CN102680057A - 活塞式气液两用微小流量标准装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞式气液两用微小流量标准装置，包括一竖直倒置的活塞缸，活塞缸与上端活塞缸盖连接，活塞缸或活塞缸盖固定在一承重支架上，活塞缸盖含十字四通接口，十字四通接口的水平方向其中一个接口通过进水管路阀和水箱连接，水平方向另一个接口通过出水管路阀能够与被检液体流量计连接，竖直向上的接口经过渡容器阀与内部装有油水分层的过渡容器连接，过渡容器油面上方有一气体出口，气体出口能够与被检气体流量计连接，活塞顶端插入活塞缸内并由线性模组驱动上下运动。本发明实现同一套标准装置可对气体或液体两种不同介质流量计进行检定，以活塞外径作为测量有效直径，易于提高加工精度，从而提高检测精度，装置整体结构小且简单。

Description

活塞式气液两用微小流量标准装置

技术领域

本发明涉及一种微小流量标准装置，尤其涉及一种活塞式气液两用微小流量标准装置，属于计量仪器技术领域。

背景技术

现有技术对液体微小流量计的检定，主要用电子秤或滴定管作为标准，手动按秒表的方法来检测，这种方法人为误差大，自动化程度低；现有技术对气体微小流量计的检定，主要用电子皂膜流量计，但受到皂膜泡形状、皂膜边缘厚度变化、管壁残留量及水蒸汽的影响，测量准确度低，测量时间长。而活塞式流量标准装置具有准确度高，易实现自动化等优点，但是传统的活塞式流量标准装置结构复杂，可动部件多，装置整体距离长，搬运不方便，对机械加工要求极高，而且只能检定液体或气体其中一种介质的流量计。申请号为211110208724.1的发明专利申请公开了一种活塞式液体微小流量标准装置，该活塞式微小流量标准装置含减速机，含导轨，结构较大，搬运不方便，操作较复杂，且只能检定液体流量计，以活塞缸内径作为装置的检定有效直径，由于内径加工难度较大，精度难以提高，因此其装置的扩展不确定度仅为：Urel＝(0.5～1.0)％(k＝2)。专利号201020301435.7的实用新型专利申请公开了一种双重活塞式气体流量标准装置，该标准装置含双重活塞，分上下两个气室，结构、操作复杂，只能对气体流量计进行检定，且由于其整体结构较大，流量范围起点较高，难以对微小流量计进行检定。

发明内容

本发明解决的技术问题是：解决现有技术中检定微小流量计精确度低，不易实现自动化；传统的活塞式流量标准装置结构复杂，可动部件多，操作复杂，装置整体距离长，搬运不方便，对机械加工要求高，精度低；只能对气体或液体其中一种介质的流量计进行检定等相关技术问题。

本发明提供了一种活塞式气液两用微小流量标准装置，包括一竖直倒置的活塞缸4，所述活塞缸4与上端活塞缸盖13连接，所述活塞缸4或活塞缸盖13固定在一承重支架18上，所述活塞缸盖13含十字四通接口，所述十字四通接口的水平方向其中一个接口通过进水管路阀23和水箱14连接，水平方向另一个接口连出水管路通过出水阀24能够与被检液体流量计连接，竖直向上的接口通过过渡容器阀17与内部装有油水分层的过渡容器15连接，所述过渡容器15油面上方有一气体出口，所述气体出口能够与被检气体流量计连接，所述活塞缸内的活塞5的顶端插入所述活塞缸4内，所述活塞5下端通过连接件与一个线性模组7连接，所述线性模组7能够驱动活塞5上下移动，所述线性模组7旁边平行设置一个光栅尺10，光栅头设置在所述线性模组7上，用于确定活塞5的位移。

所述活塞5下端与一个L形连接块6的上端连接，所述L形连接块6右端与所述线性模组7连接，所述线性模组7包括滚珠螺杆和滑块，一个步进电机9通过联轴器8与所述线性模组7上的滚珠螺杆相连接，带动滚珠螺杆转动，所述滚珠螺杆能够驱动活塞5上下移动，一个活塞复位开关和两个活塞限位开关12分别安装在所述线性模组7上，用于限定活塞5的行程，所述光栅尺10平行于所述线性模组7，光栅头安装在滑块上，用于确定活塞5的位移。

