一种覆盖常压到高真空的压力控制系统的制作方法

1.本发明涉及环境模拟技术领域，尤其涉及一种覆盖常压到高真空的压力控制系统。


背景技术：

2.为了研究高空环境对各类设备的影响，要对高空环境实现高品质的模拟。高空环境最显著的特点是环境压力的变化，随着海拔高度的增加，压力由大气压逐渐降低到真空环境。因此，需要实现将试验压力稳定在大气压到高真空的任意压力点。由于该压力变化涉及到流态的变化，常规的压力控制方法采用高频阀通断等方式控压，可以实现低真空和中真空阶段抽气，但很难覆盖由大气压到高真空的压力范围，且很难保证控压地精度和稳定度，本发明提出了一种可以覆盖常压到高真空各个压力点的压力控制系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种覆盖常压到高真空的压力控制系统。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种覆盖常压到高真空的压力控制系统，包括真空容器，所述真空容器设有真空规、质量流量计、真空阀门一与真空阀门二，所述真空阀门一连接粗抽管道，粗抽管道通过开度调节阀与粗抽泵连接，所述真空阀门二连接有高真空泵，所述粗抽泵可以同时作为高真空泵的前级泵；
6.所述一种覆盖常压到高真空的压力控制系统包括以下步骤：
7.s1:设置可承受1个大气压的外压，且没有明显的漏气点的真空容器；
8.s2:采用真空规对容器内压力进行测量，真空规是包括粗真空规和高真空规组成的全量程规；
9.s3:采用真空泵对真空容器进行抽气，真空泵包括粗抽泵和高真空泵，在常压到5pa范围采用粗抽泵进行抽气；此时采用粗真空规对容器压力进行测量，优先选择电阻规或薄膜规；
10.s4:利用开度调节阀控制粗抽泵的抽速，在目标压力附近关闭开度调节阀到较小状态，并采用质量流量计通入空气使压力平衡在目标值；
11.s5:在5pa到1
×
10
‑5pa压力范围采用高真空泵进行抽气；
12.s6:在5pa到1pa依然采用粗真空规进行测量，当压力低于1pa后切换到高真空规对容器压力进行测量，高真空规优先为热阴极电离规、冷阴极电离规或ba规，要求量程满足要求，采样频率优于2hz；
13.s7:使用质量流量计进行补气，进而调节抽气的速率和时间。
14.优选地，所述s3中粗抽泵抽气时间按下式计算：
[0015][0016]
式中：t—抽气时间，s；
[0017]
s
p
：总的有效抽速，l/s；
[0018]
v：罐体的容积，l；
[0019]
p1：开始抽气时的压力，pa；
[0020]
p2：t时间后所达压力，pa；
[0021]
k：修正系数，105～104pa取1、104～103pa取1.25、103～102pa取1.5、102～10pa取2、10～1pa取4。
[0022]
优选地，所述真空规包括粗真空规和高真空规，真空规量程满足常压到1
×
10
‑5pa，采样频率优于2hz。
[0023]
优选地，所述高真空泵满足真空容器的极限真空度优于1
×
10
‑5pa。
[0024]
优选地，所述质量流量计采用pid控制，根据不同压力下真空泵的抽速选用不同量程的质量流量计并联，其选择原则是质量流量计的最大进气流量高于目标压力下真空泵的抽速。
[0025]
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0026]
本技术中压力范围可控，控压范围为常压到1
×
10
‑5pa，可以稳定在任意压力下，因此便于工作人员进行操控，压力控制精度较高，能够有效的减小误差，利用粗抽泵使抽气速率可调，利用质量流量计进行补气调节，便于控制。
附图说明
[0027]
图1示出了根据本发明实施例提供的压力控制系统原理图；
[0028]
图例说明：
[0029]
1、真空容器；2、真空阀门一；3、开度调节阀；4、粗抽泵；5、真空阀门二；6、高真空泵；7、真空规；8、质量流量计。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
