本發(fā)明屬于高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可精確控制壓力的氣體動(dòng)力裝置和加壓方法。

背景技術(shù)：

在模擬地球深部巖石物理化學(xué)性質(zhì)變化的過(guò)程中，研制了許多應(yīng)用于高溫高壓的實(shí)驗(yàn)裝置。為了獲取某種巖石、礦物在不同的壓力下性質(zhì)變化，常常需要對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行精確的控制壓力。例如，在高溫高壓的壓力容器中，如果水作為傳壓介質(zhì)，當(dāng)介質(zhì)處于汽-液共存階段時(shí)，樣品腔內(nèi)圍壓實(shí)際上嚴(yán)格等于水的飽和蒸氣壓，該壓力不能獨(dú)立于溫度進(jìn)行原位調(diào)節(jié)；當(dāng)介質(zhì)處于單一相態(tài)時(shí)（如氣態(tài)、液態(tài)或超臨界態(tài)），若需獨(dú)立于溫度原位調(diào)節(jié)樣品腔內(nèi)的圍壓，只能泵入新鮮溶液或放出樣品腔內(nèi)已與固體樣品發(fā)生過(guò)相互作用的水流體，顯然此時(shí)人為地改變了水流體體系的物質(zhì)組成。另一種方法是通過(guò)往壓力容器內(nèi)加入氬氣等惰性氣體，從而使壓力能獨(dú)立于溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。而要往壓力容器中泵入氣體，就需要高壓（100mpa）的氣體壓力控制裝置。

對(duì)于容積較小的壓力容器，想要對(duì)壓力容器內(nèi)的壓力進(jìn)行精確調(diào)控，需要單次輸入或者輸出的流體量較小的壓力控制裝置，否則一次最小的輸入量較大的壓力控制裝置，可使壓力容器的壓力一下升高幾十至幾百個(gè)大氣壓，難以起到精確控制壓力的目的（升壓和降壓都是0.1mpa的控制精度）。

而在某些試驗(yàn)條件下，還有減少振動(dòng)的需求，例如與高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置聯(lián)用的精密光學(xué)系統(tǒng)和光譜儀，為了光學(xué)聚焦和測(cè)量效果好，對(duì)振動(dòng)有嚴(yán)格的要求。在這種情況下，需要給某些安裝在光譜儀附近的高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置加壓的同時(shí)還要進(jìn)行光學(xué)和光譜測(cè)量，就使振動(dòng)的要求更加苛刻。現(xiàn)在大多數(shù)使用的氣體加壓設(shè)備都是采用氣動(dòng)增壓泵的形式往復(fù)給工件加壓，這其中存在以下問(wèn)題：

（1）氣動(dòng)增壓泵的動(dòng)力來(lái)源于壓縮空氣，而作為動(dòng)力的壓縮空氣往往需求量較大，壓縮空氣不適合用壓縮氣瓶提供，因此壓縮空氣需要空氣壓縮機(jī)，而一般的空氣壓縮機(jī)的振動(dòng)和噪聲都較大，即使靜音空氣壓縮機(jī)也不能滿(mǎn)足需求,不能安裝在光譜儀附近；

（2）一般的高壓氣動(dòng)增壓泵單沖程排量較大，單沖程排量較小的氣體增壓泵一個(gè)沖程排量為19.7ml，不能滿(mǎn)足精確加壓和降壓的要求；

（3）一般往復(fù)加壓的增壓泵需要用到單向閥，由于單向閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了單向閥的單次最小通過(guò)量一般比較大，不能滿(mǎn)足精確加壓和精確降壓的要求，且由于單向閥的存在，不能利用增壓泵進(jìn)行降壓控制。

（4）目前廣泛采用的氣體降壓方案，大多是采用直接打開(kāi)泄壓閥進(jìn)行泄壓，或者是通過(guò)減壓閥進(jìn)行降壓，但是由于減壓閥的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就決定了減壓閥控制降壓的精度較差，目前沒(méi)有合適的減壓閥能做到在0～100mpa的壓力范圍內(nèi)，且流量很小的情況下，控壓精度在0.1mpa的產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種可精確控制壓力的氣體動(dòng)力裝置和方法，能夠?qū)崿F(xiàn)氣體加壓和降壓過(guò)程的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中減少噪聲和振動(dòng)，提高控制精度，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種可精確控制壓力的氣體動(dòng)力裝置，包括依次連接的氣瓶、增壓泵、中壓截止閥、過(guò)濾器、減壓閥、高壓截止閥和壓力口，增壓泵連接中壓截止閥間管道上連接有電接點(diǎn)壓力表、中壓泄壓閥、中壓溢流閥和高壓儲(chǔ)氣罐，減壓閥和過(guò)濾器間連接管道上安裝有中壓表，高壓閥與壓力口間管道上連接有氣體高壓增壓缸、高壓表和高壓泄壓閥。

