CN201858406U - 一种气体微小流量和大流量的可调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体泄漏检测领域，特别涉及一种气体微小流量和大流量可调装置，包括阀体、芯轴和端盖。阀体与芯轴、端盖与阀体都采用螺纹连接。阀体与芯轴相对运动的部分为阀体轴套和芯轴杆，阀体轴套的内孔呈圆柱孔，芯轴杆呈圆锥轴，旋转芯轴端面部的一字型槽，可调整有相对运动的阀体轴套与芯轴杆之间的径向间隙。阀体与芯轴之间设有为压簧的芯轴弹簧，芯轴与端盖之间设有为压簧的端盖弹簧，当安装完毕芯轴及端盖后，芯轴受到芯轴弹簧与端盖弹簧来自两个相反方向的挤压力，从而约束了芯轴杆在阀体轴套内的跳动，保证流过气体微小流量和大流量可调装置流量的稳定性。本实用新型是在线检定检漏仪的工具，制作简单，成本低廉，便于小批量生产。

Description

一种气体微小流量和大流量的可调装置

技术领域：本实用新型涉及气体泄漏检测领域，特别涉及一种气体微小流量和大流量可调装置。

背景技术：在气密性检测的生产和检验过程中，经常需要用标准泄漏量的漏件对仪器的准确度、重复性等性能进行检验。但对于不同行业领域的厂家，所需求漏件的泄漏量各有不同，有的需求低检测压力下小流量器，有的需求高检测压力下的大流量器，还有的需求高检测压力下的小流量器......由于需求的迥异且差异较大，很难有某一种气体定流量器皆能满足要求。特别是有的传统行业对密封性能检测标准仅限于单位时间内的气泡个数，如要建立气泡的量与泄漏量的关系，使用气体流量计作为二者换算的桥梁不失为一种好方法。

博益(天津)气动技术研究所生产的气密性泄漏量样件，其结构为数根微小直径的细长管，其流量通过经验公式推导，制造工艺复杂，价格昂贵，且流量不可在线调整。

安徽中科智能高技术有限责任公司于2003年申请的发明专利——一种气体泄漏量可调样件和检测方法，用这种方法制作的小流量样件虽然可通过调整滤芯与塞套的间隙及塞套与塞杆的间隙来改变流量大小，但在调整过程中，常常引起副尺筒与主尺内螺纹之间产生泄漏，泄漏点较多，不便于建立气泡与泄漏量的关系，且滤芯和漏芯都需要开模，其它零件加工加工工序较多，不便于小批量生产。

申请号为200910164315.9的发明专利——流体恒定流量装置是通过锥形的调压针和调压弹簧来输出恒定的流量。装置由压力调节腔、调压活塞、调压弹簧和输入口端盖组成。调压活塞装在压力调节腔内，调压弹簧套装在调压活塞的上、中部。调压活塞从上到下分为三部分，上部是锥形调压针，中部是是立柱，下面部分是不完全柱体，不完全柱体由横截面积大于中间立柱的柱体切割而成，切割后的截面与不完全柱体的上表面垂直。调压针一般为圆锥体，立柱是圆柱体，下面部分是不完全圆柱体。调压活塞除完成调压功能外，下部被切除的空间还与压力调节腔形成流体流动通道，该装置流量恒定控制有一定效果。

200910164315.9的发明专利不足之处是：流体恒定流量装置是通过锥形的调压针和调压弹簧来输出恒定的流量，压力调压腔、调压针、调压弹簧等零件一旦加工完毕后，无法调整输出流量。唯一简便的方法就是更换不同弹性和尺寸的弹簧来调整输出流量，因此无法实现在线调整流量输出，而且输出流量大小调整时无法准确掌控。

该装置的调压弹簧的弹力与流体的推动力作用方向相反，在流体压力发生波动时，调压活塞会有跳动，因此其输出流量会产生变化。流量变化的因素不仅由流体压力变动造成，还有压力变动造成的调压活塞跳动引起。

此外，由于调压弹簧长时间受到流体的冲击，特别是在大压力情况下，调压弹簧的弹性性能容易发生变化，造成该装置输出流量的稳定性较差，因此200910164315.9的发明专利使用压力和流量范围有一定的局限性。

发明内容：本实用新型的目的是提供所述一种气体微小流量和大流量可调装置，该器件可在线调整流量的大小，由于该器件除了进气口、出气口外无其它泄漏点，便于建立气泡与泄漏量的关系，且不需开模，成本低廉，便于小批量制作。同时用本实用新型制作的气体可调定流量器不仅可提供微小流量，还可提供大流量。

