CN102225738B - 一种便携式密闭容腔真空注液方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式密闭容腔真空注液方法及装置，属于机电一体化领域。本发明的一种便携式密闭容腔真空注液方法实现步骤如下：步骤1，对密闭容腔抽真空；步骤2，向密闭容腔注入液体工作介质；步骤2包括如下步骤：步骤(1)向主箱中加入液体及循环过滤；步骤(2)清除主箱中气泡；步骤(3)向密闭容腔注入液体工作介质。本发明还依据该方法制作了一种便携式密闭容腔真空注液装置。本发明可避免向密闭容腔注入液体时混入气体，从而提高伺服系统的控制精度；本发明无需人工干预就可实现注入液体工作介质，提高了注入效率；本发明重量轻、体积小、方便运输和野外现场使用的装置，并且操作简便；本发明适用于所有液体工作介质的真空加注系统中。

Description

一种便携式密闭容腔真空注液方法及装置

技术领域

本发明涉及一种密闭容腔真空注液方法及装置，特别涉及一种便携式密闭容腔真空注液方法及装置，属于机电一体化领域。

背景技术

真空注入液体工作介质主要是为密闭容腔加注符合技术规范要求的合格液体工作介质，为了保证给被注密闭容腔注满液体工作介质而不含气体，在注入工作介质前必须先对密闭容腔抽真空，然后再注入符合污染度要求的液体介质，同时能够对液体工作介质进行循环过滤以保证液体工作介质的污染度符合要求。目前采用人工灌入工作介质的方式，极易混入气体，导致伺服系统的控制精度下降。另外人工注入液体工作介质也比较困难，也无法保证所注入液体工作介质的污染度要求，容易造成伺服系统的卡堵故障。

发明内容

本发明的目的是要解决向密闭容腔注入液体极易混入气体导致伺服系统的控制精度下降的问题，因此，本发明公开了一种便携式密闭容腔真空注液方法及装置。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种便携式密闭容腔真空注液方法为：

步骤1，对密闭容腔抽真空；

对密闭容腔抽真空，将密闭容腔的残存液体抽到一容器内，该容器定义为辅箱，当检测到辅箱的液位高于预设液位时，液位高指液位高于辅箱的80％，需要将辅箱中的液体先抽回到另一个容器，该容器定义为主箱，当辅箱液位抽到低液位时，液位低指液位低于主箱的20％，再对密闭容腔抽真空。当密闭容腔中达到设定的真空度时停止抽真空。

步骤2，向密闭容腔注入液体工作介质；步骤2包括如下步骤：

(1)向主箱中加入液体及循环过滤；

当主箱液位低于预设液位时，液位低指液位低于主箱的20％，需要向主箱加入液体工作介质，当加到高于设定的液位时停止加入，液位高指液位高于主箱的80％。为了保证所注入液体工作介质的污染度，需要对主箱中的液体进行循环过滤。

(2)清除主箱中气泡

为了降低主箱中的气体含量需要对主箱进行除气泡。在真空负压作用下，将主箱中的气体抽出，从而降低液体的空气含量，保证加注液体的质量。

(3)向密闭容腔注入液体工作介质

当加注液体的质量达到设定的质量要求时向密闭容腔注入液体工作介质，直到达到设定的体积时停止注入液体工作介质，整个向密闭容腔注入液体工作介质过程结束。

(4)向密闭容腔注入液体工作介质并冲洗密闭容腔

当加注液体的质量达到设定的质量要求时向密闭容腔注入液体工作介质，在向密闭容腔注入工作介质的过程中同时对密闭容腔抽真空，从而实现对密闭容腔的冲洗，向密闭容腔注入液体工作介质直到达到设定的体积时停止注入，整个向密闭容腔注入液体工作介质过程结束。

整个抽真空和注入过程中，由嵌入式控制器自动检测主箱液位、辅箱液位、和过滤器污染指示信号，当出现故障时立刻报警。

依据本发明所述的注液方法制作了一种便携式密闭容腔真空注液装置，它主要由控制柜、抽真空部分、加注及循环过滤部分和电气控制部分组成，外围设备包括密闭容腔和外部盛液体工作介质的容器。

一种便携式密闭容腔真空注液装置各部分之间的连接关系为：

控制柜用来放置该装置的其他设备，起到固定其他测试设备的作用。控制柜由柜体和操作面板组成，柜体采用薄铁皮成型并加径，重量轻且保证强度。操作面板上面装有真空压力表、注入压力表、观察窗，最右边为嵌入式控制器显示和操作按钮区域。

