CN110005603B - 一种微型真空泵抽气性能测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空仪器仪表技术领域，尤其涉及一种微型真空泵抽气性能测试装置及方法。该微型真空泵抽气性能测试装置包括第一密封罩、第二密封罩、第一阀门、第二阀门、密封容器、计量单元和测量单元；第一密封罩与第二密封罩连通，第二密封罩的出口端用于与待测微型真空泵的进气口连通；第一阀门设置于第一密封罩与所第二密封罩之间；第二阀门设置于第二密封罩的出口端；密封容器的入口端用于与待测微型真空泵的出气口连通，其内盛装有液体；计量单元用于称量所述密封容器重量；测量单元用于测量所述第一密封罩内的真空度。本发明提供的微型真空泵抽气性能自动测试装置及方法，操作简单，节省了人力物力，提高了测试效率。

Description

一种微型真空泵抽气性能测试装置及方法

技术领域

本发明涉及真空仪器仪表技术领域，尤其涉及一种微型真空泵抽气性能测试装置及方法。

背景技术

随着仪器仪表工业的蓬勃发展，体积小巧、无油环保的微型真空泵得到了越来越广泛的使用。

目前，由于微型真空泵流量小、持续时间长并且对测试参数精度要求高，对微型真空泵单位时间内气体体积的变化量以及极限压强的测量须通过复杂的过程进行逐一测试，操作复杂，浪费人力物力，测试效率较低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种微型真空泵抽气性能测试装置及方法，解决了现有技术中微型真空泵抽气性能测试操作复杂，浪费人力物力，测试效率较低的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种微型真空泵抽气性能测试装置，包括第一密封罩、第二密封罩、第一阀门、第二阀门、密封容器、计量单元和测量单元；其中，

所述第一密封罩与所述第二密封罩连通，所述第二密封罩的出口端用于与待测微型真空泵的进气口连通；

所述第一阀门设置于所述第一密封罩与所述第二密封罩之间，用于控制所述第一密封罩与所述第二密封罩的连通或断开；

所述第二阀门设置于所述第二密封罩的出口端，用于控制所述第二密封罩与所述待测微型真空泵的连通或断开；

所述密封容器的入口端用于与所述待测微型真空泵的出气口连通，其内盛装有液体，所述待测微型真空泵能向所述密封容器内输送气体，且所述密封容器的出口端能排出与进入其内的所述气体相同体积的所述液体；

所述计量单元用于称量所述密封容器质量；

所述测量单元用于测量所述第一密封罩内的真空度；

根据本发明，所述第一密封罩的容积大于所述第二密封罩的容积；

根据本发明，该微型真空泵抽气性能测试装置，还包括第三阀门，所述第三阀门设置于所述第一密封罩的入口端，用于控制所述第一密封罩与外界的连通或断开；

根据本发明，该微型真空泵抽气性能测试装置，还包括第四阀门，所述第四阀门设置于所述密封容器的入口端，用于控制所述密封容器与所述待测微型真空泵的连通或断开；

根据本发明，该微型真空泵抽气性能测试装置，还包括：

控制单元，所述控制单元分别与所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述待测微型真空泵、所述计量单元以及所述测量单元电连接；

上位机，所述上位机与所述控制单元电连接，用于向所述控制单元发出控制指令以及对测试过程中的数据进行计算；

根据本发明，该微型真空泵抽气性能测试装置，还包括集液容器，所述集液容器与所述密封容器的出口端连通，用于收集所述密封容器排出的所述液体；

根据本发明，所述密封容器的入口端用于通过第一管路与所述待测微型真空泵的出气口连通；

所述密封容器的出口端通过第二管路与所述集液容器连通；

所述第一管路和所述第二管路的端部均伸入所述密封容器内，且所述第一管路的伸入长度小于所述第二管路的伸入长度；

本发明还提供了一种微型真空泵抽气性能测试方法，包括：

将待测微型真空泵的进气口和出气口依次分别与第二密封罩的出口端和密封容器的入口端连通；

关闭第一阀门，开启第二阀门和所述待测微型真空泵，所述待测微型真空泵将从所述第二密封罩内的抽取的气体排入所述密封容器内，使所述密封容器排出与进入其内的气体相同体积的液体；