本实用新型所提出的目的可以通过技术方案来实现：一种气体微小流量和大流量可调装置，包括依次机械连接的进气口、阀体、芯轴、端盖和出气口，阀体与芯轴采用螺纹连接，端盖与阀体也采用螺纹连接，端盖与阀体之间加有密封用的O型圈，进气口处通入一定压力的气体时，流过气体微小流量和大流量可调装置的流量为定值，特别是：

其中阀体与芯轴采用螺纹连接，芯轴的前端为圆锥轴状，后端为外螺纹圆柱体，阀体的内部为阀体轴套，阀体轴套的内孔呈圆柱孔，芯轴插入阀体的内部为芯轴杆，与阀体轴套配合且有相对运动的芯轴杆呈圆锥轴，芯轴的端面部加工有一字型槽，便于使用螺丝刀类工具旋转操作芯轴，调整阀体轴套与芯轴杆之间的径向间隙；

阀体与芯轴之间设置有为压簧的芯轴弹簧，当使用工具旋转芯轴使阀体轴套与芯轴杆之间的径向间隙会由大变小时，芯轴弹簧会受到芯轴的挤压而变形，并产生与芯轴的挤压力相反的力；

芯轴与端盖之间设有为压簧的端盖弹簧，端盖安装完毕后，端盖弹簧受到端盖的挤压而变形，产生对芯轴压紧的力，芯轴由于分别受到芯轴弹簧与端盖弹簧来自两个相反方向的挤压力，限制芯轴螺纹的跳动，即约束了芯轴杆在阀体轴套内的跳动，保证流过气体微小流量和大流量可调装置流量的稳定性；

一字型槽上设置有两个通孔作为气流的通道，气体经过阀体的进气口、阀体轴套与芯轴杆之间的径向间隙、芯轴弹簧的间隙及一字型槽上的两个通孔及端盖弹簧，最后从端盖的出气口流出；

阀体的进口处装有滤网，可阻挡气路内部夹带的金属屑等杂质的流过，以免堵塞在阀体与芯轴之间，影响气体微小流量和大流量可调装置的流量值的稳定。

作为对现有技术的进一步改进：阀体轴套内孔呈圆柱孔，与其配合且有相对运动的芯轴杆呈圆锥轴，或是阀体轴套内孔呈圆锥孔，与其配合且有相对运动的芯轴杆呈圆柱轴。芯轴的端面部加工的一字型槽，或是十字型槽，或是内六角孔，或是便于旋转操作芯轴的其它形状。作为气流的通道的芯轴的字型槽上的两个气流通孔，或是一个或两个以上通孔，或是在芯轴的端面部任意位置钻一个或一个以上通孔。

本实用新型的有益效果是：

a、本实用新型的出口流量可通过旋转操作芯轴端面部的一字型槽调整芯轴与阀体之间的间隙来实现，流量的调整过程可在检测过程中完成，后续安装弹簧、端盖的操作不影响之前流量调整结果，因此方便且可靠。

b、本实用新型通过芯轴弹簧及端盖弹簧消除芯轴与阀体之间安装螺纹的径向间隙，特别是可以在运输、测试过程中的颠簸、震动造成芯轴与阀体之间螺纹的松动，进一步确保气体微小流量和大流量可调装置输出流量的稳定性。

c、由于本实用新型的阀体轴套内孔呈圆柱孔，芯轴杆呈圆锥轴，二者之间的径向间隙可通过一字型槽调整螺纹产生变化，因此本实用新型不仅可提供微小流量输出，还可提供大流量输出。由于本实用新型的材质可不局限于金属件或非金属，因此其不仅适用于高进气压力条件，还适用于低进气压力条件。

d、本实用新型的进气口处装有滤网，不仅可阻挡气体中的杂质流入芯轴间隙，且滤网方便拆卸，便于去除杂质，保证了本气体微小流量和大流量可调装置输出流量的稳定性。

e、本实用新型设计工艺简单、安装方便，安装完毕后各环节的密封性易于保证，除进气口、出气口外无其它泄漏点，便于建立气泡与泄漏量的关系，更方便传统密封行业从水泡检漏法向干式检漏法的转型。

F、本实用新型制作简单，不需开模，成本低廉，便于小批量生产。

附图说明

图1为气体微小流量和大流量可调装置的全剖结构图；

图2为芯轴的全剖结构图及芯轴端面的俯视图；

图3为阀体与芯轴之间的圆锥环形缝隙图；

图4为皂膜流量计标定气体微小流量和大流量可调装置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步解释：

在图1至图4中，1为进气口，2为滤网，3为阀体轴套，4为芯轴杆，5为阀体，6为芯轴，7为芯轴弹簧，8为一字型槽，9为端盖弹簧，10为端盖，11为O型圈，12为出气口，13为两个气流通孔，14为提供恒定压力P0的气源，15为气流调速阀，16为气体微小流量和大流量可调装置，17为皂膜流量计。

