CN104132776B - 一种用于压力校准的气体压力发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体压力发生装置，属于仪表校正领域，具体涉及一种用于压力校准的气体压力发生装置。包括：取压装置、流量调节装置、气泵，其中：取压装置的出气端与流量调节装置的进气端相连，所述流量调节装置的出气端与气泵的吸气端相通；所述取压装置的气流通道上设置有限流模块和取压口。因此，本发明具有如下优点：1.压力稳定性好，采用动态的压力发生方案，不受气密性以及使用环境温度等因素的改变的影响；2.压力可控性好，产生的压力范围宽、分辨率高、精度高；3.可准确计量气体累计体积，在0.1至80L/min内均可准确计量气体累计体积的流量计，其始动流量低、体积计量的分辨率高、测量精度高。

Description

一种用于压力校准的气体压力发生装置

技术领域

本发明涉及一种气体压力发生装置，属于仪表校正领域，具体涉及一种用于压力校准的气体压力发生装置。

背景技术

基于仪器仪表行业的发展，压力测量与累计体积测量的精度要求逐渐提高，测量范围逐步扩大，现有压力、流量与累计体积校准装置难以满足现有需求，并存在以下问题：

首先，现有的压力校准器受限于使用环境，压力发生范围窄，压力稳定性差等问题。现有技术中的压力校准器分为补偿式微压计、活塞压力发生器、数字压力表头和数字式压力发生器。其中：补偿式微压计和活塞压力发生器虽然发生压力稳定、准确，但因为其结构特征决定了它们压力发生范围窄、操作繁琐、且只能放置于室内场合使用，而无法携带外出；数字压力表头能够很精确的测量压力，但仪器本身没有压力发生系统，校准时需要自行准备压力发生系统，使用非常不方便；智能压力发生器主要依靠在一定密封空间内密闭一定压力的气体，提供给被校准仪器使用，这种类型仪器压力发生范围大，便于携带外出使用，但这种依靠密闭空间内封闭气体产生压力的压力发生系统所发生的压力稳定性不高，受仪器气密性、外部温度等因素影响，且替换被校准器后需要重新发生压力，效率不高。

其次，现有的流量和累计体积测量校准装置也受测量范围和使用环境的影响。现有的流量和累计体积测量校准装置主要有皂膜流量计、钟罩、标准皮膜流量计等。其中皂膜流量计只适合用于测量气体瞬时流量，不适用于气体累计体积的测量；钟罩是专门用于气体累计体积计量用的标准器，但钟罩使用时最低流量限制，对于气体流量偏小时不适用，而且钟罩体积很大且对环境要且严苛，只适合放置于实验室使用；标准皮膜流量计也是用于气体累计体积计量用的标准器，虽然体积不大且对使用环境要求并不严格，流量大小会影响皮膜工作状态，只能在其要求的流量范围内使用才能准确测量。

基于以上问题，本发明设计了一种孔口板气体压力发生装置，该装置可产生稳定的气体压力，同时还能在0.1至80L/min的气体流量范围内准确计量气体累计体积。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在上述问题，提出了一种孔口板气体压力发生装置。该装置采用动态的压力发生方案，不受气密性以及使用环境温度等因素的改变的影响，产生的压力范围宽、分辨率高、精度高；同时，该装置还可在0.1至80L/min内准确计量气体累计体积的流量计，其始动流量低、体积计量的分辨率高、测量精度高。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种用于压力校准的气体压力发生装置，包括：取压装置、流量调节装置、气泵，其中：取压装置的出气端与流量调节装置的进气端相连，所述流量调节装置的出气端与气泵的吸气端相通；所述取压装置的气流通道上设置有限流模块和取压口。

优化的，上述的用于压力校准的气体压力发生装置，所述流量调节装置为针形阀或电磁比例调节阀。

优化的，上述的用于压力校准的气体压力发生装置，所述取压装置的气流通道上设置的限流模块为孔口板或限流孔。

优化的，上述的用于压力校准的气体压力发生装置，所述取压装置通过三通电磁阀与流量调节装置相连，并且所述取压装置有两个，分别为差压取压装置、表压取压装置，所述差压取压装置与三通电磁阀的第一进气口相连，所述表压取压装置与三通电磁阀的第二进气口相连，所述三通电磁阀的出气口与流量调节装置相连。

