[发明专利]一种高端基准级的单缸活塞式气体流量标准装置

说明书

本发明涉及高准确度流量标准装置，特别涉及一种高端基准级的单缸活塞式气体流量标准装置，解决了现有气体流量标准装置不具有保持准确度长期稳定性和适应高准确度要求的结构形式，且不具备对工作气体介质工况参数的实时高准确度的检测能力的技术问题。一种高端基准级的单缸活塞式气体流量标准装置，包括驱动及其相关机构、底座和缸体，缸体为无法兰的圆柱形构件，且设置在驱动及其相关机构与底座之间，驱动及其相关机构包括互相连接的伺服电机、减速器、齿形同步轮带、滚珠螺母丝杠副、缸体上盖和活塞，滚珠螺母丝杠副的回转螺母安装在缸体上盖的中心，滚珠螺母丝杠副的下端通过设置在活塞下方的活塞法兰紧固连接，缸体上盖上设置有球栅测量系统。

技术领域

本发明涉及高准确度流量标准装置，特别涉及一种高端基准级的单缸活塞式气体流量标准装置。

背景技术

流量标准装置是流量计量领域实现量值传递的必备设备。近些年国内开始出现准确度较高的单缸活塞式气体流量标准装置。其中较早的专利有公告号为102175292A的专利与公告号为205620002U的专利。从这些专利表述的背景技术中可以看出发明人对其发明在所属的标准装置类型中的准确度的定位，按专业角度在0.2～0.3级，有关资料文献将此准确度等级划入标准装置的基准级低档。而在此类装置中，当其输出气体介质流量高达0.05级要求时，单缸活塞式气体流量标准装置是一种中小流量气体流量量值传递的高档基准级贵重设备。这就要求所制作的装置具有适应高准确度要求的结构形式和对工作气体介质工况参数的实时高准确度的检测能力；同时，还需要有保持准确度长期稳定性的技术方案，以减少维护费用与延长使用寿命，但是现有的流量标准装置在结构和功能上并不能达到上述标准。

发明内容

本发明的目的在于：

本发明的目的是提供一种高端基准级的单缸活塞式气体流量标准装置，使之具有满足扩展不确定度可达0.05级要求的活塞缸体结构、活塞匀速驱动机构及其位移反馈检测的闭环测量以及确保气体工况参数满足实时高准确度要求的检测能力的分布式前端设备，特别提供了有别于现行同类装置的能保持长期稳定准确度的无法兰缸体结构方案。

本发明为了实现上述目的，具体采用以下技术方案：

一种高端基准级的单缸活塞式气体流量标准装置，包括驱动及其相关机构、底座和缸体、行程距离检测部件和实时高准确度的气体工况参数检测现场前端设备。缸体为无法兰的圆柱体形状构件，是一种采用晶相组织均匀的冷轧无缝钢管制成的无法兰、无内外阶梯圆柱面、无焊接接口和其他加工孔洞，仅只有内壁经过高精加工使圆度与圆柱度满足体积测量不确定度分量要求的圆筒式结构件，为立式安装结构，且采用四个外部光杠通过防松螺母组合拉紧在驱动及其相关机构与所述底座之间，底座为缸体的下端承担密封作用。驱动及其相关机构包括互相连接的伺服电机、减速器、齿形同步轮带、滚珠螺母丝杠副、缸体上盖和活塞，活塞上设置了密封环，由驱动及其相关机构带动在缸体的内部做上下匀速运动，并由缸体上盖上设置的球栅测量系统来测量行程距离并记录单位时间的移动量，滚珠螺母丝杠副的回转螺母安装在缸体上盖的中心，滚珠螺母丝杠副的下端通过设置在活塞下方的活塞法兰紧固连接。

进一步地，活塞的上方连接有三个内部光杠，所述的内部光杠的上方连接有丝杠上法兰，内部光杠的下方与活塞法兰相连，活塞及其驱动机构借用缸体上盖作为机座，设计了安装在缸体上盖轴线位置的螺母旋转式精密滚珠螺母丝杠副作为活塞位移执行机构；高性能交流伺服电机经精密减速器后通过齿形同步轮带驱动轴向固定的螺母旋转，带动滚珠螺母丝杠副使连接在丝杠下端的活塞作往复直线运动，在丝杠螺母安装平面的外圆周0°、90°、180°位置平行缸体轴线安装三组用于活塞移动导向的直线滚珠导套，三根与缸体轴线平行的导向内部光杠作为活塞移动导向杆与滚珠导套无间隙配合，内部光杠上端通过法兰盘与丝杠顶端固定，内部光杠的下端连同丝杠一起与活塞固定连接；活塞与缸体配合的外圆柱面分别在上下以及中部配置自润滑导向环与多层密封的组合式密封件。

进一步地，内部光杠1-8的外部套设有直线滚珠导套1-9。