抽真空部分主要包括真空泵、交流电机、油气分离器、过滤器、辅箱、真空压力传感器、观察窗、真空压力表和电磁球阀。交流电机与真空泵同轴带动其旋转。真空泵的吸气口安装有油气分离器，过滤器与真空泵之间有一个真空压力传感器用于监测抽真空回路中的真空压力，真空压力表用于指示抽真空回路中的真空压力，真空压力传感器的输出值通过嵌入式控制器的模拟量接口进行采集，实现真空度的调节和自动抽真空过程。辅箱内装有液位传感器，同时在控制柜面板上设计了一个观察窗口。主箱和辅箱通过真空电磁阀连接。

加注及循环过滤部分包括主箱、主泵、交流电机、低压溢流阀、精密过滤器、节流阀、注液压力表和流量传感器。交流电机与主泵同轴带动其旋转。主箱容积是密闭容腔容积的3～5倍，主箱内装有液位传感器，主箱和空气滤清器间通过真空电磁阀连接，主箱和主泵通过无泄漏插装式两位四通电磁阀连接，在主泵出口设计精密过滤器，过滤器上带有压差污染报警开关，为了保证加注压力可调，在主泵出口处和主箱回路间设计了低压溢流阀。在密闭容腔注入回路有两个无泄漏电磁球阀，实现给密闭容腔一进一出的循环抽注液体。另外，回路上装有快速接头，通过管路连接到密闭容腔。注入量通过流量传感器监测，其输出值由嵌入式控制器的模拟量接口进行采集。

电气控制部分主要包括嵌入式控制器。嵌入式控制器包含有模拟量、数字量和开关量输入接口，且具有开关量输出接口以控制指示灯、电磁阀和泵的启停，同时完成滤芯污染指标和液位高低报警。

本发明的一种便携式密闭容腔真空注液装置具体操作步骤如下：

步骤1，对密闭容腔抽真空；

断开主箱和辅箱间的真空电磁阀，启动真空泵可以将密闭容腔中的液体抽到辅箱中，当密闭容腔中达到设定的真空度时停止真空泵。当检测到辅箱的液位达到一定高度后，需要启动主泵将辅箱中的液体抽回到主箱中。

步骤2，向密闭容腔注入液体工作介质

(1)向主箱中加入液体及循环过滤

当主箱液位低时报警提示需要向主箱加入液体工作介质，控制电磁阀通电，主泵从外部容器中吸入液体到主箱，当加到设定的液位高度时停止。为了保证所注入液体工作介质的污染度，控制电磁阀断电主泵吸取主箱中的液体进行循环过滤。

(2)清除主箱中气泡

为了降低主箱中的气体含量，关闭真空电磁阀，然后启动真空泵，在真空负压作用下，将主箱中的气体抽出，从而降低液体的空气含量，保证加注液体的质量。当真空压力传感器检测达到最低真空度后关闭电磁阀和真空泵。这一过程也可以通过观察真空压力表来确定是否结束。

(3)向密闭容腔注入液体工作介质

启动主泵，打开电磁阀向密闭容腔注入液体工作介质，达到设定的体积时关闭电磁阀并停止主泵，注入过程完成。

(4)冲洗密闭容腔

在向密闭容腔注入工作介质的过程中同时开启真空泵，可将容腔内的液体抽出至辅箱，实现对密闭容腔的冲洗。

整个抽真空和注入过程中，由嵌入式控制器自动检测主箱和辅箱液位、过滤器污染指示信号等，当出现故障时立刻报警。

有益效果：

1、本发明公开的一种便携式密闭容腔真空注液方法及装置，可避免向密闭容腔注入液体时混入气体，从而提高伺服系统的控制精度；

2、本发明公开的一种便携式密闭容腔真空注液方法及装置的整个工作过程可以实现一键式操作，无需人工干预就可实现注入液体工作介质，提高了注入效率；

3、本发明公开的一种便携式密闭容腔真空注液方法及装置主箱、辅箱、泵体、连接件及支撑支架等均采用铝合金材质，结构紧凑，布局合理，控制及驱动小型化集成，控制柜体采用薄铁皮成型并加径，重量小且保证强度，实现了便携式，重量轻、体积小、方便运输和野外现场使用的装置，并且操作简便；

