一种气体压力控制装置的制作方法

本实用新型属于气体压力检验技术领域，具体涉及一种模块化设计的高精度气体压力控制装置。

背景技术：

目前，在气体压力检验领域，用于现场检验被检压力仪器的便携式气体压力检验仪应用广泛。现有的气体压力校验仪中，提供稳定标准压力输出的气体压力控制装置，阀座通常固定在固定框架上，阀座之间通过连接管路连接气路，不具有通用性，并且维修、更换器件不便。

现有的气体压力控制模块的接口部分设有测量组件，不同测量、精度的气体压力需要设置不同的检测模块，进而配置不同的接口部分与之匹配，适应性差，成本高，不易维护。现有的气液分离方式一般只能隔离被检压力仪器进入的杂质，对于输入的气体中的水汽没法去除，无法实现除湿功能。

技术实现要素：

本实用新型提供一种气体压力控制装置，该装置采用模块化设计，结构简单，维护方便。

本实用新型采用以下技术方案：

一种气体压力控制装置，包括接口模块(01)、控制执行模块(02)和控制模块(03)，控制模块(03)包括控制电路板(031)，控制电路板(031)通过控制串接在控制执行模块(02)的气路中的电磁阀通电或断电，以控制外接的气泵或气瓶输入的压力气体在控制执行模块(02)的气路中有序流动，进而将压力气体控制在预定压力值并从接口模块(01)输出，其中，接口模块(01)包括内设气体管路单元(2)的固定支撑单元(1)，气体管路单元(2)的气体输入管道(25)通过一螺旋除湿过滤单元(5)与气体输出管道(26)相连通；

所述螺旋除湿过滤单元(5)包括：

储液筒(51)，安装在固定支撑单元(1)上，储液筒内壁上设有螺旋状凹槽(511)，该螺旋状凹槽从底部向上延伸；

中央通气管(52)，其底部与气体输入管道(25)相连通，顶部穿过储液筒(51)的底部延伸至储液筒的上部；和

隔离伞(53)，其中部与中央通气管(52)的上端密封扣合，隔离伞一侧开设有与中央通气管(52)相连通的侧向通孔(531)，且隔离伞(53)的伞状边缘与储液筒(51)的内壁之间有缝隙。

上述气体压力控制装置中，所述气体输出管道(26)设置在储液筒(51)的底部一侧，且与储液筒内部相连通。

上述气体压力控制装置中，所述气体管路单元(2)中的排液管道(24)一端设置在储液筒(51)的底部，且与储液筒内部相连通，另一端与大气连通，排液管道(24)上串接一排液电磁阀(4)。

上述气体压力控制装置中，所述接口模块(01)还包括一个或多个测量模块(3)，测量模块(3)安装在固定支撑单元(1)的侧面并外露，测量模块(3)电连接至控制模块(03)的控制电路板(031)。

上述气体压力控制装置中，所述测量模块(3)设有两个，包括高压测量模块(31)和低压测量模块(32)，高压测量模块(31)通过一高压测量管道(22)与气体输入管道(25)连通；低压测量模块(32)通过一低压测量管道(23)与气体输入管道(25)连通，低压测量管道(23)上串接一高低压切换阀(42)，以控制低压测量模块(32)与气体输入管道(25)的通断。

上述气体压力控制装置中，所述控制执行模块(02)设有阀座(7)，阀座(7)包括设有正压气容(711)、负压气容(712)和正负压输出管道(84)的气容腔体(71)以及内设有正压配气管道(81)的正压阀座(72)和内设有负压配气管道(82)的负压阀座(73)，正压气容(711)通过正压配气管道(81)与外接气泵或气瓶输出口连通、通过正负压输出管道(84)与与接口模块(01)的气体输入管道(25)连通，负压气容(712)通过负压配气管道(82)与外接气泵或气瓶输入口连通、通过正负压输出管道(84)与与接口模块(01)的气体输入管道(25)连通。