计量单元称取所述密封容器的实时重量，测量单元测量第一密封罩内的实时真空度；

待所述计量单元的示数稳定后，关闭所述第二阀门，开启所述第一阀门，使所述第一密封罩和所述第二密封罩内气体达到压力平衡；

根据所述计量单元的质量值和所述测量单元的真空度值，依次分别按照第一预设公式和第二预设公式，计算所述待测微型真空泵的抽气速度和极限压强。

根据本发明，所述微型真空泵抽气性能测试装置还包括第三阀门，所述第三阀门设置于所述第一密封罩的入口端；在所述根据所述计量单元的质量值和所述测量单元的真空度值，依次分别按照第一预设公式和第二预设公式，计算所述待测微型真空泵的抽气速度和极限压强之后，所述测试方法还包括：

开启所述第三阀门，使所述微型真空泵抽气性能测试装置恢复至大气压状态。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明实施例提供的微型真空泵抽气性能测试装置及方法中，待测微型真空泵可以连接在第二密封罩和密封容器之间，且计量单元用于称量密封容器的质量，测量单元用于测量第一密封罩的真空度，当第二阀门开启后，待测微型真空泵能够将从第二密封罩内抽取的气体排入密封容器内，同时密封容器排出相同体积的液体，从而实现了根据计量单元的质量变化和相应计算公式即可计算出待测微型真空泵的抽气速度，即实现了通过排液法来测量待测微型真空泵单位时间内气体体积的变化量的测量，而且，待测微型真空泵能够将第二密封罩内的压强抽至极限压强，再开启第一阀门使第一密封罩和第二密封罩的压力平衡，从而实现了根据测量单元的初始值、最终值和相应计算公式即可计算出待测微型真空泵的极限压强，即实现了通过间接法来测量待测微型真空泵的极限压强，操作简单，节省了人力物力，提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种微型真空泵抽气性能测试装置的结构示意图。

【附图标记说明】

1：第一密封罩；2：第二密封罩；3：第一阀门；4：第二阀门；5：密封容器；6：计量单元；7：测量单元；8：第三阀门；9：第四阀门；10：待测微型真空泵；11：集液容器；12：第一管路；13：第二管路。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1所示，本发明公开了一种微型真空泵抽气性能测试装置，包括：第一密封罩1、第二密封罩2、第一阀门3、第二阀门4、密封容器5、计量单元6和测量单元7；其中，第一密封罩1与第二密封罩2连通，第二密封罩2的出口端用于与待测微型真空泵10的进气口连通；第一阀门3设置于第一密封罩1与第二密封罩2之间，用于控制第一密封罩1与第二密封罩2的连通或断开；第二阀门4设置于第二密封罩2的出口端，用于控制第二密封罩2与待测微型真空泵10的连通或断开；密封容器5的入口端用于与待测微型真空泵10的出气口连通，其内盛装有液体，待测微型真空泵10能向密封容器5内输送气体，且密封容器5的出口端能排出与进入其内的气体相同体积的液体；计量单元6用于称量所述密封容器5质量；测量单元7用于测量第一密封罩1内的真空度。其中，计量单元6可以为电子天平，测量单元7可以为真空计。

该测试装置利用排液法实现对微型真空泵单位时间内气体体积变化量的间接测量，具体可以为：关闭第一阀门3，打开第二阀门4，待测微型真空泵10开始从第二密封罩2抽取空气，并将抽取的气体排入密封容器5内，以此同时，密封容器5排出相应体积的液体，在此过程中，计量单元6对密封容器5的质量实时测量，将测得的质量数值记录，然后将其代入预设公式计算，得到待测微型真空泵工作时单位时间内气体体积变化量的数据。

