CN109441787B - 一种弹性加压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的弹性加压装置，包括：弹性元件、端盖、外壳体、流体进出口、压力容器、外部加压设备、加压流体和被加压流体，加压流体与被加压流体由弹性元件隔绝，互不接触，可以使内部流体在与外界环境不联通的情况下，实现压力变化，其结构简单，性能稳定，可以用于低温或高温环境。

Description

一种弹性加压装置
技术领域
本发明涉及压力控制技术领域，尤其涉及一种弹性加压装置。
背景技术
受控压力环境广泛用于石油、化工、电子仪表、物理、化学、生物工程、医药卫生、生命科学、轻工食品、物性测试及化学分析等领域。在某些特殊情况下，需要使特定环境中流体在与外界不接触的情况下实现压力变化。
目前广泛用于加压系统的活塞式加压模块由于含有橡胶材质密封圈，很难适应低温环境。专利号为201408100Y的一种高精度双波纹管结构光纤光栅流体压力传感器，使用波纹管受压形变原理将位移信号转化为光信号，进而测量液体压力，其主要应用为测量压力，不能控制压力；同样地，专利号为200320117647.X的一种光纤光栅液位传感器，使用片状弹性元件作为形变材料测量压力，也不能控制压力大小。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可以使内部流体在与外界环境不联通的情况下，实现压力变化的弹性加压装置。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种弹性加压装置，包括：弹性元件、端盖、外壳体、流体进出口、压力容器、外部加压设备、加压流体和被加压流体；其中：
所述端盖包括上端盖及下端盖，所述上端盖、所述下端盖与所述外壳体配合形成腔体，所述弹性元件设置于所述腔体内且两端固定于所述外壳体上；
所述流体进出口包括加压流体入口和被加压流体出口，所述加压流体入口开设于位于所述下端盖处上，所述被加压流体出口开设于所述上端盖上；
所述加压流体位于所述弹性元件、所述外壳体与所述下端盖形成的区域内；
所述被加压流体位于所述弹性元件、所述外壳体与所述上端盖形成的区域内；
所述加压流体入口处连接有所述外部加压设备，所述被加压流体出口处连接有所述压力容器，通过改变所述外部加压设备对所述下端盖施加的压力，使得所述弹性元件产生弹性位移并对所述被加压流体施压，从而实现所述被加压流体的压力变化。
在一些较佳的实施例中，所述弹性元件为弹性金属薄膜。
在一些较佳的实施例中，所述弹性元件为金属材料。
在一些较佳的实施例中，所述金属材料为青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金中任意一种。
在一些较佳的实施例中，所述被加压流体为非腐蚀性气体或者液体。
在一些较佳的实施例中，所述外部加压设备包括高压气瓶、手动增压泵、电动增压泵或机械增压设备。
另一方面，本发明还提供了另一种弹性加压装置，包括：弹性元件、端盖、外壳体、流体进出口、压力容器、外部加压设备、加压流体和被加压流体；所述弹性元件为波纹管，其中：
所述端盖包括上端盖及下端盖，所述上端盖及下端盖与所述外壳体配合形成腔体，所述波纹管设置于所述腔体内且两端分别固定于所述上端盖及盖体，所述盖体位于所述下端盖上；
所述流体进出口包括加压流体入口和被加压流体出口，所述加压流体入口开设于位于下端盖处，所述被加压流体出口开设于所述上端盖上；
所述被加压流体位于所述波纹管和所述上端盖形成的区域内；
所述加压流体位于所述波纹管、所述下端盖及所述外壳体形成的区域内；
所述加压流体入口处连接有所述外部加压设备，所述被加压流体出口处连接有所述压力容器，通过改变所述外部加压设备对所述盖体施加的压力，使得所述波纹管产生弹性位移，从而实现所述被加压流体的压力变化弹性加压装置。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的弹性加压装置，包括：弹性元件、端盖、外壳体、流体进出口、压力容器、外部加压设备、加压流体和被加压流体，加压流体与被加压流体由弹性元件隔绝，互不接触，可以使内部流体在与外界环境不联通的情况下，实现压力变化，其结构简单，性能稳定，可以用于低温或高温环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1提供的弹性加压装置的结构示意图。