上述气体压力控制装置中，所述正压配气管道(81)通过第二电磁阀(v2)与正压气容(711)相连通、通过第一电磁阀(v1)与设置在接口模块(01)内的排液管道(24)相连通；所述负压配气管道(82)通过第四电磁阀(v4)与负压气容(712)连通，第四电磁阀(v4)为三通电磁阀，其常闭通道串接在负压配气管道(82)上，常开通道通过负压阀座(73)底部设置的进气口(94)与大气连通。

上述气体压力控制装置中，所述正负压输出管道(84)通过第三电磁阀(v3)与正压气容(711)连通，且依次通过第六电磁阀(v6)、第五电磁阀(v5)与负压气容(712)连通，第五电磁阀(v5)为三通电磁阀，其常闭通道串接在负压气容(712)与正负压输出管道(84)之间，常开通道接入与设置在接口模块(01)内的排液管道(24)。

上述气体压力控制装置中，所述控制执行模块(02)还包括电连接至控制电路板(031)的压力传感器组件(10)，压力传感器组件(10)的检测探头伸入至气容腔体(71)内部以感知容腔内的气体压力值。

上述气体压力控制装置中，所述控制模块(03)还设有电路板罩(0331)和侧面罩(0332)，电路板罩(0331)覆盖在控制电路板(031)上，侧面罩(0332)安装在控制执行模块(02)和接口模块(01)的侧面。

本实用新型由于采取以上设计，具有如下特点：

本实用新型装置采用模块化设计，模块之间通过接口插管方式连接，电连接线采用采用金手指插接方式，操作简单，工作可靠，维护方便；可根据被检压力仪器的量程和精度，更换合适的接口模块，或者通过控制高低压切换阀在不同测量组件之间进行切换，适应性好，保证检验精度；采用螺旋除湿过滤单元对输入的压力气体进行除湿过滤处理，以形成洁净、干燥的压力气体以及防止被检压力仪器中残留的液体通过该接口装置进入检验仪器中。

附图说明

图1为本实用新型气体压力控制装置的分解结构示意图；

图2a为控制执行模块的立体结构示意图一；

图2b为控制执行模块的立体结构示意图二；

图2c为控制执行模块的气路连接框图；

图3a为接口模块的立体结构示意图一；

图3b为接口模块的立体结构示意图二；

图3c为接口模块的纵向剖切图；

图3d为高低压切换阀的气路连接示意图；

图3e为接口模块的气路连接框图；

图3f为螺旋除湿过滤单元的一个具体实施例的结构示意图；

图4为控制模块的分解结构示意图。

主要标号：

100-气体压力控制装置；

01-接口模块；

1-固定支撑单元，11-底座，12-测量组件座，13-托板，14-接口安装座；

2-气体管路单元，21-气体主管道，22-高压测量管道，23-低压测量管道，24-排液管道，25-气体输入管道，26-气体输出管道；

3-测量组件，31-高压测量组件，32-低压测量组件；

41-排液电磁阀,42-高低压切换阀；

5-螺旋除湿过滤单元，51-储液筒，511-螺旋状凹槽，52-中央通气管，53-隔离伞，531-侧向通孔；

6-接口单元，61-输入接口，62-输出接口，63-排液口，64-废气接入口；

02-控制执行模块；

7-阀座，71-气容腔体，711-正压气容，712-负压气容；72-正压阀座，73-负压阀座，74-弹性隔垫；

8-气路通道，81-正压配气管道，82-负压配气管道，83-废气排放管道，84-正负压输出管道；

9-气路接口，91-正压输入接口，92-负压输入接口，93-正负压输出接口，94-进气口，95-废气输出接口；

10-压力传感器组件，101-电连接线；

v-电磁阀组，v1-第一电磁阀，v2-第二电磁阀，v3-第三电磁阀，v4-第四电磁阀，v5-第五电磁阀，v6-第六电磁阀；

03-控制模块，031-控制电路板，032-接线端子，033-保护罩，0331-电路板罩，0332-侧面罩。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图，对本实用新型气体压力控制装置进行详细描述。