该测试装置利用间接法来测定微型真空泵的极限压强的测试。具体可以为:关闭第一阀门3，打开第二阀门4，待测微型真空泵10开始从第二密封罩2抽取空气，计量单元6对密封容器5的质量实时测量，待计量单元6的测量数据变化稳定时，关闭第一阀门3，停止待测微型真空泵10的抽气，记录测量单元7的初始数值，然后打开第一阀门3，等待一段时间，使第一密封罩1和第二密封罩2内气体达到压力平衡，待测量单元7示数稳定后，记录测量单元7的最终数值，将测量单元7的初始数值和最终数值导入预设公式，得到待测微型真空泵10的极限压强数据。

本发明实施例提供的微型真空泵抽气性能测试装置及方法中，待测微型真空泵可以连接在第二密封罩和密封容器之间，且计量单元用于称量密封容器的质量，测量单元用于测量第一密封罩的真空度，当第二阀门开启后，待测微型真空泵能够将从第二密封罩内抽取的气体排入密封容器内，同时密封容器排出相同体积的液体，从而实现了根据计量单元的质量变化和相应计算公式即可计算出待测微型真空泵的抽气速度，即实现了通过排液法来测量待测微型真空泵单位时间内气体体积的变化量的测量，而且，待测微型真空泵能够将第二密封罩内的压强抽至极限压强，再开启第一阀门使第一密封罩和第二密封罩的压力平衡，从而实现了根据测量单元的初始值、最终值和相应计算公式即可计算出待测微型真空泵的极限压强，即实现了通过间接法来测量待测微型真空泵的极限压强，操作简单，节省了人力物力，提高了测试效率。

为了避免气体溶于液体可能带来的测量误差，密封容器5内的液体可以是气体不溶性液体，例如：油；第一密封罩1和第二密封罩2内的气体可以是空气。

为了进一步提高该微型真空泵抽气性能测试装置的测试效率，在一个可选的实施例中，参见图1，第一密封罩1的容积可以大于第二密封罩2的容积。

需要说明的是，第二密封罩2的容积较小，用以配合待测微型真空泵10的抽气性能，以便于待测微型真空泵10能够快速将第二密封罩2内的压强抽至极限压强，从而节省测试时间，进一步提高测试效率；第一密封罩1的容积较大，用以配合测量单元7的测试性能，以便于测量单元7可以准确测量第一密封罩1的真空度，从而保证了测试结果的准确性。具体地，第一密封罩1可以采用容积不大于20*20*20cm的密闭容器，第二密封罩2可以采用容积不大于5*5*5cm的密闭容器。

在一个可选的实施例中，参见图1，该微型真空泵抽气性能测试装置还可以包括第三阀门8，该第三阀门8可以设置于第一密封罩1的入口端，用于控制第一密封罩1与外界的连通或断开。

根据上述实施例，待测试过程结束后，可以开启第三阀门8，使得第一密封罩1与外界大气连通，从而使得该微型真空泵抽气性能测试装置气压恢复至大气压状态，以备下次测试使用。

在一个可选的实施例中，参见图1，该微型真空泵抽气性能测试装置还可以包括第四阀门9，该第四阀门9可以设置于密封容器5的入口端，用于控制密封容器5与待测微型真空泵10的连通或断开。

由于待测微型真空泵10工作时，其出气口与外界大气存在一定的气压差，所以在关闭待测微型真空泵10的瞬间，可能会导致气体回流至待测微型真空泵10的出气口处，这样会导致密封容器5内的气体或液体回流至待测微型真空泵10的出气口处，从而导致测量结果出现误差。在测试过程中，待计量单元6示数稳定时，可以先关闭第四阀门9，再关闭待测微型真空泵10，从而有效避免液体回流，进而保证测试结果的准确性。当然，在测试之前，可以开启第四阀门9，以使待测微型真空泵10与密封容器5连通，从而保证气体顺利排入密封容器5中。

在一个可选的实施例中，参见图1，该微型真空泵抽气性能测试装置还可以包括控制单元，该控制单元可以分别与第一阀门3、第二阀门4、第三阀门8、第四阀门9、待测微型真空泵10、计量单元6以及测量单元7电连接；上位机，该上位机与控制单元电连接，用于向控制单元发出控制指令以及对测试过程中的数据进行计算。

