一種電驅動對稱柱塞式氣體微小流量標準裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電驅動對稱柱塞式氣體微小流量標準裝置。右氣缸固定在右支架和傳動端板間，左氣缸固定在傳動支架和緩沖罐間；柱塞與左、右氣缸水平同軸安裝，右氣缸經雙向流量指示器與左氣缸連通；傳動端板和傳動支架之間安裝有滾珠絲杠；柱塞和T型連接塊連接，T型連接塊肩臺與傳動支架兩側頂面的直線導軌相配；其下部與絲杠螺母固接；帶編碼器的步進電機經減速機和膜片聯(lián)軸器與滾珠絲杠右端連接，溫度變送器安裝在緩沖罐頂側，被檢流量計入口與緩沖罐連通，流量控制器安裝在被檢流量計的出口處。本實用新型通過柱塞運動時左右氣缸內體積變化量的完全互補對稱，減小檢定時缸體內氣體溫度、壓力的波動，實現(xiàn)微小流量計量，同時也可實現(xiàn)高壓計量。
【專利說明】一種電驅動對稱柱塞式氣體微小流量標準裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種流量計量裝置，尤其是涉及一種電驅動對稱柱塞式氣體微小流量標準裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，氣體微小流量測量與控制在半導體制造業(yè)、醫(yī)學化工、食品衛(wèi)生、生物工程、高新技術等領域的應用越來越普遍，微小流量相關器具的檢定校準成為當下流量計量領域的重要分支之一，通常，將微小流量的范圍定義在lOmL/min以下。
[0003]當前，微小氣體流量計量技術主要有以下幾種:皂膜式裝置法、壓力體積溫度時間(PVTt)法、質量時間(mt)法、恒壓式、變容積法(如活塞式)等，隨著機電技術的發(fā)展，變容積法發(fā)展迅速，其中以活塞式最為典型。
[0004]傳統(tǒng)的活塞式標準裝置是由動力機構驅動活塞或柱塞平穩(wěn)移動，由空間擠壓產生穩(wěn)定的流量。在進行微小流量計量時，一方面空間的擠壓會改變氣體的狀態(tài)，使得計量精度降低，另一方面，如果高壓條件下計量器具，動力機構會有巨大的負荷，難以實現(xiàn)。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決【背景技術】中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種電驅動對稱柱塞式氣體微小流量標準裝置，可用微小氣體流量器具的計量校準。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0007]本實用新型的右支架、傳動端板、傳動支架、緩沖罐、被檢流量計、流量控制器、壓力變送器和電機支架分別固定在基板上；右氣缸固定在右支架和傳動端板之間，右支架開有進氣口與右氣缸連通；左氣缸固定在傳動支架和緩沖罐之間，緩沖罐與左氣缸出氣口連通；柱塞與左氣缸和右氣缸水平同軸安裝，并分別通過兩道O型圈動密封，左氣缸的兩道O型圈靠近傳動支架，右氣缸的兩道O型圈靠近傳動端板；右氣缸出氣口經雙向流量指不器與左氣缸進氣口連通，其中右氣缸出氣口靠近其O型圈右側，左氣缸進氣口靠近其O型圈左側；傳動端板和傳動支架之間安裝有滾珠絲杠，滾珠絲杠位于柱塞的正下方；柱塞軸向中部開有凹槽，T型連接塊上部開有通孔，并且T型連接塊頂端開有與通孔連通的平面凹槽，柱塞穿過T型連接塊上部的通孔，鎖緊塊緊固在T型連接塊的平面凹槽內，底部壓入柱塞凹槽，實現(xiàn)柱塞和T型連接塊的剛性連接；τ型連接塊前后肩臺下側面分別安裝滑塊，滑塊與傳動支架前后兩側頂面對應的直線導軌相配合；與滾珠絲杠配合的絲杠螺母固定在T型連接塊的下部；步進電機經減速機和膜片聯(lián)軸器與滾珠絲杠右端連接，步進電機的右側安裝有編碼器，減速機和膜片聯(lián)軸器分別固定在電機支架的右側和左側；溫度變送器安裝在緩沖罐頂側，壓力變送器安裝在緩沖罐的右側，被檢流量計入口與緩沖罐連通，流量控制器安裝在被檢流量計的出口處。
[0008]所述的右氣缸兩道O型圈之間開有測泄孔，左氣缸兩道O型圈之間開有測泄孔，差壓變送器通過管道與兩個測泄孔相連。[0009]本實用新型具有的有益效果是:
[0010]1.本實用新型上游供給一定壓強的氣體到兩氣缸內部，流量調節(jié)由流量控制器完成，計量時，柱塞運動產生的波動可由左右缸體補償，因此氣體狀態(tài)波動小，可實現(xiàn)微小流量精確計量；檢定音速噴嘴時，系統(tǒng)不需安裝流量控制器，系統(tǒng)可對音速噴嘴直接進行檢定。
[0011]2.本實用新型通過左右氣缸相互連接，使得柱塞前后壓力相等，動力機構的負荷僅為部件之間動摩擦，可以實現(xiàn)高壓氣體計量。
[0012]3.本實用新型可用于快速檢定流量范圍為(5-1000) mL/h的音速噴嘴、質量流量計、層流流量計等。
[0013]4.本實用新型具有精度高、壓力可調、工作可靠、操作方便、檢定時間短等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結構原理示意圖。
[0015]圖2是本實用新型的立體結構原理示意圖。
[0016]圖中:1、進氣口，2、右支架，3、右氣缸，4、O型圈，5、傳動端板，6、柱塞，7、鎖緊塊，8、T型連接塊，9、傳動支架，10、左氣缸，11、溫度變送器，12、緩沖罐，13、被檢流量計，14、流量控制器，15、管道，16、壓力變送器，17、支撐軸承蓋，18、深溝球軸承，19、絲杠螺母，20、滾珠絲杠，21、角接觸球軸承，22、固定軸承蓋，23、鎖緊螺母，24、膜片聯(lián)軸器，25、電機支架，
26、減速機，27、步進電機，28、編碼器，29、基板，30、雙向流量指示器，31、滑塊，32、差壓變送器，33、直線導軌。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0018]如圖1、圖2所示,右支架2、傳動端板5、傳動支架9、緩沖罐12、被檢流量計13、流量控制器14、壓力變送器16和電機支架25分別固定在基板29上；右氣缸3固定在右支架2和傳動端板5之間，采用橡膠墊圈保證連接之間的密封性，右支架2上開有進氣口 I與右氣缸3連通，壓力穩(wěn)定且壓力可調的氣源從進氣口 I進入右缸體3內部，作為氣體計量時的
流量源。
[0019]如圖1、圖2所示，傳動端板5作為右氣缸3和滾珠絲杠20固定側的聯(lián)接對象，傳動端板5直接緊固在傳動支架9上，傳動端板5與傳動支架9組成傳動機構；左氣缸10安裝在傳動支架9和緩沖罐12之間，緩沖罐12—方面充當左氣缸10的固定支架，主要是為了進一步緩解系統(tǒng)內部氣體的波動，另一方面為溫度變送器11和壓力變送器16的安裝提供空間；柱塞6水平同軸配合安裝在左右氣缸中間，三者同軸度要求較高，同時與滾珠絲杠20的軸線平行度也有高精度的要求；柱塞6與左右缸體內壁之間分別通過兩道O型圈4實現(xiàn)動密封，右氣缸的兩道O型圈之間開有測泄孔，左氣缸的兩道O型圈之間開有測泄孔，差壓變送器32通過管道與兩個測泄孔相連；右氣缸靠近O型圈右側開有出氣口，左氣缸靠近O型圈左側開有進氣口，右氣缸的出氣口與左氣缸的進氣口分別連接至雙向流量指示器的兩端。
[0020]如圖1、圖2所示，與滾珠絲杠20配合的絲杠螺母19固定在T型連接塊8下部，柱塞6穿過T型連接塊8上部的通孔，柱塞6軸向中部開有凹槽，T型連接塊8頂端開有與通孔連通的平面凹槽，鎖緊塊7緊固在T型連接塊8的平面凹槽內，鎖緊塊7底部壓入柱塞6凹槽，實現(xiàn)柱塞6與滾珠絲杠20的剛性連接，同時實現(xiàn)柱塞6軸向和徑向的定位；T型連接塊8前后肩臺下側面分別安裝滑塊31，與滑塊31相配合的直線導軌33安裝在傳動支架9前后兩側頂面上，滑塊31和直線導軌33的配合消減柱塞6運動時徑向的顫動；滾珠絲杠20采用固定-支撐的安裝方式，其中，固定側主要由一對角接觸球軸承21、固定軸承蓋22和鎖緊螺母23組成，其中角接觸球軸承21外圈過盈配合安裝在固定軸承蓋22的內孔上，固定軸承蓋22左端頂?shù)絺鲃佣税?的安裝孔的底面，右端經法蘭盤安裝在傳動端板5的表面，法蘭盤后的滾珠絲杠20軸上安裝有鎖緊螺母23，實現(xiàn)滾珠絲杠20徑向的固定；滾珠絲杠20的支撐側由深溝球軸承18和支撐軸承蓋17組成，其中深溝球軸承18外圈過盈配合安裝在支撐軸承蓋17的內孔中，支撐軸承蓋17通過其法蘭盤安裝在傳動支架9上。