图1为本实用新型气体压力控制装置的结构示例。参见图1，该气体压力控制装置100主要用于为被检压力仪器提供所需要的气体压力，其采用模块化设计，包括接口模块01、控制执行模块02和控制模块03，接口模块01、控制执行模块02电连接至控制模块03，各模块之间通过插接方式进行气路连接，其中：

控制执行模块

控制执行模块02主要用于执行控制模块03的控制命令，通过对串接在气路上的各电磁阀的控制，实现对输出气体压力的精确控制。参见图2a至图2c，控制执行模块02包括阀座7、设置在阀座7内的气路通道8、串接在气路通道8上的电磁阀组v以及检测气体压力的压力传感器10和用于与外界气路连接的气路接口9，其中：

该实施例中，阀座7包括气容腔体71、正压阀座72和负压阀座73，气容腔体71内设有用于缓存正压气体的正压气容711和用于缓存负压气体的负压气容712，正压气容711和负压气容712相互独立；正压阀座72和负压阀座73通过开设横向沟槽实现两阀座内的气路通道的连接，两个阀座结合处设有弹性隔垫74，实现两阀座之间气路密封以及工艺孔的封堵；两阀座通过压片和螺钉配合连接在一起，用于设置气路通道以及安装控制气路通断的电磁阀组v。

本实用新型对于气路通道8在阀座7内的布置以及电磁阀组v内的各电磁阀的具体安装位置并不限定，以下作为一种具体实施方式进行示例性描述。

参见图2c，气路通道8包括正压配气管道81、负压配气管道82、废气排放管道83和正负压输出管道84，气路接口9设置在阀座7上，包括正压输入接口91、负压输入接口92、正负压输出接口93、进气口94和废气输出接口95。如图2a所示，正压配气管道81设置在正压阀座72内，正压输入接口91设置在正压阀座72的端部，正压输入接口91通过正压配气管道81与正压气容711连通，电磁阀组v中的第二电磁阀v2为二通电磁阀，其串接在正压配气管道81上；参见图2b，负压配气管道82设置在负压阀座73内，负压输入接口92设在负压阀座73的端部，负压输入接口92通过负压配气管道82与负压气容712连通，电磁阀组v中的第四电磁阀v4为三通电磁阀，其常闭通道串接在负压配气管道82上，常开通道通过负压阀座73底部设置的进气口94与大气连通。

正负压输出管道84设置在气容腔体71内，电磁阀组v中的第三电磁阀v3为二通电磁阀，其串接在正压气容711与正负压输出管道84之间，用于控制正压气容711与正负压输出管道84之间的通断。负压气容712依次经电磁阀组v中的第五电磁阀v5、第六电磁阀v6与正负压输出管道84连通，其中，第六电磁阀v6为二通常闭电磁阀，第五电磁阀v5为三通电磁阀，第五电磁阀v5的常闭通道串接在负压气容712与正负压输出管道84之间，常开通道接入废气排放管道83。废气排放管道83横穿正压阀座72、负压阀座73和弹性隔垫74，电磁阀组v中的第一电磁阀v1为二通常闭电磁阀，串接在废气排放管道83与正压配气管道81之间，第五电磁阀v5的常开通道串接在负压配气管道82与废气排放管道83之间，废气经废气排放管道83从废气输出接口95接入接口模块01中的废气接入口64。

为了实现对气容腔体71内的气体压力进行精确控制，正压气容711和负压气容712对应设置有压力传感器组件10，压力传感器组件10的检测探头分别伸入正压气容711和负压气容712的容腔内，用于精确感知容腔内的气体压力。压力传感器组件10的压力信号通过电连接线101引出，连接至控制模块03。优选的，采用扁平线作为电连接线101引出，操作方便、工作可靠。

本实用新型控制执行模块02通过设置正压气容711和负压气容712可同时缓存正压气体和负压气体，作为气源同时起缓冲作用，配合控制电磁阀组v中的电磁阀通电或断电操作来精确控制气体压力，防止频繁启动外接气泵。