4、本发明公开的一种便携式密闭容腔真空注液方法及装置适用于所有液体工作介质的真空加注系统中。

附图说明

图1为本发明的具体实施方式中便携式密闭容腔真空注液方法的流程图；

图2为本发明的具体实施方式中便携式密闭容腔真空注液体方法的原理图；

图3为本发明具体实施方式中便携式密闭容腔真空注液装置中控制柜的示意图。

其中，1-主箱，2-辅箱，3.1-第一液位传感器、3.2-第二液位传感器，4-液位夜温计，5-两位四通电磁阀，6-加入口三通球阀，7-第一真空电磁阀、19.1-第二真空电磁阀、19.2-第三真空电磁阀，8-空气滤清器，9.1-第一交流电机，9.2-第二交流电机，10-主泵，11-低压溢流阀，12-精密过滤器，13-节流阀，14.1-第一测压接头、14.2-第二测压接头，15.1-注液压力表，15.2-真空压力表，16.1-第一无泄漏电磁球阀、16.2-第二无泄漏电磁球阀，17-真空压力传感器，18-观察窗，20-油气分离器，21-真空泵，22-快速接头，23-流量传感器，24-控制柜，25-嵌入式控制器。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的及优点，下面结合附图及便携式密闭容腔真空注入液体工作介质实例来进一步说明。

本实施例公开的一种便携式密闭容腔真空注液方法流程如图1所示，其方法为：

步骤1，对密闭容腔抽真空；

对密闭容腔抽真空，将密闭容腔的残存液体抽到辅箱，当检测到辅箱的液位高于预设液位时需要将辅箱中的液体先抽回到主箱，再对密闭容腔抽真空。当密闭容腔中达到设定的真空度时停止抽真空。

步骤2，向密闭容腔注入液体工作介质；步骤2包括如下步骤：

(1)向主箱中加入液体及循环过滤；

当主箱液位低时，需要向主箱加入液体工作介质，当加到设定的液位高度时停止加入。为了保证所注入液体工作介质的污染度，需要对主箱中的液体进行循环过滤。

(2)清除主箱中气泡

为了降低主箱中的气体含量需要对主箱进行除气泡。在真空负压作用下，将主箱中的气体抽出，从而降低液体的空气含量，保证加注液体的质量。

(3)向密闭容腔注入液体工作介质

当加注液体的质量达到设定的质量要求时向密闭容腔注入液体工作介质，直到达到设定的体积时停止注入液体工作介质，整个向密闭容腔注入液体工作介质过程结束。

(4)向密闭容腔注入液体工作介质并冲洗密闭容腔

当加注液体的质量达到设定的质量要求时向密闭容腔注入液体工作介质，在向密闭容腔注入工作介质的过程中同时对密闭容腔抽真空，从而实现对密闭容腔的冲洗，向密闭容腔注入液体工作介质直到达到设定的体积时停止注入，整个向密闭容腔注入液体工作介质过程结束。

整个抽真空和注入过程中，由嵌入式控制器自动检测主箱液位、辅箱液位、和过滤器污染指示信号，当出现故障时立刻报警。

本实施例的一种便携式密闭容腔真空注液装置如图2所示，它包括主箱1、辅箱2、第一液位传感器3.1、第二液位传感器3.2、液位夜温计4、两位四通电磁阀5、加入口三通电磁阀6、第一真空电磁阀7、第二真空电磁阀19.1、第三真空电磁阀19.2、空气滤清器8、第一交流电机9.1、第二交流电机9.2、主泵10、低压溢流阀11、精密过滤器12、节流阀13、第一测压接头14.1、第二测压接头14.2、注液压力表15.1、真空压力表15.2、第一无泄漏电磁球阀16.1、第二无泄漏电磁球阀16.2、真空压力传感器17、观察窗18、油气分离器20、真空泵电机组21、快速接头22、流量传感器23、控制柜24和嵌入式控制器25。

控制柜24用来放置装置的其他设备，如图3所示，起到固定其他测试设备的作用。控制柜24由柜体和操作面板组成，柜体采用薄铁皮成型并加径，重量轻并保证强度。操作面板上面装有注液压力表15.1、真空压力表15.2、观察窗18，最右边为嵌入式控制器25显示和操作按钮区域。

抽真空部分第二交流电机9.2与真空泵21同轴带动其旋转。真空泵21的吸气口安装有油气分离器20，密闭容腔和真空泵21之间有一个真空压力传感器17。密闭容腔真空压力传感器17信号通过嵌入式控制器24的模拟量输入口进行采集，实现真空度的调节和自动抽真空过程。辅箱2内装有第二液位传感器3.2，同时在注入装置面板上设计了观察窗口18。主箱1和辅箱2间通过第二真空电磁阀19.1连接。

