CN108982902A - 一种磁流体真空灌注装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁流体真空灌注装置及方法，装置包括腔体和真空泵，所述真空泵通过连接管依次连接有截止阀A、三通接头A、截止阀B、三通接头B、截止阀C和用于盛装流体的容器，所述容器为漏斗状；所述腔体是由上电极、下电极、内壁和外壁构成的圆环状柱体结构，腔体顶部设有灌注口A和灌注口B，所述灌注口A和灌注口B通过连接管分别与所述三通接头A和三通接头B相连通，真空泵的进口端安装有用以显示腔体内气体真空压力值的压力计。本发明能够有效提高MHD角振动传感器的流体灌注成功率，使得流体能充分充满整个腔体。
Description
技术领域
本发明属于MHD角振动传感器产品的封装灌注工艺领域，具体涉及一种磁流体真空灌注装置及方法。
背景技术
MHD角振动传感器是一种基于电磁感应原理的(Magneto Hydrodynamics，简称MHD)传感器，具有耐冲击能力强、体积小、质量轻、响应快、可靠性高等优点，满足低噪声宽频带的测量要求，可应用于深空激光通讯、高分辨率遥感卫星对地观测、太空望远镜等。
MHD角振动传感器主要有敏感元件和检测电路两部分组成。而导电磁流体环腔体(简称‘腔体’)是敏感元件的核心部分，该腔体内充满导电磁流体(简称‘流体’)，腔体的上电极面、下电极面导电，而内壁面、外壁面不导电。当外界有角振动(变化的角速度)沿敏感轴方向输入时，由于流体的惯性作用，流体与腔体电极面及壁面产生相对角位移，流体切割磁感应线，产生电动势，电动势经过检测电路处理得到表征角振动的传感器输出电压信号。
由于MHD角振动传感器整体尺寸较小，因而腔体内壁面和外壁面之间的间隙很小，一般在毫米量级，至于灌注流体的灌注口，尺寸则更小，一般直径不超过1mm；因此当用常规的方法进行灌注时，流体在自身表面张力以及气压的共同作用下，不易通过灌注口进入到腔体内部，同时也很难完全充满整个腔体。又由于腔体的上、下电极面为导电体，流体与上、下电极面为整个检测电路中的一部分，若流体不能完全充满整个腔体，则腔体上电极面与流体之间的接触会随着流体的运动而变得时好时坏，腔体上电极面与流体之间的接触电阻时大时小，进而对整个传感器的性能产生极大的不确定性，甚至影响传感器的正常稳定工作。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种磁流体真空灌注装置及方法，能够有效提高MHD角振动传感器的流体灌注成功率，使得流体能充分充满整个腔体。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种磁流体真空灌注装置，包括腔体和真空泵，所述真空泵通过连接管依次连接有截止阀A、三通接头A、截止阀B、三通接头B、截止阀C和用于盛装流体的容器，所述容器为漏斗状；所述腔体是由上电极、下电极、内壁和外壁构成的圆环状柱体结构，腔体顶部设有灌注口A和灌注口B，所述灌注口A和灌注口B通过连接管分别与所述三通接头A和三通接头B相连通，所述真空泵的进口端安装有用以显示腔体内气体真空压力值的压力计。
进一步的，所述连接管采用透明的硅胶管。
进一步的，所述上电极和下电极是两个导电的圆环状平面，内壁和外壁是两个绝缘的圆环状柱面。
一种磁流体真空灌注方法，包括以下步骤：
(1)关闭截止阀C，打开截止阀A和截止阀B；
(2)启动真空泵，观察压力计示数，若压力计示数达到0.1Pa的量级，表明真空灌注装置的连接密封性符合要求，继续进行真空灌注，否则对各连接管连接处进行密封性检查，直至密封性达到要求为止；
(3)关闭真空泵，将流体放入容器；
(4)启动真空泵并观察压力计示数，待压力计示数达到1Pa以下后，关闭截止阀A和截止阀B；
(5)缓慢打开截止阀C，使容器内的流体缓慢通过截止阀C及三通接头B进入到灌注口B；在流体到达灌注口B时，关闭截止阀C，缓慢打开截止阀B，待连接管内流体稳定后，打开截止阀A；
(6)重复步骤(4)、(5)直至灌注口A处连接管内有流体出现，关闭截止阀A和截止阀C；
(7)关闭真空泵，缓慢打开截止阀B，使得灌注口A和灌注口B之间的气压平衡，且可通过调节截止阀A进行压力调节；
(8)打开截止阀A，压力计示数恢复至常压后，对灌注口A和灌注口B进行封装处理。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.本发明在灌注口之间设有截止阀B，在进行真空灌注的过程中，随时调节截止阀B的开启和关闭状态，时刻调整灌注口之间的真空压力，使得两处压力值保持一致，避免了灌注完成后由于两端的压力差而使得流体回流而导致腔体不能灌满。
2.由于灌注时腔体内真空压力较小，因此流体可以充分填充腔体内部，即使有小部分空间没有被填充满，在灌注完成关闭真空泵后，因腔体内压力回复至大气压的过程中，没有被流体填满的气体被压缩后被溶解进流体内(根据气体状态方程，没有被充满的小部分空间气体在压力回复至大气压时，气体体积将减小至原来的十万分之一)；而该空间会被连接管内没有进入腔体的流体填充满。