[0021]如圖1、圖2所示，滾珠絲杠20與減速機26通過膜片聯(lián)軸器24實現(xiàn)軸與軸的連接，減速機26的安裝在電機支架25上，步進電機27通過法蘭安裝在減速機26上，步進電機
27、減速機26、滾珠絲杠20的軸盡可能保持在同一水平軸線上；編碼器28安裝在步進電機27的右側，將柱塞的位置反饋給控制系統(tǒng)；步進電機27由測控系統(tǒng)驅動，給定指定的控制參數(shù)可以實現(xiàn)柱塞6對應速度的穩(wěn)定運動，結合裝置的參數(shù)，可實現(xiàn)氣體流量的精確計量。
[0022]如圖1、圖2所示，被檢流量計13入口通過管道連接到緩沖罐12，出口經管道15連接到流量控制器14，流量控制器14的通訊線連接到測控系統(tǒng)，可由上位機寫入命令完成整個系統(tǒng)的流量控制。
[0023]如圖1、圖2所示，本實用新型的工作原理是:
[0024]該發(fā)明以柱塞6作為容積計量標準。該裝置工作時，上游氣源持續(xù)提供壓力穩(wěn)定且壓力可調的氣體，氣體經右支架2的進氣口 I流入右氣缸3內部，經雙向流量指示器30進入左氣缸10直至充滿整個系統(tǒng) ，進入氣缸后的氣體很快處于壓力平衡；通過上位機調節(jié)流量控制器14的流量值(假設流量為Qtl),由于氣源的提供的氣體壓力一直高于流量控制器出口端，在壓差的作用下，系統(tǒng)可以產生流量控制器的設定流量Qtl;計算機控制步進電機27以某一速度V (即流量Qs)驅動滾珠絲杠旋轉，柱塞6在滾珠絲杠20的帶動下作平移運動，柱塞6向前運動進入左氣缸10，同時抽離右氣缸3 ;柱塞6的左右柱體有相等的直徑dk，柱塞排出的流量為:
[0025]
【權利要求】
1.一種電驅動對稱柱塞式氣體微小流量標準裝置，其特征在于:右支架(2)、傳動端板(5)、傳動支架(9)、緩沖罐(12)、被檢流量計(13)、流量控制器(14)、壓力變送器(16)和電機支架(25)分別固定在基板(29)上；右氣缸(3)固定在右支架(2)和傳動端板(5)之間，右支架(2)開有進氣口(I)與右氣缸(3)連通；左氣缸(10)固定在傳動支架(9)和緩沖罐(12)之間，緩沖罐(12)與左氣缸(10)出氣口連通；柱塞(6)與左氣缸(10)和右氣缸(3)水平同軸安裝，并分別通過兩道O型圈(4)動密封，左氣缸(10)的兩道O型圈靠近傳動支架(9),右氣缸(2)的兩道O型圈靠近傳動端板(5);右氣缸(3)出氣口經雙向流量指示器(30)與左氣缸(10)進氣口連通，其中右氣缸(3)出氣口靠近其O型圈右側，左氣缸(10)進氣口靠近其O型圈左側；傳動端板(5)和傳動支架(9)之間安裝有滾珠絲杠(20)，滾珠絲杠(20)位于柱塞(6)的正下方；柱塞(6)軸向中部開有凹槽，T型連接塊(8)上部開有通孔，并且T型連接塊(8)頂端開有與通孔連通的平面凹槽，柱塞(6)穿過T型連接塊(8)上部的通孔，鎖緊塊(7)緊固在T型連接塊(8)的平面凹槽內，底部壓入柱塞(6)凹槽，實現(xiàn)柱塞(6)和T型連接塊(8)的剛性連接；T型連接塊(8)前后肩臺下側面分別安裝滑塊(31)，滑塊(31)與傳動支架(9)前后兩側頂面對應的直線導軌(33)相配合；與滾珠絲杠(20)配合的絲杠螺母(19)固定在T型連接塊(8)的下部；帶編碼器(28)的步進電機(27)經減速機(26)和膜片聯(lián)軸器(24)與滾珠絲杠(20)右端連接，減速機(26)和膜片聯(lián)軸器(24)分別固定在電機支架(25)的右側和左側；溫度變送器(11)安裝在緩沖罐(12)頂側，壓力變送器(16)安裝在緩沖罐(12)的右側，被檢流量計(13)入口與緩沖罐(12)連通，流量控制器(14)安裝在被檢流量計(13)的出口處。
2.根據(jù)權利要求1所述的對稱柱塞式氣體微小流量標準裝置，其特征在于:所述的右氣缸(3)兩道O型圈之間開有測泄孔，左氣缸(10)兩道O型圈之間開有測泄孔，差壓變送器(32)通過管道與兩個測泄孔相連。
【文檔編號】G01F25/00GK203385466SQ201320336503
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年6月8日 優(yōu)先權日:2013年6月8日
【發(fā)明者】王文林, 程佳, 常向月, 黃震威, 陳慧云, 沈文新 申請人:浙江省計量科學研究院