加注及循环过滤部分第一交流电机9.1与主泵10同轴带动其旋转。主箱1容积是密闭容腔容积的3～5倍，主箱1内装有第一液位传感器3.1，主箱1和空气滤清器8间通过第一真空电磁阀7连接，主箱1和主泵10通过无泄漏插装式两位四通电磁阀5连接，在主泵10的出口设计有精密过滤器12，过滤器12上带有压差污染报警开关，为了保证加注压力可调，在主泵10出口处和主箱1回路间设计了低压溢流阀11。在密闭容腔注入回路有第一无泄漏电磁球阀16.1和第二无泄漏电磁球阀16.2，实现给密闭容腔一进一出的循环抽注液体，另外，回路上装有快速接头22，通过管路连接到密闭容腔。注入量通过流量传感器23监测，其输出值由嵌入式控制器25的模拟量接口进行采集；

电气控制部分主要包括嵌入式控制器25，控制器25包含有模拟量、数字量和开关量输入接口，具有开关量输出接口以控制指示灯、电磁阀和泵的启停，同时完成滤芯污染和液位高低报警。

本发明的一种便携式密闭容腔真空注液方法的主要工作流程如下：

步骤1，对密闭容腔抽真空；

断开主箱1和辅箱2间的真空电磁阀，关闭第一无泄漏电磁球阀16.1，启动真空泵，一段时间后接通第三真空电磁阀19.2和第二无泄漏电磁球阀16.2，可以将密闭容腔中的残存液体抽到辅箱2中，当密闭容腔中达到设定的真空度时停止真空泵21。当检测到辅箱2的液位达到一定高度后，需要启动主泵10将辅箱2中的液体抽回到主箱1中。

步骤2，向密闭容腔注入液体工作介质；步骤2包括以下步骤：

(1)向主箱1加入液体及循环过滤

当主箱1液位低时报警提示需要向主箱1加入液体工作介质，关闭主箱1和辅箱2间的第二真空电磁阀19.1，打开加入口三通电磁阀6，主泵1从外面容器中吸入液体到主箱1中，当加到高液位时提示停止。关闭加入口三通电磁阀6，主泵1吸取主箱1中的液体进行循环过滤。

(2)清除主箱1中气泡

除气泡主要是降低主箱1中的气体含量。关闭真空电磁阀7、电磁球阀16.2和两位四通电磁阀5，然后启动真空泵21，在真空负压作用下，将主箱1中的气体抽出，从而降低液体的空气含量，保证加注液体的质量。当真空压力传感器17检测到达到最低真空度后打开第一真空电磁阀7、第二真空电磁阀19.1、第三真空电磁阀19.2和两位四通电磁阀5，停止真空泵20。这一过程也可以通过观察真空压力表15.2来确定是否结束。

(3)注入液体工作介质

关闭第二无泄漏电磁球阀16.2和加入口三通电磁阀6，打开两位四通电磁阀5，启动主泵10，一段时间后打开第一无泄漏电磁球阀16.1，主泵10从主箱1中向密闭容腔注入液体工作介质，达到设定的注入量时关闭电磁球阀16.1，注入量通过流量传感器23监测，然后停止主泵10，注入过程结束。整个注入过程中，嵌入式控制器25自动检测注入量、主箱1液位、过滤器污染指示信号等，当出现故障时立刻报警。

(4)冲洗密闭容腔

在向密闭容腔注入工作介质的过程中同时，关闭主箱1和辅箱2间的第二真空电磁阀19.1，打开电磁球阀16.2、第三真空电磁阀19.2和加入口三通电磁阀6，开启真空泵21，可将容腔内的液体抽出至辅箱2，实现对密闭容腔的冲洗。

虽然结合了附图描述了本发明的具体实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种便携式密闭容腔真空注液方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1，对密闭容腔抽真空；

对密闭容腔抽真空，将密闭容腔的残存液体工作介质抽到辅箱，当检测到辅箱的液位高于预设液位时需要将辅箱中的液体工作介质先抽回主箱，再对密闭容腔抽真空；当密闭容腔中达到设定的真空度时停止抽真空；

步骤2，向密闭容腔注入液体工作介质；步骤2包括如下步骤：

步骤(1)向主箱中加入液体工作介质及循环过滤；

当主箱液位低于预设液位时需要向主箱加入液体工作介质，当加到高于设定的液位时停止加入液体工作介质，为了保证所注入液体工作介质的污染度，需要对主箱中的液体工作介质进行循环过滤；

