丝杠内置型活塞式流量校准装置

摘要

本发明提供一种丝杠内置型活塞式流量校准装置，涉及流量测量领域。它包括竖立的缸体、上端盖和下端盖，缸体内设有圆盘状的活塞，在偏离活塞圆心距离为δ处，活塞设有通孔，通孔固接有丝杠螺母，丝杠螺母螺纹连接有丝杠，活塞上表面固接有活塞杆，活塞杆与上端盖可滑动连接，丝杠下部与下端盖可转动连接，丝杠下端连接有电机。本发明解决了现有技术活塞式流量校准装置体积庞大难以实现便捷移动的技术问题。本发明的有益效果为：采用立式结构，消除了活塞缸和丝杆的扰度问题，大幅减少了缸体壁厚度和丝杆直径节约了材料。无专设导向机构，传动机构内置，结构紧凑易于搬运适合现场检定。密封腔体内缸体的各横截面处处相等，减少误差，使用更方便。

说明书

技术领域

本发明涉及流量测量技术领域，尤其是涉及一种活塞式流量校准装置结构。 

背景技术

活塞式流量校准装置，根据活塞型式的不同可以分为盘型活塞校准装置、钟型活塞校准装置和筒型活塞校准装置等；根据活塞驱动方式的不同又可以分为主动式活塞校准装置和被动式活塞校准装置。现有的主动式活塞校准装置的活塞由传动机构来推动，并由导向机构来保证活塞的移动平衡。该结构大部分活塞缸是卧式的。由于活塞校准装置的活塞缸的长度远大于活塞缸的直径，为了防止活塞缸横卧产生的扰度影响流量校准精度，活塞缸壁必须做得很厚，导致校准装置很笨重，难以搬动。中国专利申请公布号CN102175292A，申请公布日2011年9月7日，名称为“活塞式气体流量标准装置”的发明专利公开了一种活塞式气体流量校准装置。该装置的结构将承重板安装在支架上，活塞缸上端与承重板下端连接，承重板上端装有套筒，装在活塞缸内并与活塞相连的活塞杆穿过套筒后，活塞杆的上端与丝杆的下端连接，活塞杆上端安装导向板，导向板两侧分别套在安装在套筒内的导杆中，安装在导向板上的直线轴承与导杆形成滑动配合，丝杆的另一端穿过套筒后经联轴器、减速器、步进电机与编码器连接，活塞缸下端与端盖连接，端盖设有出气管路，出气管道的侧面开有安装温度传感器和压力传感器的接口孔。该结构活塞缸虽然采用了立式结构，但是由于导向杆设置在活塞缸上方，导向杆外还设有套筒，整个装置做得很高，而对流量校准有用的活塞缸，只有整个装置的一半。为了加强装置的稳定性而确保流量校准精度，活塞缸壁不得不做得得很厚，导致整个装置体积庞大，这不但浪费材料，而且流量校准装置难以搬动，不能实现现场检定。 

发明内容

为了解决现有技术活塞式流量校准装置体积庞大难以实现便捷移动的技术问题，本发明提供一种体积小、方便快捷移动、适合现场检定，准确度高、可靠性好的活塞式流量校准装置。

本发明的技术方案是：一种丝杠内置型活塞式流量校准装置，它包括竖立的缸体、分别与缸体上、下端连接的上端盖和下端盖，缸体内设有圆盘状的活塞，在偏离活塞圆心距离为δ处，活塞设有通孔，通孔固接有丝杠螺母，丝杠螺母螺纹连接有丝杠，活塞上表面固接有活塞杆，活塞杆与上端盖可滑动连接，活塞、缸体、上端盖和活塞杆形成一个密封腔体，丝杠上部插入活塞杆，丝杠下部与下端盖可转动连接，丝杠下端连接有电机。以下端盖为支撑，缸体竖立，不会受扰度影响，缸体壁可以较薄，既减轻了重量，又节约了材料。丝杆和活塞杆偏心安装，丝杆转动不会带动活塞转动。丝杠的转动转化为活塞的上下移动，不需要专设导向机构，结构简单合理。通过螺杆转动的圈数来计数密封腔体内排出的流量体积，使用更方便。