优化的，上述的用于压力校准的气体压力发生装置，所述取压装置的气流通道上设置的限流模块为孔口板，所述差压取压装置的取压口位于孔口板两端，并且其孔口板的孔径为0.8mm；所述表压取压装置的取压口设置在孔口板与三通电磁阀之间，并且其孔口板的孔径为0.5mm。

优化的，上述的用于压力校准的气体压力发生装置，其特征在于还包括气体缓冲瓶，所述流量调节装置的出气端通过气体缓冲瓶与气泵的吸气端相通。

优化的，上述的用于压力校准的气体压力发生装置，所述流量调节装置与所述气体缓冲瓶之间的气流通道上设置有真空压力取压口。

优化的，上述的用于压力校准的气体压力发生装置，还包括与气泵出气端相连的累计体积流量计，所述累计体积流量计包括：光电检测器、皮膜流量计，所述光电检测器的光电编码盘通过连接轴固定于所述皮膜流量计的转动轴上。

优化的，上述的用于压力校准的气体压力发生装置，所述皮膜流量计出气口处安装有温度传感器。

因此，本发明具有如下优点：1.压力稳定性好，采用动态的压力发生方案，不受气密性以及使用环境温度等因素的改变的影响；2.压力可控性好，产生的压力范围宽、分辨率高、精度高；3.可准确计量气体累计体积，在0.1至80L/min内均可准确计量气体累计体积的流量计，其始动流量低、体积计量的分辨率高、测量精度高。

附图说明

附图1是本发明的结构图。

附图2是本发明的累计体积流量计结构图。

附图3是本发明的累计体积流量计剖视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，取压装置1、三通电磁阀2、流量调节装置3、气体缓冲瓶4、气泵5、累计体积流量计6、差压取压装置101、表压取压装置102、光电检测器601、皮膜流量计602、温度传感器603、光电编码盘604、连接轴605、转动轴606、光电计数器607。

实施例：

如图1所示，一种用于压力校准的气体压力发生装置，包括：取压装置1、三通电磁阀2、流量调节装置3、气体缓冲瓶4、气泵5、累计体积流量计6，其中，取压装置1有两个，分别为与三通电磁阀2的第一进气口相连的差压取压装置101，与三通电磁阀2的第二进气口相连的表压取压装置102；三通电磁阀2的出气口与流量调节装置3相连；流量调节装置3的出气端通过气体缓冲瓶4与气泵5的吸气端相通；气泵5出气端连接有累计体积流量计6。

取压装置1的气流通道上设置有限流模块和取压口；其中，限流模块可选择孔口板或限流孔。流量调节装置3与气体缓冲瓶4之间的气流通道上设置有真空压力取压口；流量调节装置3可选择针形阀或电磁比例调节阀，气泵5选用真空度能够达到55kPa以上的无刷直流真空气泵。

本实实施例的主要原理在于不同流量的气体流过流量调节装置时，在流量调节装置前后产生不同的差压、表压，通过对流量调节装置的选择可以确定压力发生范围。本实施例中，选用孔口板作为差压取压装置1的限流模块。其中，差压取压装置101孔口板的孔径为0.8mm，用于发生0至1psi差压，分辨率为1Pa，其取压口位于孔口板两端；表压取压装置102的孔口板的孔径为0.5mm，用于发生0至-30kPa的表压，分辨率为0.01kPa，其取压口设置在孔口板与三通电磁阀2之间。

本实施例中，气体缓冲瓶4使气流更加稳定，这样依靠气流发生的压力也会更稳定。本实施例中选用针形阀作为流量调节装置，其作用是调节气体流量大小，从而改变发生压力大小。

压力发生系统工作时，气泵开始抽气，当需要发生表压时，三通电磁阀2切换至与装置有0.5mm孔口板的表压取压装置102相连通，调节针型阀改变气体流量直至发生期望表压时停止；当需要发生差压时，电磁阀切换至与装置有0.8mm孔口板的差压取压装置101相连通，调节针型阀改变气体流量直至发生期望差压时停止。这种动态压力发生方式，由于系统本身不是密闭空间，不会受气密性和环境温度、大气压影响，很好地解决了传统压力发生系统由于气密性和外部环境导致的发生压力不稳定现象。