步骤(2)清除主箱中气泡；

为了降低主箱中的气体含量需要对主箱进行除气泡；在真空负压作用下，将主箱中的气体抽出；

步骤(3)向密闭容腔注入液体工作介质

当加注液体工作介质的质量达到设定的质量要求时向密闭容腔注入液体工作介质，直到达到设定的体积时停止注入液体工作介质，整个向密闭容腔注入液体工作介质过程结束。

2.根据权利要求1所述的一种便携式密闭容腔真空注液方法，其特征在于，所述的步骤(3)为：向密闭容腔注入液体工作介质并冲洗密闭容腔；

当加注液体工作介质的质量达到设定的质量要求时向密闭容腔注入液体工作介质，在向密闭容腔注入工作介质的过程中同时对密闭容腔抽真空，从而实现对密闭容腔的冲洗，向密闭容腔注入液体工作介质直到达到设定的体积时停止注入，整个向密闭容腔注入液体工作介质过程结束。

3.根据权利要求2所述的真空注液方法制作的一种便携式密闭容腔真空注液装置，其特征在于：它主要由控制柜、抽真空部分、加注及循环过滤部分和电气控制部分组成，外围设备包括密闭容腔和外部盛液体工作介质的容器；

一种便携式密闭容腔真空注液装置各部分之间的连接关系为：

控制柜(24)起到固定其他测试设备的作用；控制柜(24)由柜体和操作面板组成，操作面板上面装有注液压力表(15.1)、真空压力表(15.2)、观察窗(18)，最右边为嵌入式控制器(25)显示和操作按钮区域； 

抽真空部分包括真空泵(21)、第二交流电机(9.2)、油气分离器(20)、精密过滤器(12)、辅箱(2)、真空压力传感器(17)、观察窗(18)、真空压力表(15.2)、第二真空电磁阀(19.1)和第三真空电磁阀(19.2)；第二交流电机(9.2)与真空泵(21)同轴带动其旋转；真空泵(21)的吸气口安装有油气分离器(20)，精密过滤器(12)与真空泵(21)之间有一个真空压力传感器(17)用于监测抽真空回路中的真空压力，真空压力表(15.2)用于指示抽真空回路中的真空压力，真空压力传感器(17)的输出值通过嵌入式控制器(25)的模拟量接口进行采集，实现真空度的调节和自动抽真空过程；辅箱(2)内装有第二液位传感器(3.2)，同时在控制柜(24)面板上设计了一个观察窗(18)；主箱(1)和辅箱(2)通过第二真空电磁阀(19.1)连接；

加注及循环过滤部分包括主箱(1)、主泵(10)、第一交流电机(9.1)、低压溢流阀(11)、精密过滤器(12)、节流阀(13)、注液压力表(15.1)和流量传感器(23)；第一交流电机(9.1)与主泵(10)同轴带动其旋转；主箱(1)内装有第一液位传感器(3.1)，主箱(1)和空气滤清器(8)间通过第一真空电磁阀(7)连接，主箱(1)和主泵(10)通过无泄漏插装式两位四通电磁阀(5)连接，在主泵(10)出口设计精密过滤器(12)，过滤器上带有压差污染报警开关，为了保证加注压力可调，在主泵(10)出口处和主箱(1)回路间设计了低压溢流阀(11)；在密闭容腔注入回路有第一无泄漏电磁球阀(16.1)和第二无泄漏电磁球阀(16.2)，实现给密闭容腔一进一出的循环抽注液体工作介质；回路上装有快速接头(22)；注入量通过流量传感器(23)监测，其输出值由嵌入式控制器(25)的模拟量接口进行采集；

电气控制部分主要包括嵌入式控制器(25)；嵌入式控制器(25)包含有模拟量、数字量和开关量输入接口，且具有开关量输出接口以控制指示灯、电磁阀和泵的启停，同时完成滤芯污染指标和液位高低报警。

4.根据权利要求3所述的一种便携式密闭容腔真空注液装置，其特征在于：所述的主箱(1)容积是密闭容腔容积的3～5倍。

5.根据权利要求3或4所述的一种便携式密闭容腔真空注液装置，其特征在于：所述的主箱(1)、辅箱(2)、泵体、连接件及支撑支架选用铝合金材质；控制柜(24)的柜体采用薄铁皮成型并加径，控制及驱动小型化集成。 

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