本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，尤其是涉及一種高精度的壓力控制裝置。

背景技術(shù)：

壓力控制裝置是一種能夠提供恒定壓力環(huán)境的裝置，是一些實(shí)驗(yàn)環(huán)境所需的基本設(shè)備，常用于化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、石油化工領(lǐng)域和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面。壓力控制裝置的控壓精度不僅依賴于反饋系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)還強(qiáng)烈依賴于所使用的壓力計(jì)精度，對(duì)于高精度壓力控制系統(tǒng)常常使用操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高的活塞壓力計(jì)?；钊綁毫τ?jì)是基于帕斯卡定律及流體靜力學(xué)平衡原理產(chǎn)生的一種高準(zhǔn)確度、高復(fù)現(xiàn)性和高可信度的標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)量?jī)x器，被廣泛應(yīng)用在常規(guī)測(cè)量、精密測(cè)量和量值傳遞等方面，常作為壓力基準(zhǔn)器用來(lái)校準(zhǔn)其它壓力計(jì)，也常用在對(duì)壓力精度控制要求較高的監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)。

在壓力控制裝置中，由于活塞壓力計(jì)的活塞缸套間存在有微小的間隙，測(cè)壓氣體會(huì)通過(guò)此間隙外泄、損失，從而導(dǎo)致壓力測(cè)量周期很短，并伴隨出現(xiàn)壓力連續(xù)脈沖波動(dòng)的情況；為降低此壓力損失，常采用薄膜差壓計(jì)直接將活塞壓力計(jì)與被測(cè)空間隔離，但是薄膜壓力計(jì)的隔離只能阻止活塞壓力計(jì)不泄露系統(tǒng)內(nèi)的氣體到外部環(huán)境，并不能有效阻止活塞壓力計(jì)內(nèi)部的氣泄漏，不能保證活塞壓力計(jì)的活塞長(zhǎng)期處于穩(wěn)定的狀態(tài)，因而并不能有效解決因泄露造成的測(cè)壓周期短和壓力連續(xù)波動(dòng)的問(wèn)題。此外，由于壓力控制裝置的工作空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及進(jìn)氣管和出氣管等配氣環(huán)路的設(shè)計(jì)不太合理，會(huì)出現(xiàn)部分管段分擔(dān)壓力的情況，不能保證壓力處處相等，導(dǎo)致出現(xiàn)“死空間”，進(jìn)而影響壓力等其它參數(shù)的控制和測(cè)量。

因此，要獲得長(zhǎng)期、穩(wěn)定的高精度壓力控制，需要設(shè)計(jì)新的壓力控制補(bǔ)償環(huán)路和優(yōu)化配氣環(huán)路結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種長(zhǎng)期、穩(wěn)定的高精度壓力控制，避免出現(xiàn)“死空間”。

本實(shí)用新型提供了一種高精度的壓力控制裝置，其包括：氣瓶，其包括有高純度的工作氣體；至少一個(gè)腔體，所述氣瓶與所述至少一個(gè)腔體的進(jìn)氣管道連接，所述至少一個(gè)腔體的出氣管連接到壓力計(jì)，所述工作氣體通過(guò)所述壓力計(jì)進(jìn)入到反饋回路。

其中，所述工作氣體為氦氣。

其中，所述至少一個(gè)腔體包括第一腔體和第二腔體。

其中，所述高精度的壓力控制裝置還包括冷阱。

其中，所述高精度的壓力控制裝置包括至少一個(gè)閥門。

其中，所述第一腔體和第二腔體之間連通。

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控壓精度高的微流量補(bǔ)償環(huán)路壓力控制裝置，其解決了絕對(duì)壓力測(cè)量過(guò)程中活塞壓力計(jì)內(nèi)部泄氣導(dǎo)致測(cè)壓周期短、連續(xù)波動(dòng)大和測(cè)壓管路存在“死空間”等問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型高精度的壓力控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下述的說(shuō)明只是為了便于對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行解釋，而不作為對(duì)其范圍的具體限定。

圖1所示為本實(shí)用新型高精度的壓力控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。所述高精度的壓力控制裝置包括氣瓶1，所述氣瓶1中優(yōu)選為高純氦氣；所述氣瓶1通過(guò)管路連接壓力腔體12和工作腔體13，并作為壓力腔體12和工作腔體13的高純度氣源；其中，所述氣瓶1中的氣體通過(guò)進(jìn)氣管17進(jìn)入到壓力腔體12內(nèi)部的工作腔體13中，之后通過(guò)壓力腔體12上的出氣管18流出，其中工作腔體13位于壓力腔體12的內(nèi)部，在所述工作腔體中包括連通結(jié)構(gòu)14，通過(guò)連通結(jié)構(gòu)14將壓力腔體12和工作腔體13連接起來(lái)，使得壓力腔體12、工作腔體13、進(jìn)氣管17和出氣管18等空間壓力處處相等，有效避免出現(xiàn)部分測(cè)壓管路分擔(dān)壓力的情況，從而避免“死空間”的出現(xiàn)。本實(shí)用新型的附圖中只是示意性的給出了工作腔體12和壓力腔體13之間相對(duì)位置關(guān)系，其中，工作腔體12也可以被認(rèn)為是第一腔體，而壓力腔體13被認(rèn)為是第二腔體，而具體的連接關(guān)系不作進(jìn)一步限定，所有滿足嵌套關(guān)系的腔體關(guān)系都可以適用本實(shí)用新型的壓力控制裝置。