根据上述实施例，可以通过上位机向控制单元发出控制指令，以使控制单元分别控制第一阀门3、第二阀门4、第三阀门8以及第四阀门9的开启或关闭，待测微型真空泵10的开启或停止，以及将测量单元6和计量单元7所测得的数据导入上位机，上位机根据测量数据进行计算，得出待测微型真空泵10的单位时间内气体体积变化量的数据和极限压强数据，实现了微型真空泵抽气性能的自动化测试，进一步节省了人力物力，从而进一步提高测试效率。具体的，控制单元可以为可编程逻辑控制器。

在一个可选的实施例中，该微型真空泵抽气性能测试装置还可以包括集液容器11，该集液容器11可以与密封容器5的出口端连通，用于收集密封容器5排出的液体。通过设置集液容器11，使得集液容器11能够对密封容器5排出的液体进行实时收集，以备下次测试继续使用，避免了材料浪费。

在一个可选的实施例中，参见图1，密封容器5的入口端可以用于通过第一管路12与待测微型真空泵10的出气口连通；密封容器5的出口端可以通过第二管路13与集液容器11连通；该第一管路12和第二管路13的端部均伸入密封容器5内，且第一管路12的伸入长度可以小于述第二管路13的伸入长度。

根据上述实施例，第一管路12伸入密封容器5内部，用于向密封容器5内排出气体，第二管路13伸入密封容器5内部，用于将密封容器5内的液体排出。通过将第一管路12的伸入长度设置为小于第二管路13的伸入长度，使得第一管路12排出的气体可以直接浮于液体表面，防止了第一管路12排出的气体直接进入第二管路13并经由该第二管路13排出密封容器5，避免了测试结果出现误差，提高了测试结果的准确性。

本发明还提供了一种微型真空泵抽气性能测试方法，应用于前述的微型真空泵抽气性能测试装置，可参考图1，包括如下步骤：

s1：将待测微型真空泵10的进气口和出气口依次分别与第二密封罩2的出口端和密封容器5的入口端连通。

s2:关闭第一阀门3，开启第二阀门4和待测微型真空泵10，使得待测微型真空泵10将从第二密封罩2内的抽取的气体排入密封容器5内，使密封容器5排出与进入其内的气体相同体积的液体。

s3:计量单元6称取密封容器5的实时质量，测量单元7测量第一密封罩1内的实时真空度，记录测量单元7的初始真空度数值；

s4:待计量单元6的示数稳定后，关闭第二阀门4，开启第一阀门3，使第一密封罩1和第二密封罩2内气体达到压力平衡，记录测量单元7的最终真空度数值。

s5:根据所述计量单元6的质量值和测量单元7的真空度值，依次分别按照第一预设公式和第二预设公式，计算所述待测微型真空泵10的抽气速度和极限压强。

其中，所述第一预设公式的推导过程可以为：若密封容器内液体的密度为ρ，t₁时刻，计量单元的示数为m₁，t₂时刻，计量单元的示数为m₂；

则Δt＝t₂-t₁时间内密封容器的质量变化量Δm＝m₁-m₂(1)；

由公式(1)得出Δt时间内，待测微型真空泵的抽气气体体积ΔV＝Δm/ρ＝(m₁-m₂)/ρ(2)；

由公式(2)得出待测微型真空泵的抽气速率为v＝ΔV/Δt＝(m₁-m₂)/(ρΔt)(3)；

当Δt→0时，公式(3)为v＝dV/dt＝d(m₁-m₂)/(ρdt)(4)，该公式(4)即为所述的第一预设公式。

所述第二预设公式的推导过程可以为：若第一密封罩的体积为V₁，第二密封罩的体积为V2，第一密封罩的初始状态压强为P₀，结束状态压强为P₁，第二密封罩的压强(待测微型真空泵的极限压强)为P₂；

