[发明专利]一种全金属气体微流量计

说明书

技术领域

本发明涉及一种全金属气体微流量计，属于测量领域。

背景技术

气体微流量计是测量和提供气体微流量的一种装置，是建立气体微流量计量标准的基础，精确测量气体微流量具有十分重要的意义。随着我国航天事业的发展，载人飞船、运载火箭等技术的发展对设备与仪器准确度、可靠性要求愈来愈高，因此需要研制测量不确定度更小、测量下限更低的气体微流量计。由于过去的气体微流量计管道密封等部位采用非金属物质导致烘烤温度低，使气体微流量计整体除气不充分，在测量气体流量时，器壁放气导致气体流量计流量下限很难延伸。此外，现有微流量计采用大多采用聚四氟乙烯材料，使得变容室结构复杂，体积较大，增大了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全金属气体微流量计，所述微流量计中大部分组件采用不锈钢材料，有利于流量计的除气，减小了气体流量计器壁的放气，有效地延伸了气体流量计产生的流量下限；且使得所述微流量计结构简单、体积小、重量轻，同时降低了成本。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种全金属气体微流量计，所述微流量计包括：第一真空阀门、绝压式压力计、第二真空阀门、第一定容室、隔断阀门、平动机构、波纹管、第三真空阀门、第二定容室、固定流导小孔、供气系统、抽气系统、第四真空阀门、差压式压力计、变容室、第五真空阀门、第六真空阀门；外围设备包括校准室和加热装置；

供气系统、第一真空阀门、第二真空阀门、第一定容室、隔断阀门、变容室、第五真空阀门、第二定容室、固定流导小孔、第六真空阀门、校准室依次相连，差压式压力计一端与定容室相连，另一端与变容室相连，变容室通过第三真空阀门与波纹管、平动机构依次相连，绝压式压力计、第四真空阀门、抽气系统依次相连，绝压式压力计和第四真空阀门之间的管路与第一真空阀门和第二真空阀门之间的管路交叉连通；

所有管道、真空阀门、隔断阀门、定容室、变容室及平动机构均采用不锈钢材料。

所述微流量计提供微流量的方法步骤如下：

①打开除第一真空阀门外的所有阀门，启动抽气系统，抽除所述微流量计中的气体；

②启动加热装置，对所述微流量计中所有管道、真空阀门、隔断阀门、定容室、变容室及平动机构进行烘烤，烘烤温度以（15~30）℃/h的均匀速率上升至150℃，对流量计进行除气，然后关闭第二真空阀门、隔断阀门、第四真空阀门及抽气系统；

③打开第一真空阀门，启动供气系统，同时打开第二真空阀门、隔断阀门，充入设定量的气体后，关闭供气系统，由绝压式压力计测量充入气体的压力p，即第一定容室的压力；

④待第一定容室与变容室压力平衡后，即差压式压力计示数为零时，关闭第二真空阀门、隔断阀门，通过差压式压力计测量第一定容室与变容室的压力差，当压差达到系统预先设定值时，平动机构驱动波纹管移动，波纹管移动导致变容室压力变化，当第一定容室与变容室压力相等时，根据式（I）计算出流出变容室的气体流量；

Q=pAeffΔLΔt---(I)]]>

其中，Q-气体流量，单位：Pa·m³/s；

p—第一定容室中气体的压力，单位：Pa；

A_eff—表示波纹管有效横截面积，单位：m²；

Δt—变容室体积改变所用的时间，单位：s；

ΔL—在Δt的时间内波纹管移动的距离，单位：m。

有益效果

（1）本发明所述微流量计中所有管道、真空阀门、隔断阀门、定容室、变容室、平动机构采用不锈钢材料，烘烤温度能够达到150℃，有利于流量计的除气，减小了气体流量计器壁的放气，有效地延伸了气体流量计产生的流量下限。

（2）本发明所述微流量计中大部分组件采用不锈钢材料，使得结构简单、体积小、重量轻，同时降低了成本。

（3）本发明所述微流量计中，通过平动机构，可以准确测量波纹管的压缩位移，方便地确定零点（原点），并可方便地进行限位，以避免由于电机的误动作而损坏波纹管。

附图说明