所述高精度的壓力控制裝置的氣瓶1具有高純度的氦氣，所述氣瓶1通過(guò)管道連接冷阱2，所述冷阱2用于降低氦氣溫度，當(dāng)需要對(duì)氦氣進(jìn)行溫度進(jìn)一步降低時(shí)，對(duì)管道中的第一閥門6進(jìn)行關(guān)閉，使得氦氣通過(guò)第二閥門4進(jìn)入到冷阱2中，經(jīng)過(guò)冷阱2的降溫，氦氣從第三閥門5中流出，所述冷阱2可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)第一閥門6和第二閥門4的開關(guān)來(lái)進(jìn)行選擇氦氣是否通過(guò)冷阱2。

通過(guò)第一閥門6或第三閥門8的氦氣流通過(guò)第一流量計(jì)7，該第一流量計(jì)7對(duì)管道中的氣體流量進(jìn)行測(cè)量，所述第一流量計(jì)7通過(guò)管路連接到鎮(zhèn)流器3，通過(guò)鎮(zhèn)流器3對(duì)管路中的氣體進(jìn)行整流，使得氣體具有穩(wěn)定的流速。

為了提高氦氣的純度，在所述鎮(zhèn)流器3與進(jìn)氣管17之間可以設(shè)置氣體純化裝置11，通過(guò)該氣體純化裝置11可以除去氦氣中的雜質(zhì)以提高氦氣純度，在氣體純化裝置11的周圍管路中設(shè)置第四閥門8、第五閥門9和第六閥門10，通過(guò)第四閥門8和第五閥門9的開關(guān)，可選擇氦氣是否通過(guò)氣體純化裝置11，當(dāng)?shù)谒拈y門8關(guān)閉時(shí)，氦氣依次通過(guò)第五閥門9和第六閥門10進(jìn)入進(jìn)氣管17。

氦氣從壓力腔體12的出氣管18流出到第二流量計(jì)16，然后流入到壓力計(jì)19的進(jìn)氣端，所述壓力計(jì)19的出氣端連接到反饋回路20，反饋環(huán)路20為壓力腔體12和工作腔體13等空間提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的壓力環(huán)境，其可用于置換壓力腔體12、工作腔體13、進(jìn)氣管17和出氣管18以清除殘留雜質(zhì)氣體，并作為壓力源為壓力腔體12和工作腔體13提供持續(xù)可調(diào)的氦氣流以保持穩(wěn)定的工作壓力。

本實(shí)用新型的高精度的壓力控制裝置通過(guò)可選擇的設(shè)置冷阱2和氣體純化裝置11，雙重純化措施可有效提高氣體純度、減少純度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。氣瓶1與第二閥門4和第一閥門6，冷阱2與第二閥門4和第三閥門5，第一流量計(jì)7與第三閥門5、第一閥門6和鎮(zhèn)流器3，鎮(zhèn)流器3與第四閥門8和第五閥門9，氣體純化裝置11與第五閥門9和第六閥門10，進(jìn)氣管17與第四閥門8和第六閥門10，第二流量計(jì)16與真空泵15、出氣管18、活塞壓力計(jì)19和反饋環(huán)路20優(yōu)選均可由卡套連接，可自由拆裝。

如圖1所示的實(shí)施案例中，第一流量計(jì)7、鎮(zhèn)流器3、閥門8-10、氣體純化裝置11、進(jìn)氣管17、出氣管18、第二流量計(jì)16、真空泵15和反饋環(huán)路20一起構(gòu)成了微流量補(bǔ)償環(huán)路，所述壓力計(jì)19為活塞壓力計(jì)，如果活塞壓力計(jì)19間隙泄露導(dǎo)致活塞的上升浮力不足以支撐活塞和砝碼重量時(shí)，該信號(hào)可以通過(guò)反饋回路20反饋到第一流量計(jì)7，此時(shí)，經(jīng)過(guò)冷阱2降溫、氣體純化裝置11純化后的低溫高純氦氣經(jīng)過(guò)第一流量計(jì)7進(jìn)入鎮(zhèn)流器3，再通過(guò)鎮(zhèn)流器3的微流量控制經(jīng)過(guò)低溫工作腔體13后進(jìn)入活塞壓力計(jì)19進(jìn)行補(bǔ)償，如果補(bǔ)償流量過(guò)大，可以通過(guò)第二流量計(jì)16和與之相連的真空泵15進(jìn)行控制。通過(guò)原創(chuàng)的微流量補(bǔ)償環(huán)路方案有效補(bǔ)償活塞壓力計(jì)的縫隙泄漏，保持活塞狀態(tài)穩(wěn)定，大大提高了測(cè)壓周期和壓力的穩(wěn)定性，在絕對(duì)壓力為0.15MPa的條件下，在連續(xù)16個(gè)小時(shí)期間，實(shí)現(xiàn)了波動(dòng)僅為±0.5Pa的壓力控制，控壓精度為3.4ppm，該結(jié)果較絕對(duì)壓力測(cè)量的最高測(cè)量精度21ppm提高了近1個(gè)數(shù)量級(jí)。

如圖1所示的實(shí)施案例中，若將活塞壓力計(jì)19置于空氣浴恒溫槽內(nèi)，在恒溫條件下可獲得更加長(zhǎng)期、穩(wěn)定的高精度壓力控制效果。

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控壓精度高的微流量補(bǔ)償環(huán)路壓力控制裝置，其解決了絕對(duì)壓力測(cè)量過(guò)程中活塞壓力計(jì)內(nèi)部泄氣導(dǎo)致測(cè)壓周期短、連續(xù)波動(dòng)大和測(cè)壓管路存在“死空間”等問(wèn)題。

可以理解的是，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本實(shí)用新型。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。