芯轴6通过螺纹与阀体5连接，阀体5上与芯轴6相对运动部分为阀体轴套3，阀体轴套3的内孔呈圆柱孔，芯轴6插入阀体5内部阀体轴套3中的部分为芯轴杆4，且呈圆锥轴，芯轴6的端面部加工有一字型槽8，当使用螺丝刀类工具旋转一字型槽8带动芯轴6转动时，阀体轴套3与芯轴杆4产生相对运动。由于阀体轴套3的内孔呈圆柱孔，芯轴杆4呈圆锥轴，当阀体轴套3与芯轴杆4产生相对运动时，二者之间的径向间隙会产生变化，因此气体微小流量和大流量可调装置从进气口1流到出气口12流量会发生变化，从原理来说不仅可提供微小流量输出，还可提供大流量输出。由于气体微小流量和大流量可调装置的材质可不局限于金属件或非金属，因此其不仅适用于高进气压力条件，还适用于低进气压力条件使用。

阀体5与芯轴6之间设有芯轴弹簧7，为压簧，当旋转芯轴6使得阀体轴套3与芯轴杆4之间的径向间隙会由大变小时，芯轴弹簧7会受到芯轴6的挤压产生变形，并产生与芯轴6挤压力相反的力；芯轴6与端盖10之间设有端盖弹簧9，为压簧，端盖10安装完毕后，端盖弹簧9受到挤压而变形，产生了对芯轴压紧的力。这样芯轴6由于分别受到芯轴弹簧7与端盖弹簧9来自两个方向的挤压力，限制芯轴螺纹的跳动，即约束了芯轴杆4在阀体轴套3内的跳动，保证流过气体微小流量和大流量可调装置的稳定性。

一字型槽8上有两个通孔13作为气流的通道，气体经过阀体5的进气口1、阀体轴套3与芯轴杆4之间的径向间隙、芯轴弹簧7的间隙及一字型槽8上的两个通孔13及端盖弹簧9，最后从端盖10的出气口12流出。

阀体5的进口处1装有滤网2，可阻挡气路内部夹带的金属屑等杂质的流过，以免堵塞在阀体5与芯轴6之间，影响气体微小流量和大流量可调装置的流量值的稳定。

端盖10与阀体5之间加有密封用的O型圈11，安装方便，易于保证气体从进气口1流出出气口12时，端盖10与阀体5之间的密封。在气体微小流量和大流量可调装置整体安装完毕后各环节的密封性易于保证，除进气口、出气口外无其它泄漏点，便于建立气泡与泄漏量的关系，更方便传统密封行业从水泡检漏法向干式检漏法的转型。

阀体轴套3内孔呈圆柱孔，与其配合且有相对运动的芯轴杆4呈圆锥轴，或是阀体轴套3内孔呈圆锥孔，与其配合且有相对运动的芯轴杆4呈圆柱轴。芯轴6的端面部加工的一字型槽8，或是十字型槽，或是内六角孔，或是便于旋转操作芯轴6的其它形状。

作为气流的通道的一字型槽8上的两个气流通孔13，或是一个或两个以上通孔，或是在芯轴6的端面部任意位置钻一个或一个以上通孔。

实施例：

下面给出本实用新型的检测、调整、校准、理论流量计算公式及实际应用说明：

将气体微小流量和大流量可调装置进气口1用软管连接到可检测流量的检漏仪的出口。

设置进气压力，打开气源开关，检漏仪即可显示该检测压力下的流量值。

通过工具旋转芯轴端部的一字型槽8调节芯轴6与阀体5的径向间隙，检漏仪所显示的流量值大小会发生变化。

将流量值调整到所需要的数值后，安装端盖压簧9、O型圈11，将端盖12旋在阀体5上，并保证密封。

下面结合图4对气体微小流量和大流量可调装置的标定做说明：

将气体微小流量和大流量可调装置16连接在恒定压力P0的气源14与皂膜流量计17之间；

可通过皂膜流量计17测出对应压力下的流量值。

调整气源压力，分别测出不同压力下的气体微小流量和大流量可调装置16的流量值，并做出压力-流量的对应表格。

当流量较大时，可将皂膜流量计17更换成钟罩气体流量计，再对气体微小流量和大流量可调装置16进行流量标定。

本实用新型的理论流量计算公式说明：

由伯努利方程可推导得出气体流过圆锥环形缝隙的流量为

$q=\frac{\mathrm{\πd}{\left(h_1{h}_2\right)}^2}{6\mathrm{\μ\λ}(h_1+h_2)}\mathrm{\Δp}$