接口模块

接口模块01主要用于检测由控制执行模块02输入的气体压力，并提供气体输出接口，用于连接被检压力仪器，将压力气体输入被检压力仪器，实现对被检压力仪器的检验。接口模块01为模块化结构设计，参照图3a至图3d，包括固定支撑单元1以及安装设置在固定支撑单元1上的气体管路单元2、测量组件3、螺旋除湿过滤单元5和接口单元6，其中：

参照图3a和图3b，该实施例中，固定支撑单元1包括底座11、测量组件座12、托板13和接口安装座14，螺旋除湿过滤单元5固定在底座11上，测量组件3安装在测量组件座12的侧面，接口单元6布置在底座11、接口安装座14上；托板13位于底座11和测量组件座12底部的连接处，通过螺钉固定或焊接方式将二者连接为一体。

如图3c所示，气体管路单元2设置在固定支撑单元1中，包括水平贯穿底座11和测量组件座12的气体主管道21、设置在测量组件座12上的高压测量管道22和低压测量管道23、与气体主管道21独立设置的排液管道24以及气体输入管道25和气体输出管道26，气体输入管道25与气体主管道21相连通，气体输出管道26通过螺旋除湿过滤单元5与气体主管道21连通，外部压力气体经气体主管道21进入螺旋除湿过滤单元5，经除湿过滤后从气体输出管道26输出；排液管道24与螺旋除湿过滤单元5相连通，螺旋除湿过滤单元5分离出的液体、杂质通过排液管道24排出。本实用新型接口模块的测量组件3、螺旋除湿过滤单元5、接口单元6通过气体管路单元2的各个气体管道形成气路连接，具体的连接情况请参见以下描述。

参见图3a至图3e，接口单元6包括输入接口61、输出接口62、排液口63和废气接入口64，输入接口61设置在底座11上，与气体输入管道25相连通，输出接口62设置在接口安装座14上，与气体输出管道26相连通；排液口63和废气接入口64设置在底座11的侧面，分别与排液管道24相连通，排液管道24上串接一排液电磁阀4，通过排液电磁阀4控制排液通道24的通断，进而控制本实用新型装置的工作时序。

参见图3b和图3d，该实施例中，测量组件3设有两个，分别为高压测量组件31和低压测量组件32，安装在测量组件座12的侧面，优选的，由不脱螺钉固定在测量组件座12上；测量组件3外露在固定支撑单元1的外侧，根据检测需要，便于更换不同量程和精度的测量组件。高压测量组件31和低压测量组件32可选用市场上常用的检测模块型号，二者具有不同的检测量程和检测精度，通常低压测量组件32的气体压力检测量程较小，检测精度较高。高压测量组件31设有高压测量口，高压测量口通过高压测量管道22与气体主管道21连通；低压测量组件32设有低压测量口，该低压测量口通过低压测量管道23与气体主管道21连通，低压测量管道23上串接一高低压切换阀42，用于控制低压测量口与气体主管道21的通断。

优选的，高低压切换阀42和排液电磁阀4均为二通常闭电磁阀，具有两个工作状态，通电连通，不通电断开。该二通电磁阀可以选用现有的二通电磁阀，均能实现本实用新型的目的。

螺旋除湿过滤单元5用于对输入的压力气体进行除湿过滤处理，以形成洁净、干燥的压力气体以及防止被检压力仪器中残留的液体通过该接口模块进入该装置中。参见图3f，螺旋除湿过滤单元5包括储液筒51和中央通气管52，储液筒51为设有空腔的密封圆柱筒，其安装在底座11上，圆柱筒内壁上设有螺旋状凹槽511，该螺旋状凹槽从底部向上延伸；中央通气管52为上端封闭的中空管，其固定在底座11上，底部与气体主管道21相连通，顶部穿过储液筒51的底部延伸至储液筒51的上部；中央通气管52上部设有一隔离伞53，隔离伞53中部与盖中央通气管52的上端密封扣合，隔离伞53的一侧开设有侧向通孔531，储液筒51内部通过该侧向通孔与中央通气管52相连通，且隔离伞53的伞状边缘与储液筒51的内壁之间有缝隙。