[0032]
一种覆盖常压到高真空的压力控制系统，包括真空容器1，真空容器1设有真空规7、质量流量计8，质量流量计8采用pid控制，根据不同压力下真空泵的抽速选用不同量程的质量流量计8并联，其选择原则是质量流量计8的最大进气流量高于目标压力下真空泵的抽速，真空规7包括粗真空规和高真空规，真空规7量程满足常压到1pa，采样频率优于2hz，容器上还设有真空阀门一2与真空阀门二5，所述真空阀门一2连接粗抽管道，粗抽管道通过开度调节阀3与粗抽泵4连接，所述真空阀门二5连接有高真空泵6，所述粗抽泵4可以同时作为高真空泵的前级泵，高真空泵6满足真空容器1的极限真空度优于1
×
10
‑5pa，真空阀门一2与
高真空泵6的末端设有粗抽泵4。
[0033]
一种覆盖常压到高真空的压力控制系统包括以下步骤：
[0034]
s1:设置可承受1个大气压的外压，且没有明显的漏气点的真空容器1；
[0035]
s2:采用真空规7对容器内压力进行测量，真空规7是包括粗真空规和高真空规组成的全量程规；
[0036]
s3:采用真空泵对真空容器1进行抽气，真空泵包括粗抽泵4和高真空泵6，在常压到5pa范围采用粗抽泵4进行抽气；此时采用粗真空规对容器压力进行测量，优先选择电阻规或薄膜规；
[0037]
s4:利用开度调节阀3控制粗抽泵4的抽速，在目标压力附近关闭开度调节阀3到较小状态，并采用质量流量计8通入空气使压力平衡在目标值；
[0038]
s5:在5pa到1
×
10
‑5pa压力范围采用高真空泵6进行抽气；
[0039]
s6:在5pa到1pa依然采用粗真空规进行测量，当压力低于1pa后切换到高真空规对容器压力进行测量，高真空规优先为热阴极电离规、冷阴极电离规或ba规，要求量程满足要求，采样频率优于2hz；
[0040]
s7:使用质量流量计8进行补气，使压力稳定在要求值，同时调节抽气的速率和时间；
[0041]
粗抽泵4和高真空泵6成真空泵组，根据不同的工作压力采用不同的真空泵，在常压到5pa范围采用粗抽泵4进行抽气，粗抽泵4可选择螺杆泵、涡旋泵等，可以在常压启动，极限优于1pa的真空泵，若容器较大，为了减小抽气时间，可根据实际需求采用罗茨泵组成机组，整套系统粗抽泵4要求最快抽气时间满足用户要求，抽气时间按下式计算：
[0042][0043]
式中：t—抽气时间，s；
[0044]
s
p
：总的有效抽速，l/s；
[0045]
v：罐体的容积，l；
[0046]
p1：开始抽气时的压力，pa；
[0047]
p2：t时间后所达压力，pa；
[0048]
k：修正系数，105～104pa取1、104～103pa取1.25、103～102pa取1.5、102～10pa取2、10～1pa取4；
[0049]
在5pa压力下，关闭粗抽管路真空阀门一2，打开高真空阀门二5，用高真空泵6进行抽气，高真空泵6可采用分子泵、油扩散泵、低温泵等真空泵，要求启动压力大于5pa，若小于5pa，则用粗抽泵继续抽气至高真空泵启动压力，同时要求满足容器的极限真空度优于1
×
10
‑5pa，极限真空度按下式计算：
[0050][0051]
式中：p
j
—真空室所能达到的极限真空，pa；
[0052]
p0：真空泵的极限真空，pa；
[0053]
q0：空载时，经过一定时间抽气后真空室的气体负荷包括漏气q
l
、材料表面出气q
e
，pal/s；
[0054]
s
eff
：真空室抽气口附近泵的有效抽速，l/s。
[0055]
综上所述，本实施例所提供的一种利用高真空泵6、真空规7、开度调节阀3、质量流量计8等部件，实现由大气压到高真空压力任意压力精确控制的压力控制系统，满足不同压力工况的环境模拟。
[0056]
实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。