[发明专利]一种恒压式气体流量计变容室

说明书

技术领域

本发明涉及一种恒压式气体流量计变容室，属于真空计量技术领域。

背景技术

在文献“恒压式气体微流量计的设计，《中国空间科学技术》、1999年第3期、第65页～71页”，介绍了一种恒压式气体流量计变容室。该变容室采用活塞液压驱动波纹管的结构，当活塞在油室中运动时，通过液压油压缩波纹管，认为活塞体积的变化率等于变容室波纹管体积的变化率。其中，活塞与油室之间用橡胶圈进行动密封。

这种结构的不足之处在于，温度变化将引起液压油体积的膨胀或收缩，且油室中存在着死空间，还有一些气体溶解于液压油中，这都将影响液压油对活塞体积的准确传递。此外，变容室由油室和波纹管构成，不能进行烘烤，不利于变容室除气，导致测量下限较差；油室使用时间过长，油室会融入气泡，需要配有专门真空泵定期进行抽气；活塞与油室之间用橡胶圈进行动密封，使用时间过长，容易导致漏气。该变容室结构复杂、体积大、重量重、成本高。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足，提出一种恒压式气体流量计变容室。

本发明提出的变容室，采用拉杆带动动块压缩波纹管的不锈钢结构。采用这种变容室，恒压式气体流量计整体能够烘烤至150℃，延伸了测量下限，提高了测量精度。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种恒压式气体流量计变容室，包括拉杆、支架、销钉、动块、波纹管、导轨筒、定块及接头，上述材料组成部件全部选用不锈钢。

拉杆用于拉动动块，使动块产生平移。平移的范围要小于波纹管在自然状态下长度的1/10。

支架用于支撑拉杆的移动，保持拉杆的移动方向不变。

销钉用于连接拉杆和动块，固定拉杆和动块的相对位置，使拉杆和动块的中轴线处于同一水平线上。

动块与波纹管焊接在一起，用于压缩或拉伸波纹管，使波纹管内的体积发生变化。压缩或拉伸的范围要求小于波纹管在自然状态下长度的1/10。

波纹管具有可伸缩性，波纹管作为容积可变的容器，用于容纳气体，当变容室内气体压力改变时，在拉杆和动块的作用下，改变波纹管的容积，使变容室内的气体的压力恒定，并产生恒定的流量。

导轨筒用于保持波纹管按导轨筒的中轴线方向移动。

在定块的内部加工出一个通孔，将波纹管和导轨筒通过焊接的方式固定在定块上，先焊接导轨筒，再焊接波纹管，并将通孔的一端与导轨筒相连。通孔的另一端与接头相连。

变容室通过接头与恒压式气体流量计其他部件相连接。

上述部件间的连接关系为：

拉杆与动块通过销钉连接，拉杆与支架相连，波纹管两端分别与动块和定块相焊接，导轨筒的一端在波纹管内与定块相焊接，定块另一端与接头相连接。

其中，导轨筒的外径要小于波纹管的内径，导轨筒的长度要小于波纹管处于最大压压缩状态下的长度。

当波纹管处于自然状态时，其长度为90～110mm，最大压缩时波纹管长为80～100mm。

导轨筒外径小于10.1mm。

动块最大移动范围小于11mm。

本发明变容室的工作过程为：

首先，通过接头向波纹管和定块中通入气体，气体压力用压力计测量。

然后，拉杆通过动块对波纹管进行压缩，波纹管沿着导轨筒的中轴线方向运动，波纹管内体积减小，压力上升，上升值用差压式压力计测量。

之后，根据差压式压力计的测量数据，采用压力波动控制方法，控制拉杆运动，保持在测量过程中波纹管内的压力始终与恒压式气体流量计中的参考室基准压力相同，在波纹管的压缩过程中，气体压力保持恒定，从而产生恒定的流量。

最后，通过测量拉杆的移动时间、移动距离、波纹管有效横截面积以及波纹管内部的气体压力，计算出恒压式气体流量计产生的标准流量。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)采用了全不锈钢制结构，使恒压式气体流量计可以整体进行烘烤，有利于流量计的除气，减小了流量计的放气，可以使流量测量下限达到5×10-8Pa·m³/s及以下。

(2)去掉了油室，避免了温度对液压油的影响，减小了对变容室主体的影响。

(3)去掉了活塞与油室的动密封连接性能，减小了漏、放气，有利于测量精度的提高。

(4)相对于活塞液压驱动波纹管结构，具有结构简单、体积小、重量轻、成本低等优点。

附图说明

图1为本发明恒压式气体流量计变容室的结构示意图。

其中，1-拉杆、2-支架、3-销钉、4-动块、5-波纹管、6-导轨筒、7-定块、8-接头。