[发明专利]一种可精确控制压力的气体动力装置和加压方法

说明书

本发明公开了一种可精确控制压力的气体动力装置和加压方法，包括依次连接的气瓶、增压泵、中压截止阀、过滤器、减压阀、高压截止阀和压力口，增压泵连接中压截止阀间管道上连接有电接点压力表、中压泄压阀、中压溢流阀和高压储气罐，减压阀和过滤器间连接管道上安装有中压表，高压阀与压力口间管道上连接有气体高压增压缸、高压表和高压泄压阀；本发明通过液压站推动增压泵往高压储气罐中储存气源，在做试验时，通过减压阀和气体高压增压缸调节实现0～35MPa压力升压‑保压‑降压，试验压力超过35MPa时，通过手旋转气体高压增压缸来实现升压‑保压‑降压，能够实现气体加压和降压过程的稳定性，减少噪声和振动，提高加压和降压过程的控制精度。

技术领域

本发明属于高温高压实验装置技术领域，具体涉及一种可精确控制压力的气体动力装置和加压方法。

背景技术

在模拟地球深部岩石物理化学性质变化的过程中，研制了许多应用于高温高压的实验装置。为了获取某种岩石、矿物在不同的压力下性质变化，常常需要对实验装置进行精确的控制压力。例如，在高温高压的压力容器中，如果水作为传压介质，当介质处于汽-液共存阶段时，样品腔内围压实际上严格等于水的饱和蒸气压，该压力不能独立于温度进行原位调节；当介质处于单一相态时（如气态、液态或超临界态），若需独立于温度原位调节样品腔内的围压，只能泵入新鲜溶液或放出样品腔内已与固体样品发生过相互作用的水流体，显然此时人为地改变了水流体体系的物质组成。另一种方法是通过往压力容器内加入氩气等惰性气体，从而使压力能独立于温度进行调节。而要往压力容器中泵入气体，就需要高压（100 MPa）的气体压力控制装置。

对于容积较小的压力容器，想要对压力容器内的压力进行精确调控，需要单次输入或者输出的流体量较小的压力控制装置，否则一次最小的输入量较大的压力控制装置，可使压力容器的压力一下升高几十至几百个大气压，难以起到精确控制压力的目的（升压和降压都是0.1 MPa的控制精度）。

而在某些试验条件下，还有减少振动的需求，例如与高温高压实验装置联用的精密光学系统和光谱仪，为了光学聚焦和测量效果好，对振动有严格的要求。在这种情况下，需要给某些安装在光谱仪附近的高温高压实验装置加压的同时还要进行光学和光谱测量，就使振动的要求更加苛刻。现在大多数使用的气体加压设备都是采用气动增压泵的形式往复给工件加压，这其中存在以下问题：

（1）气动增压泵的动力来源于压缩空气，而作为动力的压缩空气往往需求量较大，压缩空气不适合用压缩气瓶提供，因此压缩空气需要空气压缩机，而一般的空气压缩机的振动和噪声都较大，即使静音空气压缩机也不能满足需求,不能安装在光谱仪附近；

（2）一般的高压气动增压泵单冲程排量较大，单冲程排量较小的气体增压泵一个冲程排量为19.7 mL，不能满足精确加压和降压的要求；

（3）一般往复加压的增压泵需要用到单向阀，由于单向阀的结构特点决定了单向阀的单次最小通过量一般比较大，不能满足精确加压和精确降压的要求，且由于单向阀的存在，不能利用增压泵进行降压控制。

（4）目前广泛采用的气体降压方案，大多是采用直接打开泄压阀进行泄压，或者是通过减压阀进行降压，但是由于减压阀的机械结构特点就决定了减压阀控制降压的精度较差，目前没有合适的减压阀能做到在0～100 MPa 的压力范围内，且流量很小的情况下，控压精度在0.1 MPa的产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可精确控制压力的气体动力装置和方法，能够实现气体加压和降压过程的稳定性，实验过程中减少噪声和振动，提高控制精度，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种可精确控制压力的气体动力装置，包括依次连接的气瓶、增压泵、中压截止阀、过滤器、减压阀、高压截止阀和压力口，增压泵连接中压截止阀间管道上连接有电接点压力表、中压泄压阀、中压溢流阀和高压储气罐，减压阀和过滤器间连接管道上安装有中压表，高压阀与压力口间管道上连接有气体高压增压缸、高压表和高压泄压阀。