作为优选，活塞杆呈圆筒状，上端封闭下端开口，下端部固接法兰盘，法兰盘与活塞上表面固定，活塞杆的中轴线与活塞通孔的中轴线重合；确保活塞杆与活塞固定可靠、活塞不会在缸体内转动。丝杠内置于活塞杆内，影响密封腔体横截面的内在参数只有活塞杆外径与活塞缸内径，容易实现各横截面处处相等，使得校准装置更加准确可靠。在非工作状态，丝杠完全内置活塞杆中，不但缩小了校准装置体积，方便搬动，而且还避免了非工作中丝杠积灰而影响校准装置精度。

作为优选，上端盖设有导向孔，导向孔内设有衬套，衬套与活塞杆相匹配；方便活塞杆移动。

作为优选，下端盖设有传动孔，传动孔内设有推力轴承，丝杠与推力轴承相匹配；校准装置采用立式结构，活塞杆、丝杠和活塞受到重力作用，推力轴承承受活塞杆、丝杠和活塞传递的轴向推力。丝杠和丝杠螺母连接始终只有上部单边间隙，消除了检定的系统误差。丝杠竖立就不在扰度问题，则丝杠自身的长期稳定性就更好，那么校准装置的稳定性会更好。

作为优选，丝杠为滚珠丝杠；传动效率高、无侧隙、启动力矩极小，保证实现精确的微进给，确保流量校准装置精度。

作为优选，沿活塞侧面一周设有凹陷的油槽，油槽上方和下方分别至少各设有一道密封槽，密封槽中嵌有密封圈；确保几道密封圈同时受到油的润滑，减少密封圈与缸体内壁间的摩擦力，活塞与缸体密封可靠、延长密封圈使用寿命。油存储在油槽和缸体内壁围成的一个密封空间内，不易挥发，减少日常维护。

作为优选，活塞上、下表面设有若干个凸起表面的防护柱；以避免在电子限位机构失效的情况下活塞继续运动损坏缸体内的传感器。

作为优选，活塞设有油管，油管呈L状，油管一端与油槽连通，油管另一端与活塞下表面连通。从活塞下表面进油不影响密封腔体。

作为优选，δ为通孔中轴线与活塞圆盘的中轴线之间的距离，δ值为活塞直径的0.01至0.04倍。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用立式结构，消除了活塞缸和丝杆的扰度问题，大幅减少了缸体壁厚度和丝杆直径，降低了校准装置的重量，节约了材料。以下端盖作为支撑，无专设导向机构，传动机构安装在缸体内，结构紧凑体积小、易于搬运适合现场检定。丝杆内置于活塞杆，消除了丝杆传动幅的间隙，密封腔体内缸体的各横截面处处相等，减少了系统误差，提高了计量的准确性，流量校准装置使用更方便。

附图说明

附图1为本发明的正面剖视图；

附图2为图1中A—A向剖面图；

附图3为活塞及连接部的俯视图。

图中：1-上端盖；2-缸体；3-活塞；4-下端盖；5-电机；11-衬套；12-出气管； 21-活塞杆；22-丝杠；31-丝杠螺母；32-密封槽；33-油槽；34-油管；35-密封圈；36-防护柱；37-油泵；51-联轴器。  