则根据波义尔-马略特定理可得：P₀V₁+P₂V₂＝P₁(V₁+V₂)(5)；

由公式(5)可得P₂＝[P₁(V₁+V₂)-P₀V₁]/V₂(6)，该公式(6)即为所述的第二预设公式。

进一步地，微型真空泵抽气性能测试装置还可以包括第三阀门，该第三阀门设置于第一密封罩的入口端。因此，在前述步骤s5之后，该方法还可以包括：开启该第三阀门，使微型真空泵抽气性能测试装置恢复至大气压状态，以备下次测试工作做准备。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微型真空泵抽气性能测试装置，其特征在于，包括第一密封罩、第二密封罩、第一阀门、第二阀门、密封容器、计量单元和测量单元；其中，

所述第一密封罩与所述第二密封罩连通，所述第二密封罩的出口端用于与待测微型真空泵的进气口连通；

所述第一阀门设置于所述第一密封罩与所述第二密封罩之间，用于控制所述第一密封罩与所述第二密封罩的连通或断开；

所述第二阀门设置于所述第二密封罩的出口端，用于控制所述第二密封罩与所述待测微型真空泵的连通或断开；

所述密封容器的入口端用于与所述待测微型真空泵的出气口连通，其内盛装有液体，所述待测微型泵能向所述密封容器内输送气体，且所述密封容器的出口端能排出与进入其内的所述气体相同体积的所述液体；

所述计量单元用于称量所述密封容器质量；

所述测量单元用于测量所述第一密封罩内的真空度。

2.根据权利要求1所述的微型真空泵抽气性能测试装置，其特征在于，

所述第一密封罩的容积大于所述第二密封罩的容积。

3.根据权利要求1所述的微型真空泵抽气性能测试装置，其特征在于，还包括：

第三阀门，所述第三阀门设置于所述第一密封罩的入口端，用于控制所述第一密封罩与外界的连通或断开。

4.根据权利要求3所述的微型真空泵抽气性能测试装置，其特征在于，还包括：

第四阀门，所述第四阀门设置于所述密封容器的入口端，用于控制所述密封容器与所述待测微型真空泵的连通或断开。

5.根据权利要求4所述的微型真空泵抽气性能测试装置，其特征在于，还包括：

控制单元，所述控制单元分别与所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述待测微型真空泵、所述计量单元以及所述测量单元电连接；

上位机，所述上位机与所述控制单元电连接，用于向所述控制单元发出控制指令以及对测试过程中的数据进行计算。

6.根据权利要求1所述的微型真空泵抽气性能测试装置，其特征在于，还包括:

集液容器，所述集液容器与所述密封容器的出口端连通，用于收集所述密封容器排出的所述液体。

7.根据权利要求6所述的微型真空泵抽气性能测试装置，其特征在于，

所述密封容器的入口端用于通过第一管路与所述待测微型真空泵的出气口连通；

所述密封容器的出口端通过第二管路与所述集液容器连通；

所述第一管路和所述第二管路的端部均伸入所述密封容器内，且所述第一管路的伸入长度小于所述第二管路的伸入长度。

8.一种微型真空泵抽气性能测试方法，应用于权利要求1至7中任一项所述的微型真空泵抽气性能测试装置，其特征在于，包括：

将待测微型真空泵的进气口和出气口依次分别与第二密封罩的出口端和密封容器的入口端连通；

关闭第一阀门，开启第二阀门和所述待测微型真空泵，所述待测微型真空泵将从所述第二密封罩内的抽取的气体排入所述密封容器内，使所述密封容器排出与进入其内的气体相同体积的液体；

计量单元称取所述密封容器的实时质量，测量单元测量第一密封罩内的实时真空度；

待所述计量单元的示数稳定后，关闭所述第二阀门，开启所述第一阀门，使所述第一密封罩和所述第二密封罩内气体达到压力平衡；

根据所述计量单元的质量值和所述测量单元的真空度值，依次分别按照第一预设公式和第二预设公式，计算所述待测微型真空泵的抽气速度和极限压强。

9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述微型真空泵抽气性能测试装置还包括第三阀门，所述第三阀门设置于所述第一密封罩的入口端；在所述根据所述计量单元的重量值和所述测量单元的真空度值，依次分别按照第一预设公式和第二预设公式，计算所述待测微型真空泵的抽气速度和极限压强之后，所述测试方法还包括：

开启所述第三阀门，使所述微型真空泵抽气性能测试装置恢复至大气压状态。

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