所述活塞缸4下端设置一O型密封圈19，所述活塞5和活塞缸4通过所述O型密封圈19密封，活塞5的外径作为所述活塞式气液两用微小流量标准装置的测量有效直径。

所述O型密封圈19下方设置一压力调节螺母20，所述压力调节螺母20与所述O型密封圈19紧密贴合且能够调节所述O型密封圈的密封程度。

所述承重支架18下方有轮子，所述活塞式气液两用微小流量标准装置能够随所述承重支架移动。

还包括压力变送器P1、P2和温度传感器T1、T2，所述压力变送器P1和温度传感器T1通过T形连接头1安装在所述出水管路上，所述压力变送器P2和温度传感器T2通过另一T型连接头安装在所述过渡容器15的气体出口上，所述压力变送器P1、P2的显示器与各自的压力连接管采用倒螺纹反锁结构，实现压力变送器显示器360°自由旋转。

活塞缸盖13有内螺纹，活塞缸4有对应的外螺纹，两者螺纹连接，并且用O型密封圈密封。

所述水箱14及过渡容器15内的水为蒸馏水。

一种上述活塞式气液两用微小流量装置检定液体流量计的工作方法，包括以下步骤：

1)打开进水管路阀，步进电机9驱动滚珠螺杆带动活塞向下运动，水箱14内的水抽入活塞缸4内；

2)等水充满活塞缸体后，关闭进水管路阀23，打开过渡容器阀17，步进电机9驱动活塞5向上运动进行排气；

3)待活塞缸4内气体排完后，关闭过渡容器阀17，设定检定流量，打开出水管路阀24，活塞按设定的流量向上运动，同步采集光栅的行程脉冲和被检液体流量计的脉冲或瞬时流量信号，记录检定时间，待检定时间到，同步停止采集信号，根据活塞的有效直径和活塞移动的距离计算出标准流量，将被检液体流量计的示值与标准流量的示值相比较，得到被检流量计的示值误差。

一种上述活塞式气液两用微小流量装置检定气体流量计的工作方法，包括以下步骤：

1)过渡容器15出口接被检气体流量计，关闭水平方向的进水管路阀和出水管路阀，打开过渡容器阀，步进电机9驱动滚珠螺杆带动活塞向下运动，过渡容器15下部的水抽入活塞缸内；

2)等水充满活塞缸体后，设定检定流量，活塞5按设定的流量向上运动，活塞缸4内的水又排入过渡容器15，同时过渡容器15内上部的气体从气体出口排出进入被检气体流量计；

3)待活塞5向上运动稳定后，同步采集光栅的行程脉冲和被检气体流量计的脉冲或瞬时流量信号，记录检定时间，待检定时间到，同步停止采集信号，根据活塞5的有效直径和活塞移动的距离经过温压修正计算出标准流量，将被检气体流量计示值与标准流量的示值相比较，得到被检气体流量计的示值误差。

本发明的有益效果在于：同一套活塞式流量标准装置可对气体或液体两种不同介质的流量计进行检定；装置整体不需要导轨，不需要减速器，结构小且简单，操作简单，适合现场检定；采用蒸馏水为工作介质，避免质量流量和体积流量之间的转换误差，本活塞式气液两用微小流量标准装置的流量范围是：(1～100)ml/min，流量范围起点低，装置的扩展不确定度Urel＝0.06％(k＝2)；以活塞外径作为装置的检定标准，易于提高加工精度，并提高检定精度，活塞运动速度可快速准确调节，即能实现精确流量调节，且流量稳定性好。

附图说明

图1是本发明活塞式气液两用微小流量标准装置的示意图。

图2是本发明活塞式气液两用微小流量标准装置检定液体流量计时的示意图。

图3是本发明活塞式气液两用微小流量标准装置检定气体流量计时的示意图。

其中，1、T形接头，2、温度传感器T1，3、压力变送器P1，4、活塞缸，5、活塞，6、L形连接块，7、线性模组，8、联轴器，9、步进电机，10、光栅尺，11、滑块，12、限位开关，13、活塞缸盖，14、水箱，15、过渡容器，16、油面层，17、过渡容器阀，18、承重支架，19、O型密封圈，20、压力调节螺母，21、被检液体流量计，22、被检气体流量计，23、进水管路阀，24、出水管路阀，25、温度传感器T2，26、压力变送器P2。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种活塞式气液两用微小流量标准装置，包括一竖直倒置的活塞缸4，所述活塞缸4与上端活塞缸盖13连接，所述活塞缸4或活塞缸盖13固定在一承重支架18上，所述活塞缸盖13含十字四通接口，所述十字四通接口的水平方向其中一个接口通过进水管路电磁阀23和水箱连接，水平方向另一个接口连接装有压力变送器P1和温度传感器T1的T形连接头一端，所述压力变送器的显示器与压力连接管采用倒螺纹反锁结构，实现压力变送器显示器360°自由旋转，所述T形连接头1另一端通过出水电磁阀24与出水管路连接，当检定液体流量计时，所述出水阀门24出口与被检液体流量计连接，竖直向上的接口通过过渡容器阀门17与内部装有油水分层的过渡容器15连接，所述过渡容器油面16上方有一气体出口，所述气体出口连接装有压力变送器P2和温度传感器T2的T形连接头一端，所述压力变送器P1、P2的显示器与各自压力连接管采用倒螺纹反锁结构，实现压力变送器显示器360°自由旋转，当检定气体流量计时，所述连接气体出口的T形连接头另一端与被检气体流量计连接；所述活塞缸4内的活塞5的顶端插入活塞缸内，所述活塞下端与一L形连接块的上端连接，所述L形连接块6右端与一线性模组7连接，所述线性模组7由包括滚珠螺杆和滑块，一个步进电机通过联轴器与所述线性模组上的滚珠螺杆相连接，带动滚珠螺杆转动，所述滚珠螺杆能够驱动活塞5上下移动，一个活塞复位开关和两个活塞限位开关12分别安装在所述线性模组7上，用于限定活塞的行程，所述线性模组旁边平行设置一光栅尺10，光栅头安装在滑块上，用于确定活塞5的位移。