優(yōu)選的，上述增壓泵通過(guò)換向閥連接到電動(dòng)泵，電動(dòng)泵連接到油箱。

優(yōu)選的，上述中壓截止閥和過(guò)濾器間通過(guò)高壓管線(xiàn)連接。

優(yōu)選的，上述換向閥、電動(dòng)泵和電接點(diǎn)壓力表連接到ats控制器，ats控制器連接到遙控手柄。

優(yōu)選的，上述中壓溢流閥和高壓儲(chǔ)氣罐通過(guò)四通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述電接點(diǎn)壓力表和中壓泄壓閥通過(guò)四通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述中壓表通過(guò)三通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述氣體高壓增壓缸設(shè)置多個(gè)，分別通過(guò)三通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述高壓表和高壓泄壓閥通過(guò)四通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述一種可精確控制壓力的氣體動(dòng)力裝置的加壓方法，該方法包括以下步驟：

（1）平常不做試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)液壓站反復(fù)推動(dòng)增壓泵增壓，產(chǎn)生一個(gè)高壓源，儲(chǔ)在高壓儲(chǔ)氣罐中，供后端使用；

（2）35mpa以下試驗(yàn):采用兩氣體高壓增壓缸絲杠全部壓縮，關(guān)閉泄壓閥，打開(kāi)高壓截止閥，順時(shí)針調(diào)節(jié)減壓閥，壓力增加，逆時(shí)針調(diào)節(jié)減壓閥，壓力減小，降壓過(guò)程，通過(guò)減壓閥增壓達(dá)到30mpa以后，關(guān)閉中壓截止閥，通過(guò)回退氣體高壓增壓缸，兩個(gè)增壓缸回退，第一個(gè)缸可以將壓力從29.1mpa降至9mpa，第二個(gè)缸可以將壓力從9mpa降至5.3mpa；

（3）35mpa以上試驗(yàn)：在步驟（2）的35mpa以下試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，兩個(gè)氣體高壓增壓缸的絲杠全部回退，關(guān)閉高壓截止閥，通過(guò)氣體高壓增壓缸來(lái)控制升壓或降壓到目標(biāo)值，開(kāi)始保壓，保壓過(guò)程中如果壓力有波動(dòng)，可以通過(guò)氣體高壓增壓缸微調(diào)來(lái)維持壓力波動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果如下：

（1）本發(fā)明通過(guò)小型液壓站推動(dòng)增壓泵往高壓儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存氣源，在做試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)減壓閥調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)0～35mpa壓力升壓-保壓-降壓，試驗(yàn)壓力超過(guò)35mpa時(shí)，通過(guò)手旋轉(zhuǎn)氣體高壓增壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)升壓-保壓-降壓，能夠?qū)崿F(xiàn)氣體加壓過(guò)程和降壓過(guò)程的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中減少噪聲和振動(dòng)，提高加壓和降壓過(guò)程的控制精度，且能做到在0～100mpa的壓力范圍內(nèi)，且流量很小的情況下，控壓精度在0.1mpa；

（2）將壓力分段設(shè)計(jì)，達(dá)到試驗(yàn)要求；

（3）低壓時(shí)采用增壓泵連接的液壓站實(shí)現(xiàn)增壓，減壓閥調(diào)壓，這樣，電機(jī)功率低，振動(dòng)小；

（4）高壓時(shí)采用手動(dòng)旋轉(zhuǎn)氣體高壓增壓缸，除了滿(mǎn)足壓力要求，更能減少振動(dòng)，設(shè)置多個(gè)氣體高壓增壓缸，能夠根據(jù)情況實(shí)現(xiàn)更大壓力的增壓，應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展；

（5）不需要復(fù)雜的伺服控制系統(tǒng)也可以精確控制壓力的升高和降低，大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，在減少零部件的同時(shí)提高系統(tǒng)工作的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。

實(shí)施例1：如圖1-圖2所示，一種可精確控制壓力的氣體動(dòng)力裝置，包括依次連接的氣瓶1、增壓泵2、中壓截止閥3、過(guò)濾器4、減壓閥5、高壓截止閥6和壓力口7，增壓泵2連接中壓截止閥3間管道上連接有電接點(diǎn)壓力表8、中壓泄壓閥9、中壓溢流閥10和高壓儲(chǔ)氣罐11，減壓閥5和過(guò)濾器4間連接管道上安裝有中壓表12，高壓截止閥6與壓力口7間管道上連接有氣體高壓增壓缸13、高壓表14和高壓泄壓閥15，壓力口前端設(shè)置有壓力傳感器21，壓力傳感器21用于待測(cè)氣體的壓力測(cè)量，試驗(yàn)時(shí)，將壓力口連接到待測(cè)壓力容器腔，實(shí)現(xiàn)壓力的增壓、減壓、保壓控制。