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

如图1和3所示，一种丝杠内置型活塞式流量校准装置，它包括竖立的缸体2、分别与缸体2上、下端连接的上端盖1和下端盖4。缸体2为细长的圆筒体，缸体2上端连接缸体上法兰盘，缸体2下端连接缸体下法兰盘，缸体上、下法兰盘与缸体2成一体。下端盖4呈圆盘状，下端盖4上表面与缸体下法兰盘通过螺钉固定。下端盖4下表面与支架（图中未示）固定。上端盖1呈圆盘状，上端盖1下表面与缸体上法兰盘通过螺钉固定。缸体2内设有圆盘状的活塞3。在偏离活塞3圆心距离为δ处，活塞3设有通孔，通孔贯通活塞3上下表面。δ为通孔中轴线与活塞3圆盘的中轴线之间的距离，δ值为活塞3直径的0.01至0.04倍。经过试验δ值为活塞3直径的0.03倍为最佳。通孔为上部直径大下部直径小的阶梯孔。通孔固接有丝杠螺母31。丝杠螺母31呈倒T状，丝杠螺母31上部嵌入通孔小直径的孔，丝杠螺母31下端通过螺钉与活塞3下表面固定。丝杠螺母31螺纹连接有丝杠22，丝杠22为滚珠丝杠。活塞3上表面固接有活塞杆21，活塞杆21呈圆筒状，上端封闭下端开口，下端部固接法兰盘，法兰盘与活塞3上表面固定。活塞杆21的中轴线与活塞3通孔的中轴线重合。法兰盘直径与通孔上部大直径阶梯孔直径相等，法兰盘厚度与通孔上部大直径阶梯孔深度相等。法兰盘嵌入通孔上部大直径阶梯孔通过螺钉与活塞3固定。活塞3、缸体2、上端盖1和活塞杆21形成一个密封腔体。上端盖1设有出气管12，出气管12下端与密封腔体连通，出气管12上端伸出上端盖1，上端盖1上表面设有出气阀。出气管12与出气阀连接。活塞杆21上部与上端盖1可滑动连接。上端盖1设有导向孔，导向孔贯通上端盖1上下表面。导向孔内设有衬套11，衬套11为无油衬套。衬套11与活塞杆21相匹配。导向孔中轴线与通孔中轴线重合。衬套11外壁与导向孔内壁过盈配合，衬套11内壁与活塞杆21外壁间隙配合。上端盖1上方设有无油衬套盖，无油衬套盖通过螺钉与上端盖1上表面固定。无油衬套盖设有直径与导向孔相等的孔，沿孔内壁一周设有无油密封槽，无油密封槽中嵌入无油密封圈，无油密封圈与活塞杆21外壁贴紧。丝杠22上部插入活塞杆21。丝杠22外径比活塞杆21内筒直径小，丝杠22插入活塞杆21内筒后，二者之间还有间隙。丝杠22靠近上端设有圆环状丝杠上定位圈。丝杠上定位圈内圆壁与丝杠22上端过盈配合，丝杠上定位圈外圆壁与活塞杆21内筒间隙配合。丝杠22下部与下端盖4可转动连接。下端盖4设有传动孔，传动孔贯通下端盖4上下表面。传动孔中轴线与通孔中轴线重合。传动孔内设有推力轴承41，丝杠22与推力轴承41相匹配。丝杠22下端设有轴肩，丝杠22轴肩下部轴径比轴肩上部直径细。推力轴承41的轴圈与丝杠22下端细轴过盈配合，推力轴承41的座圈与传动孔过盈配合。推力轴承41的轴圈的上侧面与丝杠22轴肩下端贴紧。丝杠22下端连接有电机5。丝杠22下端轴伸出下端盖4下表面。下端盖4下表面设有电机5，电机5为步进电机。电机5输出轴固接有联轴器51，联轴器51与丝杠22伸出下端盖4下表面的轴固定。

如图2所示，沿活塞3侧面一周设有凹陷的油槽33，油槽33上方和下方分别至少各设有一道密封槽32，密封槽32中嵌有密封圈35（见图1）。本实施例以油槽33上下各一道密封槽32为例。图2为图1中A—A向剖面图，其中密封圈35没有表示。活塞3上、下表面设有若干个凸起表面的防护柱36。防护柱36呈一头大一头小的圆柱状，小头设有外螺纹。活塞3上下表面设有内螺纹盲孔，内螺纹盲孔与防护柱36外螺纹啮合。本实施例：防护柱36安装在活塞3上表面两个，以活塞3中轴线对称分布；防护柱36安装在活塞3下表面两个，以活塞3中轴线对称分布。

如图1所示，活塞3设有油管34，油管34呈L状。油管34一端与油槽33连通，油管34另一端与活塞3下表面连通。油管34上端口与油槽33的槽底连通。油管34下端口位于活塞3下表面。活塞3下表面设有油泵37，油泵37的出油口与油管34的下端口连接。

活塞3、缸体2、上端盖1和活塞杆21形成一个密封腔体，出气管12下端与密封腔体连通，出气管12上端连通出气阀，出气阀连接被检定产品进气口（图中未示）。启动电机5，电机5带动丝杠22转动，通过丝杠螺母31传递，活塞3上移。由于活塞3、缸体2、上端盖1和活塞杆21形成密封腔体的截面积处处相等，电机5为步进电机，所以只要计数电机5步进的数量即可得出密封腔体排出的气体体积。