。

图中：1、机架，2、电动缸体，3、柱塞，4、导向套，5、密封圈，6、电磁气阀，7、气体进口，8、缸体，9、压力传感器，10、温度传感器，11、气缸，12、上安装架，13、真空泵，14、阀门，15、压力传感器，16、上盖板，17、被检流量计，18、垫圈，19、进油口，20、电机，21、编码器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图所示，导向套4安装在机架1上，电动缸由电机20、电动缸体2、活塞杆组成，电动缸体2安装在机架1底部，电动缸体2的外底部安装有带编码器21的电机20，电动缸体2与活塞杆之间为滑动配合，柱塞3固定安装在活塞杆顶端，电动缸通过活塞杆与柱塞3连接并驱动柱塞3上下运动；导向套4内圈与柱塞3之间设有两道密封环，导向套4侧面设有进油口19和气体进口7，气体进口处设有电磁气阀6，进油口19开在两道密封环之间，密封环内装有密封圈5，气体进口7开在密封环之上，导向套4上端面设有垫圈18，缸体8的一端置于垫圈18上，缸体8的另一端经垫圈与上盖板16连接，柱塞3、导向套4、缸体8和上盖板16之间形成一个密封腔体；在上盖板16上分别设有用来测量密封腔体内的压力和温度的压力传感器9和温度传感器10，上盖板16中心设有被检流量计17安装口，用压紧装置将被检流量计17固定，被检流量计17出口处经压力传感器15、阀门14与真空泵13连接。

如附图所示，所述压紧装置为气缸11，气缸11安装在上安装架12。压紧装置还可用杠杆机构或用螺旋机构压紧。

如附图所示，一端置于垫圈18上的所述缸体8为玻璃管、金属管或者由其他材料制成。

编码器21安装在电机20下方，将柱塞3的位置反馈给控制系统；控制系统由上位机和下位机构成，与电机20电连接。

本发明的工作原理如下：

该装置工作时，气体进口处电动阀6打开，真空泵13开启后，气体由进口流经缸体8，再进入被测流量计16。电动阀6关闭后，真空泵13开始抽密封腔体内的气体，与此同时，计算机控制电机20以某一速度v(即流量q_s)驱动丝杆旋转，带动柱塞3向上运动排出气体，使之流经被测流量计。当柱塞排气的流量q_s等于被检流量计临界流量q_c时，管内压力P、温度T处于平衡状态。控制系统实时记录柱塞位置、温度、压力、湿度等参数，若q_s不等于q_c，压力波动超过设定范围，信号反馈到控制系统，控制系统就能根据参数的变化调整速度v，使之最终达到平衡状态。

该装置以柱塞外圈为测量基准，柱塞排气的流量：

q_s＝v×S

式中：S——活塞横截面积。

临界流流量计的实际流量公式：

$q_c=\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2{C}_d{C}_{*}\frac{P_0}{\sqrt{\frac{R}{M}{T}_0}}$

式中：d——喷嘴喉部直径；

C_d——流出系数；

C_*——临界流函数；

P₀——喷嘴入口滞止压力；

T₀——喷嘴入口滞止温度；

R——通用气体常数；

M——气体的摩尔质量。

显然，柱塞排气的流量q_s等于被检流量计临界流量q_c，根据测得的数据就能计算得到被测流量计的流出系数。

Claims (3)

1.一种基于标准柱塞的气体流量校准装置，其特征在于：将导向套(4)安装在机架(1)上，电动缸由电机(20)、电动缸体(2)和活塞杆组成，电动缸体(2)安装在机架(1)底部，电动缸体(2)的底部外安装有带编码器(21)的电机(20)，电动缸体(2)与活塞杆之间为滑动配合，柱塞(3)固定安装在活塞杆顶端，电动缸通过活塞杆与柱塞(3)连接并驱动柱塞(3)上下运动；导向套(4)内圈与柱塞(3)之间设有两道密封环，导向套(4)侧面设有进油口(19)和气体进口(7)，气体进口处设有电磁气阀(6)，进油口(19)开在两道密封环之间，密封环内装有密封圈(5)，气体进口(7)开在两道密封环之上，导向套(4)上端面设有垫圈(18)，缸体(8)的一端置于垫圈(18)上，缸体(8)的另一端经垫圈与上盖板(16)连接，柱塞(3)、导向套(4)、缸体(8)和上盖板(16)之间形成一个密封腔体；在上盖板(16)上分别设有用来测量密封腔体内的压力和温度的压力传感器(9)和温度传感器(10)，上盖板(16)中心设有被检流量计(17)安装口，用压紧装置将被检流量计(17)固定，被检流量计(17)出口处经压力传感器(15)、阀门(14)与真空泵(13)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于标准柱塞的气体流量校准装置，其特征在于：所述压紧装置为气缸(11)，气缸(11)安装在上安装架(12)。

3.根据权利要求1所述的一种基于标准柱塞的气体流量校准装置，其特征在于：一端置于垫圈(18)上的所述缸体(8)为玻璃管或金属管。

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