如图3所示，π为圆周率，d为阀体轴套3的内孔直径，h1为芯轴杆4的粗端与阀体轴套3半径长度距离，h2为芯轴杆4的细端与阀体轴套3半径长度距离，λ为芯轴杆4插入阀体轴套的长度，μ为气体的粘度，Δp为进气口与出气口之间的压差。从公式中可看出，流量q的大小可以通过调整h2、h1、λ、d的大小获得。因此，本实用新型不仅可提供高进气压力条件下的微小流量输出，还可提供低进气压力条件下的大流量输出。

气体微小流量和大流量可调装置实际使用说明如下：

本实用新型是一种气体微小流量和大流量可调装置，在恒定进气压力下，气体微小流量和大流量可调装置输出的流量恒定。

将气体微小流量和大流量可调装置进气口1用软管连接到可检测流量的检漏仪的出口端，设置进气压力等参数，打开恒定压力P0的气源14的气源开关，检漏仪即可显示该检测压力下的流量值。同时将气体微小流量和大流量可调装置出气口1用软管接出，并放入水中观察，通过秒表可计算出单位时间内的气泡数量，便可建立气泡与泄漏量的关系。

由于气体微小流量和大流量可调装置在恒定进气压力状况下输出流量较稳定，而检漏仪内部有诸多的传感器等电子器件，传感器会由于时间、温度的变化产生漂移，电子器件也会因长时间工作老化，因此本实用新型可作为检漏仪定期点检的工具。

Claims (4)

1.一种气体微小流量和大流量可调装置，包括依次机械连接的进气口(1)、阀体(5)、芯轴(6)、端盖(10)和出气口(12)，所述阀体(5)与芯轴(6)采用螺纹连接，端盖(10)与阀体(5)也采用螺纹连接，端盖(10)与阀体(5)之间加有密封用的O型圈(11)，所述进气口(1)处通入一定压力的气体时，流过气体微小流量和大流量可调装置的流量为定值，其特征在于：

其中，所述阀体(5)与芯轴(6)采用螺纹连接，所述芯轴(6)的前端为圆锥轴状，后端为外螺纹圆柱体，所述阀体(5)的内部为阀体轴套(3)，所述阀体轴套(3)的内孔呈圆柱孔，所述芯轴(6)插入阀体(5)的内部为芯轴杆(4)，与阀体轴套(3)配合且有相对运动的芯轴杆(4)呈圆锥轴，所述芯轴(6)的端面部加工有一字型槽(8)，便于使用螺丝刀类工具旋转操作芯轴(6)，调整阀体轴套(3)与芯轴杆(4)之间的径向间隙；

所述阀体(5)与芯轴(6)之间设置有为压簧的芯轴弹簧(7)，当使用工具旋转芯轴(6)使阀体轴套(3)与芯轴杆(4)之间的径向间隙会由大变小时，芯轴弹簧(7)会受到芯轴(6)的挤压而变形，并产生与芯轴(6)的挤压力相反的力；

所述芯轴(6)与端盖(10)之间设有为压簧的端盖弹簧(9)，端盖(10)安装完毕后，端盖弹簧(9)受到端盖(10)的挤压而变形，产生对芯轴(6)压紧的力，芯轴(6)由于分别受到芯轴弹簧(7)与端盖弹簧(9)来自两个相反方向的挤压力，限制芯轴螺纹的跳动，即约束了芯轴杆(4)在阀体轴套(3)内的跳动，保证流过气体可调定流量器的流量的稳定性；

所述一字型槽(8)上设置有两个通孔(13)作为气流的通道，气体经过阀体(5)的进气口(1)、阀体轴套(3)与芯轴杆(4)之间的径向间隙、芯轴弹簧(7)的间隙及一字型槽(8)上的两个通孔(13)及端盖弹簧(9)，最后从端盖(10)的出气口(12)流出；

所述阀体(5)的进口处装有滤网(2)，可阻挡气路内部夹带的金属屑等杂质的流过，以免堵塞在阀体(5)与芯轴(6)之间，影响气体可调定流量器的流量值的稳定。

2.如权利要求1所述一种气体微小流量和大流量的可调装置，所述阀体轴套(3)的内孔呈圆柱孔，所述芯轴(6)插入阀体(5)的内部为芯轴杆(4)，与阀体轴套(3)配合且有相对运动的芯轴杆(4)呈圆锥轴，或是阀体轴套(3)内孔呈圆锥孔，与其配合且有相对运动的芯轴杆(4)呈圆柱轴。

3.如权利要求1所述所述一种气体微小流量和大流量可调装置，所述芯轴(6)的端面部加工有一字型槽(8)，或芯轴(6)的端面部加工有十字型槽，或内六角孔。

4.如权利要求1所述所述一种气体微小流量和大流量的可调装置，所述一字型槽(8)上设置有两个气流通孔(13)作为气流的通道，或是在一字型槽(8)上钻一个或两个以上通孔作为气流的通道，或是在芯轴(6)的端面部任意位置钻一个或一个以上通孔作为气流的通道。

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