图2是本发明累计体积流量计6的总装图。累计体积流量计6的设计以皮膜流量602计为原型，使用精密光电旋转编码器601取代普通的机械式传动技术机构。皮膜流量计出气口处安装有温度传感器603，可实时测量皮膜流量计出口温度。

图3是本发明累计体积流量计6的剖视图。光电检测器601的光电编码盘604通过连接轴605固定于皮膜流量计602的转动轴606上。当气体流过皮膜流量计时皮膜流量计旋转轴转动，带动光电编码盘604转动，由光电计数器607检测计数脉冲。

采用上述结构后，累计体积流量计6的优点在于：首先，取代原有齿轮传动结构，直接将光电编码盘与旋转轴固定在一起，消除机械传动所带来的摩擦力，减小皮膜流量计的始动流量，从而将皮膜流量计使用所需的最小流量进一步减小，实验证明这种设计可以使得皮膜流量计对不小于0.1L/min的气流作出响应；其次，由于光电编码盘可以制作出500个以上的光栅，利用光电编码盘进行脉冲计数，可以大幅提高累计体积计量的分辨率和精度，本设计选用500个光栅的光电编码盘，配合软件消除抖动处理，在提高检测精度与分辨率的同时，可以消除振动造成光电检测器误计数的问题；再者，某些场合需要累计体积流量计提供标况累计体积，本设计在皮膜流量计出气口处安装有温度传感器，可实时测量皮膜流量计出口温度，本设计的高分辨率的累计体积计量则可以提高对气体标况累计体积的计量精度；最后，本设计采用多点线性化处理，消除由于气体流量不同造成的皮膜流量计计量误差，进一步提高计量精度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了取压装置1、三通电磁阀2、流量调节装置3、气体缓冲瓶4、气泵5、累计体积流量计6、差压取压装置101、表压取压装置102、光电检测器601、皮膜流量计602、温度传感器603、光电编码盘604、连接轴605、转动轴606、光电计数器607等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种用于压力校准的气体压力发生装置，其特征在于，包括：取压装置(1)、流量调节装置(3)、气泵(5)，其中：取压装置(1)的出气端与流量调节装置(3)的进气端相通，所述流量调节装置(3)的出气端与气泵(5)的吸气端相通；所述取压装置(1)的气流通道上设置有限流模块和取压口；

所述流量调节装置(3)为针形阀或电磁比例调节阀；

所述取压装置(1)的气流通道上设置的限流模块为孔口板或限流孔。

2.根据权利要求1所述的用于压力校准的气体压力发生装置，其特征在于，所述取压装置(1)通过三通电磁阀(2)与流量调节装置(3)相连，并且所述取压装置(1)有两个，分别为差压取压装置(101)、表压取压装置(102)，所述差压取压装置(101)与三通电磁阀(2)的第一进气口相连，所述表压取压装置(102)与三通电磁阀(2)的第二进气口相连，所述三通电磁阀(2)的出气口与流量调节装置(3)相连。

3.根据权利要求2所述的用于压力校准的气体压力发生装置，其特征在于，所述取压装置(1)的气流通道上设置的限流模块为孔口板，所述差压取压装置(101)的取压口位于孔口板两端，并且其孔口板的孔径为0.8mm；所述表压取压装置(102)的取压口设置在孔口板与三通电磁阀(2)之间，并且其孔口板的孔径为0.5mm。

4.根据权利要求1所述的用于压力校准的气体压力发生装置，其特征在于还包括气体缓冲瓶(4)，所述流量调节装置(3)的出气端通过气体缓冲瓶(4)与气泵(5)的吸气端相通。

5.根据权利要求4所述的用于压力校准的气体压力发生装置，其特征在于，所述流量调节装置(3)与所述气体缓冲瓶(4)之间的气流通道上设置有真空压力取压口。

6.根据权利要求1所述的用于压力校准的气体压力发生装置，其特征在于，还包括与气泵(5)出气端相连的累计体积流量计(6)，所述累计体积流量计(6)包括：光电检测器(601)、皮膜流量计(602)，所述光电检测器(601)的光电编码盘(604)通过连接轴(605)固定于所述皮膜流量计(602)的转动轴(606)上。

7.根据权利要求6所述的用于压力校准的气体压力发生装置，其特征在于，所述皮膜流量计(602)出气口处安装有温度传感器(603)。