活塞5和滚珠螺杆采用L形连接块6平行连接，采用高精度的线性模组7作为活塞5驱动机构，降低加工难度，提高精度，减少运动阻力。

活塞缸4下部采用了O型密封圈19，活塞5和活塞缸4通过O型密封圈19来密封，采用活塞5的外径作为测量有效直径，测量的精度与活塞缸4内径无关，由于外径加工较内径加工容易，因此容易实现高精度。所述O型密封圈下部紧密贴合一个四氟圈，所述四氟圈下方设置一压力可调节螺母20，所述压力可调节螺母与所述四氟圈紧密贴合，并且通过调节该螺母20可以调节所述O型密封圈的密封程度，从而根据实际需求调节精度等级。

温度传感器T1、T2和压力变送器P1、P2采用T形管路连接方式，压力显示器与压力管路连接采用倒螺纹反锁结构，压力变送器显示器可360度旋转，方便查看。

活塞式液体微小流量标准装置采用立式结构，过渡容器15在装置的最高点，当检定液体可作为排气使用，当检定气体是可作为气体稳压源使用，过渡容器15下面为蒸馏水，上面为硅油，避免水蒸汽对气体计量准确度的造成影响。

活塞缸盖13有内螺纹，活塞缸4有对应的外螺纹，两者采用螺纹连接，再用O型圈密封，有利于提高压力等级。

不需要利用减速机构，不需要设置导轨，用步进电机9驱动线性模组7带动活塞5实现低速移动，限位开关12用于限制线性模组7上的活动滑块的最大位移，确保活塞5在安全的行程内工作。流量范围是：(1～100)ml/min，装置的扩展不确定度是Urel＝0.06％(k＝2)

如图1所示，本发明的活塞式气液两用微小流量标准装置的工作过程为：检定液体时，打开进水管路电磁阀23，步进电机9驱动滚珠螺杆带动活塞5向下运动，水箱14内的蒸馏水抽入活塞缸4内；等蒸馏水充满活塞缸4后，关闭进水管路电磁阀23，打开过渡容器电磁阀17，步进电机驱动活塞向上运动进行排气；待活塞缸4内气体排完后，关闭过渡容器阀17，设定检定流量，打开出水管路阀24，活塞5按设定的流量向上运动，同步采集光栅的行程脉冲和被检液体流量计的脉冲或瞬时流量信号，记录检定时间，待检定时间到同步停止采集信号，根据活塞5的有效直径和活塞移动的距离计算出标准流量，将被检液体流量流量计的示值与标准流量的示值相比较，得到被检流量计的示值误差。

检定气体时，过渡容器15出口接被检气体流量计，打开过渡容器电磁阀17，关闭水平方向的进水管路阀23和出水管路阀24，步进电机9驱动滚珠螺杆带动活塞5向下运动，过渡容器15下部的蒸馏水抽入活塞缸4内；等蒸馏水充满活塞缸4后，设定检定流量，活塞5按设定的流量向上运动，活塞缸4内的蒸馏水又排入过渡容器15，同时渡容器15上部的气体从气体出口排出进入被检气体流量计；待活塞5向上运动稳定后，同步采集光栅的行程脉冲和被检气体流量计的脉冲或瞬时流量信号，记录检定时间，待检定时间到，同步停止采集信号，根据活塞5的有效直径和活塞移动的距离经过温压修正计算出标准流量，将被检气体流量计示值与标准流量的示值相比较，得到被检气体流量计的示值误差。

Claims (10)