图2为本发明实施例2提供的弹性加压装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，为本发明实施例提供的弹性加压装置10的结构示意图，包括：弹性元件1、端盖、外壳体2、流体进出口、压力容器7、外部加压设备8、加压流体10和被加压流体9，以下详细阐述各个区的结构组成。
弹性元件1为弹性金属薄膜，所述金属材料为青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金中任意一种。
所述端盖包括上端盖3及下端盖4，所述上端盖3、所述下端盖4与所述外壳2体配合形成腔体，所述弹性元件1设置于所述腔体内且两端固定于所述外壳体2上，从而提高密封性能以及强度。
所述流体进出口包括加压流体入口5和被加压流体出口6，所述加压流体入口5开设于位于所述下端盖4处上，所述被加压流体出口6开设于所述上端盖3上。
所述加压流体10位于所述弹性元件1、所述外壳体2与所述下端盖4形成的区域内。
所述被加压流体9位于所述弹性元件1、所述外壳体2与所述上端盖3形成的区域内。
在一些较佳的实施例中，所述被加压流体9为非腐蚀性气体或者液体。
所述加压流体入口10处连接有所述外部加压设备8，所述被加压流体出口6处连接有所述压力容器7，通过改变所述外部加压设备8对所述下端盖4施加的压力，使得所述弹性元件1产生弹性位移并对所述被加压流体9施压，从而实现所述被加压流体9的压力变化。
在一些较佳的实施例中，所述外部加压设备8包括高压气瓶、手动增压泵、电动增压泵或机械增压设备。
可以理解，弹性元件1在受压情况下产生形变，可以通过弹性元件形变控制压力变化。设计弹性元件1时，通过所需压力变化量确定被加压流体最大体积变化量ΔVmax，可以由下式计算
Figure GDA0002570694020000051
其中ΔVmax为最大体积变化量，Vmax为压力容器与弹性元件最大内部容积之和，ρmin一般取被压缩流体在最高温度、最低压力时的密度值，ρmax一般取被压缩流体在最高温度、最高压力时的密度值。
由此可以依据弹性元件1所需最大压力变化量确定所述被加压流体9最大体积变化量，依据所需最大体积变化量及所述弹性元件1许用循环次数，确定所述弹性元件1的材料、尺寸等基本参数。
本发明提供的弹性加压装置，加压流体与被加压流体由弹性元件隔绝，互不接触，可以使内部流体在与外界环境不联通的情况下，实现压力变化，其结构简单，性能稳定，可以用于低温或高温环境。
实施例2
请参阅图2，为本发明实施例提供的弹性加压装置20的结构示意图，包括：弹性元件110、端盖120、外壳体130、流体进出口140、压力容器150、外部加压设备160、加压流体180和被加压流体170，以下详细阐述各个区的结构组成。
所述弹性元件110为波纹管，波纹管为金属材料，所述金属材料为青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金中任意一种。
可以理解，波纹管110在受压情况下产生形变，可以通过波纹管形变控制压力变化。设计波纹管110时，通过所需压力变化量确定被加压流体最大体积变化量ΔVmax，可以由下式计算
Figure GDA0002570694020000052
其中ΔVmax为最大体积变化量，Vmax为压力容器与波纹管最大内部容积之和，ρmin一般取被压缩流体在最高温度、最低压力时的密度值，ρmax一般取被压缩流体在最高温度、最高压力时的密度值。
由此可依据波纹管110所需最大压力变化量确定所述被加压流体最大体积变化量，依据所需最大体积变化量及所述波纹管110的许用循环次数，确定所述波纹管110的波长、波数、单层材料厚度、层数和直径。
所述端盖120包括上端盖121及下端盖122，所述上端盖121及下端盖122与所述壳体130配合形成腔体，所述波纹管110设置于所述腔体内且两端分别固定于所述上端盖121及盖体131上，从而保证了整个装置的密封性能，并提高了整个装置的强度以及稳定性。