3.在进行真空灌注的过程中，由于灌注装置中的气压很低，流体中的气体溶解度大大减小，因此原来溶解在流体中的气体在灌注的过程中从流体中析出，通过真空泵被从流体中抽离，减小了溶解在流体中的气体对流体物理性能的影响。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2a是腔体平面结构示意图；图2b是腔体立体结构示意图；图2c是腔体剖面结构示意图。
附图标记：1-腔体，2-真空泵，3-容器，4-流体，5-压力计，6-截止阀A，7-三通接头A，8-截止阀B，9-三通接头B，10-截止阀C，11-上电极，12-下电极，13-外壁，14-内避，15-灌注口A，16-灌注口B
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1至图2c所示，针对MHD角振动传感器的腔体中的流体灌注常出现流体不能将腔体完全充满的问题，本发明提出了一种真空灌注的装置和方法。该装置通过真空泵将腔体内的空气排出，然后将流体灌注到腔体内，通过截止阀调节腔体两灌注口之间的压力，利用真空负压将流体吸入腔体，最终实现流体将腔体充分灌满的过程。
真空灌注装置包括腔体1和真空泵2，真空泵2通过透明的硅胶管依次连接有截止阀A6、三通接头A7、截止阀B8、三通接头B9、截止阀C10和用于盛装流体4的容器3，容器3为漏斗状；腔体1是由上电极11、下电极12、内壁14和外壁13构成的圆环状柱体结构，形成有流体环腔体，上电极11和下电极12是两个导电的圆环状平面，内壁14和外壁13是两个绝缘的圆环状柱面。腔体1顶部设有灌注口A15和灌注口B16，灌注口A15和灌注口B16通过透明的硅胶管分别与三通接头A7和三通接头B9相连通，在灌注时，一个灌注口进流体，另一个灌注口排气。真空泵2的进口端安装有用以显示腔体内气体真空压力值的压力计5。
在进行真空灌注之前，需对腔体1进行气密性检查，包括高压气密性和低压气密性，确保腔体1在抽真空时能保持良好的密封状态。
进行流体灌注时，首先开启真空泵2，打开截止阀A6，关闭截止阀B8、截止阀C10，当压力计5示数指示腔体内的压力值在1Pa以下时，将截止阀A6关闭，将真空泵2与腔体1断开，将适量流体4装入漏斗状容器3中，缓慢打开截止阀C10，打得开过程中动作需轻缓，流过截止阀C10的流体速度应在1滴/分以下；当流体通过三通接头B进入到腔体灌注口B16处软管时，关闭截止阀C10，打开截止阀B8和截止阀A6，使真空泵2与腔体1接通，继续抽真空(由于流体进入装置使得腔体内压力上升)，待到压力计5示数达到1Pa以下时，关闭截止阀A6和截止阀B8，然后缓慢打开截止阀C10，照前面的操作过程将漏斗状容器3内的流体4通过截止阀C10及灌注口B16流进腔体1内。
待进入腔体1的流体4从灌注口A15处透明硅胶管冒出时，关闭截止阀C10，缓慢打开截止阀B8，使得灌注口A15和灌注口B16处联通，当两处流体4液面处于同一水平面时，打开截止阀A6，然后关闭真空泵2，使装置内的气压缓慢回复至大气压力。最后对灌注口A15和灌注口B16处进行封装处理。
具体的，本发明所涉及的流体灌注装置和方法适用于各种低挥发性流体的灌注。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种磁流体真空灌注装置，其特征在于，包括腔体和真空泵，所述真空泵通过连接管依次连接有截止阀A、三通接头A、截止阀B、三通接头B、截止阀C和用于盛装流体的容器，所述容器为漏斗状；所述腔体是由上电极、下电极、内壁和外壁构成的圆环状柱体结构，腔体顶部设有灌注口A和灌注口B，所述灌注口A和灌注口B通过连接管分别与所述三通接头A和三通接头B相连通，所述真空泵的进口端安装有用以显示腔体内气体真空压力值的压力计。
2.根据权利要求1所述一种磁流体真空灌注装置，其特征在于，所述连接管采用透明的硅胶管。
3.根据权利要求1所述一种磁流体真空灌注装置，其特征在于，所述上电极和下电极是两个导电的圆环状平面，内壁和外壁是两个绝缘的圆环状柱面。
4.一种磁流体真空灌注方法，基于权利要求1所述真空灌注装置，其特征在于，包括以下步骤：
(1)关闭截止阀C，打开截止阀A和截止阀B；
(2)启动真空泵，观察压力计示数，若压力计示数达到0.1Pa的量级，表明真空灌注装置的连接密封性符合要求，继续进行真空灌注，否则对各连接管连接处进行密封性检查，直至密封性达到要求为止；
(3)关闭真空泵，将流体放入容器；
(4)启动真空泵并观察压力计示数，待压力计示数达到1Pa以下后，关闭截止阀A和截止阀B；
(5)缓慢打开截止阀C，使容器内的流体缓慢通过截止阀C及三通接头B进入到灌注口B；在流体到达灌注口B时，关闭截止阀C，缓慢打开截止阀B，待连接管内流体稳定后，打开截止阀A；
(6)重复步骤(4)、(5)直至灌注口A处连接管内有流体出现，关闭截止阀A和截止阀C；
(7)关闭真空泵，缓慢打开截止阀B，使得灌注口A和灌注口B之间的气压平衡，且可通过调节截止阀A进行压力调节；
(8)打开截止阀A，压力计示数恢复至常压后，对灌注口A和灌注口B进行封装处理。
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