1.一种活塞式气液两用微小流量标准装置，其特征在于：包括一竖直倒置的活塞缸，所述活塞缸与上端活塞缸盖连接，所述活塞缸或活塞缸盖固定在一承重支架上，所述活塞缸盖含十字四通接口，所述十字四通接口的水平方向其中一个接口通过进水管路阀和水箱连接，水平方向另一个接口连出水管路通过出水阀能够与被检液体流量计连接，竖直向上的接口通过过渡容器阀与内部装有油水分层的过渡容器连接，所述过渡容器油面上方有一气体出口，所述气体出口能够与被检气体流量计连接，所述活塞缸内的活塞的顶端插入所述活塞缸内，所述活塞下端通过连接件与一个线性模组连接，所述线性模组能够驱动活塞上下移动，所述线性模组旁边平行设置一个光栅尺，光栅头设置在所述线性模组上，用于确定活塞的位移。

2.如权利要求1所述的活塞式气液两用微小流量标准装置，其特征在于：所述活塞下端与一个L形连接块的上端连接，所述L形连接块右端与所述线性模组连接，所述线性模组包括滚珠螺杆和滑块，一个步进电机通过联轴器与所述线性模组上的滚珠螺杆相连接，带动滚珠螺杆转动，所述滚珠螺杆能够驱动活塞上下移动，一个活塞复位开关和两个活塞限位开关分别安装在所述线性模组上，用于限定活塞的行程，所述光栅尺平行于所述线性模组，光栅头安装在滑块上，用于确定活塞的位移。

3.如权利要求1所述的活塞式气液两用微小流量标准装置，其特征在于：所述活塞缸下端设置一O型密封圈，所述活塞和活塞缸通过所述O型密封圈密封，活塞的外径作为所述活塞式气液两用微小流量标准装置的测量有效直径。

4.如权利要求3所述的活塞式气液两用微小流量标准装置，其特征在于：所述O型密封圈下方设置一压力调节螺母，所述压力调节螺母与所述O型密封圈紧密贴合且能够调节所述O型密封圈的密封程度。

5.如权利要求1所述的活塞式气液两用微小流量装置，其特征在于所述承重支架下方有轮子，所述活塞式气液两用微小流量标准装置能够随所述承重支架移动。

6.根据权利要求1所述的活塞式气液两用微小流量装置，其特征在于：还包括压力变送器P1、P2和温度传感器T1、T2，所述压力变送器P1和温度传感器T1通过T形连接头安装在所述出水管路上，所述压力变送器P2和温度传感器T2通过另一T型连接头安装在所述过渡容器的气体出口上，所述压力变送器P1、P2的显示器与各自的压力连接管采用倒螺纹反锁结构，实现压力变送器显示器360°自由旋转。

7.如权利要求1所述的活塞式气液两用微小流量装置，其特征在于：活塞缸盖有内螺纹，活塞缸有对应的外螺纹，两者螺纹连接，并且用O型密封圈密封。

8.如权利要求1所述的活塞式气液两用微小流量标准流量装置，其特征在于：所述水箱及过渡容器内的水为蒸馏水。

9.一种如权利要求1所述的活塞式气液两用微小流量装置检定液体流量计的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

1)打开进水管路阀，步进电机驱动滚珠螺杆带动活塞向下运动，水箱内的水抽入活塞缸内；

2)等水充满活塞缸体后，关闭进水管路阀，打开过渡容器阀，步进电机驱动活塞向上运动进行排气；

3)待活塞缸内气体排完后，关闭过渡容器阀，设定检定流量，打开出水管路阀，活塞按设定的流量向上运动，同步采集光栅的行程脉冲和被检液体流量计的脉冲或瞬时流量信号，记录检定时间，待检定时间到，同步停止采集信号，根据活塞的有效直径和活塞移动的距离计算出标准流量，将被检液体流量计的示值与标准流量的示值相比较，得到被检流量计的示值误差。

10.一种如权利要求1所述的活塞式气液两用微小流量装置检定气体流量计的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

1)过渡容器出口接被检气体流量计，关闭水平方向的进水管路阀和出水管路阀，打开过渡容器阀，步进电机驱动滚珠螺杆带动活塞向下运动，过渡容器下部的水抽入活塞缸内；

2)等水充满活塞缸体后，设定检定流量，活塞按设定的流量向上运动，活塞缸内的水又排入过渡容器，同时过渡容器内上部的气体从气体出口排出进入被检气体流量计；

3)待活塞向上运动稳定后，同步采集光栅的行程脉冲和被检气体流量计的脉冲或瞬时流量信号，记录检定时间，待检定时间到，同步停止采集信号，根据活塞的有效直径和活塞移动的距离经过温压修正计算出标准流量，将被检气体流量计示值与标准流量的示值相比较，得到被检气体流量计的示值误差。

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