所述流体进出口140包括加压流体入口141和被加压流体出口142，所述加压流体入口141开设于位于下端盖122处的壳体130上，所述被加压流体出口151开设于所述上端盖121上，所述被加压流体170位于所述波纹管110和所述上端盖121形成的区域内，所述加压流体180位于所述波纹管110、所述下端盖122及所述外壳体130形成的区域内，从而使得加压流体180与被加压流体170分隔，彼此之间互不接触。
在一些较佳的实施例中，所述被加压流体170为非腐蚀性气体或者液体。
所述加压流体180入口处连接有所述外部加压设备160，所述被加压流体170出口处连接有所述压力容器150，通过改变所述外部加压设备160对所述盖体131施加的压力，使得所述波纹管110产生弹性位移，从而实现所述被加压流体的压力变化。
在一些较佳的实施例中，所述外部加压设备170包括加压气瓶或者高压泵。
本发明提供的弹性加压装置，加压流体180与被加压流体170由弹性元件隔绝，互不接触，可以使内部流体在与外界环境不联通的情况下，实现压力变化，其结构简单，性能稳定，可以用于低温或高温环境。
当然本发明的弹性加压装置还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (5)

1.一种弹性加压装置，其特征在于，包括：弹性元件、端盖、外壳体、流体进出口、压力容器、外部加压设备、加压流体和被加压流体；其中：
所述端盖包括上端盖及下端盖，所述上端盖、所述下端盖与所述外壳体配合形成腔体，所述弹性元件设置于所述腔体内且两端固定于所述外壳体上；
所述流体进出口包括加压流体入口和被加压流体出口，所述加压流体入口开设于所述下端盖上，所述被加压流体出口开设于所述上端盖上；
所述加压流体位于所述弹性元件、所述外壳体与所述下端盖形成的区域内；
所述被加压流体位于所述弹性元件、所述外壳体与所述上端盖形成的区域内；
所述加压流体入口处连接有所述外部加压设备，所述被加压流体出口处连接有所述压力容器，通过改变所述外部加压设备对所述下端盖施加的压力，使得所述弹性元件产生弹性位移并对所述被加压流体施压，从而实现所述被加压流体的压力变化；
依据弹性元件所需最大压力变化量确定所述被加压流体最大体积变化量，依据所需最大体积变化量确定所述弹性元件的材料、尺寸，其中，通过所需压力变化量确定被加压流体最大体积变化量ΔVmax，可由下式计算
Figure FDA0002570694010000011
其中，ΔVmax为最大体积变化量，Vmax为压力容器与弹性元件最大内部容积之和，ρmin为被压缩流体在最高温度、最低压力时的密度值，ρmax为被压缩流体在最高温度、最高压力时的密度值。
2.如权利要求1所述的弹性加压装置，其特征在于，所述弹性元件为弹性金属薄膜。
3.如权利要求1所述的弹性加压装置，其特征在于，所述被加压流体为非腐蚀性气体或者液体。
4.如权利要求1所述的弹性加压装置，其特征在于，所述外部加压设备包括高压气瓶、手动增压泵、电动增压泵或机械增压设备。
5.一种弹性加压装置，其特征在于，包括：弹性元件、端盖、外壳体、流体进出口、压力容器、外部加压设备、加压流体和被加压流体；所述弹性元件为波纹管，其中：
所述端盖包括上端盖及下端盖，所述上端盖及下端盖与所述外壳体配合形成腔体，所述波纹管设置于所述腔体内且两端分别固定于所述上端盖及盖体，所述盖体位于所述下端盖上；
所述流体进出口包括加压流体入口和被加压流体出口，所述加压流体入口开设于位于下端盖处，所述被加压流体出口开设于所述上端盖上；
所述被加压流体位于所述波纹管和所述上端盖形成的区域内；
所述加压流体位于所述波纹管、所述下端盖及所述外壳体形成的区域内；
所述加压流体入口处连接有所述外部加压设备，所述被加压流体出口处连接有所述压力容器，通过改变所述外部加压设备对所述盖体施加的压力，使得所述波纹管产生弹性位移，从而实现所述被加压流体的压力变化；
依据弹性元件所需最大压力变化量确定所述被加压流体最大体积变化量，依据所需最大体积变化量确定所述弹性元件的材料、尺寸，其中，通过所需压力变化量确定被加压流体最大体积变化量ΔVmax，可由下式计算
Figure FDA0002570694010000021
其中，ΔVmax为最大体积变化量，Vmax为压力容器与弹性元件最大内部容积之和，ρmin为被压缩流体在最高温度、最低压力时的密度值，ρmax为被压缩流体在最高温度、最高压力时的密度值。
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