優(yōu)選的，上述增壓泵2通過(guò)換向閥16連接到電動(dòng)泵17，電動(dòng)泵17連接到油箱18，油箱18底部設(shè)置有排污閥22，電動(dòng)泵17輸出線(xiàn)路上設(shè)置有液壓站溢流閥24和壓力監(jiān)控表25，并在電動(dòng)泵處設(shè)置有風(fēng)冷機(jī)23，風(fēng)冷機(jī)用于電動(dòng)泵的冷卻，連接到ats控制器，控制器連接有溫度傳感器，溫度傳感器安裝在電動(dòng)泵外殼上，根據(jù)溫度傳感器的溫度變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)冷機(jī)轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選的，上述中壓截止閥3和過(guò)濾器4間通過(guò)高壓管線(xiàn)19連接。

優(yōu)選的，上述換向閥16、電動(dòng)泵17和電接點(diǎn)壓力表8連接到ats控制器，ats控制器連接到遙控手柄20。

優(yōu)選的，上述中壓溢流閥10和高壓儲(chǔ)氣罐11通過(guò)四通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述電接點(diǎn)壓力表8和中壓泄壓閥9通過(guò)四通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述中壓表12通過(guò)三通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述氣體高壓增壓缸13設(shè)置多個(gè)，分別通過(guò)三通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述高壓表14和高壓泄壓閥15通過(guò)四通接頭連接到管道上。

優(yōu)選的，上述一種可精確控制壓力的氣體動(dòng)力裝置的加壓方法，該方法包括以下步驟：

（1）平常不做試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)液壓站反復(fù)推動(dòng)增壓泵增壓，產(chǎn)生一個(gè)高壓源，儲(chǔ)在高壓儲(chǔ)氣罐中，供后端使用；

（2）35mpa以下試驗(yàn):采用兩氣體高壓增壓缸絲杠全部壓縮，關(guān)閉高壓泄壓閥和中壓泄壓閥，打開(kāi)高壓截止閥，順時(shí)針調(diào)節(jié)減壓閥，壓力增加，逆時(shí)針調(diào)節(jié)減壓閥，壓力減小，降壓過(guò)程，通過(guò)減壓閥增壓達(dá)到30mpa以后，關(guān)閉中壓截止閥，通過(guò)回退氣體高壓增壓缸，兩個(gè)增壓缸回退，第一個(gè)缸可以將壓力從29.1mpa降至9mpa，第二個(gè)缸可以將壓力從9mpa降至5.3mpa；

（3）35mpa以上試驗(yàn)：在步驟（2）的35mpa以下試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，兩個(gè)氣體高壓增壓缸的絲杠全部回退，關(guān)閉高壓截止閥，順時(shí)針調(diào)節(jié)氣體高壓增壓缸，壓力增加，逆時(shí)針調(diào)節(jié)氣體高壓增壓缸，壓力減少，壓力越高，每次旋轉(zhuǎn)角度越小。開(kāi)始保壓，保壓過(guò)程如果壓力有波動(dòng)，可以通過(guò)氣體高壓增壓缸微調(diào)來(lái)維持壓力穩(wěn)定。

增壓缸泵液壓站部分操作步驟：

1）從注油口，將液壓站油箱注滿(mǎn)46#抗磨液壓油；

2）將氣瓶氣壓通過(guò)軟管接入增壓泵口；

3）將三相電源接入電氣箱相應(yīng)位置；

4）關(guān)閉截止閥和泄壓閥；也可以打開(kāi)截止閥，讓壓力送到操作平臺(tái)上；

5）在操作平臺(tái)上有個(gè)遙控按鈕盒；

6）打開(kāi)電開(kāi)關(guān)按鈕，停止按鈕指示燈亮起，表明電源工作正常；

7）啟動(dòng)按鈕，電機(jī)啟動(dòng)，增壓開(kāi)始；換向閥來(lái)回?fù)Q向，推動(dòng)增壓泵增壓；

8）停止按鈕，電機(jī)停止，增壓泵停止增壓；

9）電接點(diǎn)壓力表出廠(chǎng)前設(shè)置為35mpa，增壓泵增壓到35mpa后，電接點(diǎn)壓力表送出停止信號(hào)，電機(jī)停止，增壓泵停止增壓。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。