气体输出管道26的一端设置在储液筒51的下部侧面，储液筒51的空腔与气体输出管道26相连通。排液管道24的一端设置在储液筒51的底部，储液筒51的空腔与排液管道24相连通。

气体主管道21内的压力气体经中央通气管52从隔离伞53的侧向通孔531向侧面流动，隔离伞53阻止压力气体直接向下流动，而是强制气流从储液筒51的内壁沿螺旋状凹槽511流动，气流在冲击储液筒内壁的螺旋状凹槽511的过程中，气体中的水份颗粒撞击并附着在筒壁上，大部分气流在螺旋状凹槽511的引导下螺旋流动。同时经过隔离伞53与储液筒内壁之间的缝隙之后，气流的通道截面变大，根据伯努利效应，气流流速降低，气体中的水份颗粒附着在螺旋状凹槽511表面，不会被气流带走，从而逐渐集聚变大，最后形成水滴顺着储液筒筒壁留下。由于隔离伞53的侧向通孔531位于储液筒51的上部，而液体会储存在储液筒51底部，会不倒流回气路。

在检验过程中，输入的压力气体从输入接口61输入，经气体输入管道25、气体主管道21、中央通气管52进入储液筒51内，并从储液筒51内壁沿螺旋状凹槽流动，到达储液筒51下部时，从气体输出管道26和输出接口62进入被检压力仪器中，此时，排液电磁阀4处于关闭状态，因排液管道24中存在一定压力的气体，储液筒51底部留有积液；当检验过程结束，打开排液电磁阀4，液体在压力气体作用通过排液管道24经排液口63排出，实现气液分离和自洁。

根据检验的被检压力仪器的量程和精度，可以通过控制高低压切换阀42在高压测量组件31和低压测量组件32之间进行切换，即测量高压时，关闭高低压切换阀42，高压测量组件31的高压测量口与气体主管道21、气体输入管道25相连通，高压测量组件31独立工作；测量低压时(此时一般要求测量的精度相对较高，高压测量组件31已不能满足要求)，打开高低压切换阀42，高压测量组件31的高压测量口和低压测量组件32的低压测量口均与气体主管道21、气体输入管道25相连通，高压测量组件31和低压测量组件32工作，测量结果以精度较高的低压测量组件32为准。

实现本实用新型装置的自动有序控制，需要将高压测量组件31、低压测量组件32、高低压切换阀42和排液电磁阀4电连接至控制模块03，由控制模块03板根据预定的控制时序控制各电磁阀动作以及接收测量组件的检测数据。

需要说明的是，本实用新型上述实施例并不限定本实用新型公开范围，只是为了有助于理解本实用新型构思而提供的示例，在本实用新型构思范围内，可以对本实用新型装置的结构进行多种变形和改进，例如，测量组件3的个数并不限定于两个，也可以是一个或多个；测量组件3的安装并不限于测量组件座12的侧面，可根据空间要求、结构形状进行灵活布置；高低压切换阀42可以是三通电磁阀，高压测量组件31的高压测量口接三通电磁阀的常闭端，低压测量组件32的低压测量口接三通电磁阀的公共端，三通电磁阀的常开端接大气，测量高压时，三通电磁阀不通电，高压测量组件31的高压测量口与气体主管道21、气体输入管道25连通，低压测量组件32的低压测量口与大气连通，可以避免因三通电磁阀漏气导致低压测量组件32损坏；测量低压时，三通电磁阀通电，常闭端与公共端接通(打开)，常开端与公共端断开(关闭)，低压测量组件32的低压测量口和高压测量组件31的高压测量口均与气体主管道21、气体输入管道25连通。

本实用新型接口模块01采用模块化设计，可根据被检压力仪器的量程和精度，更换合适的测量组件3，或者通过控制高低压切换阀42在高压测量组件31和低压测量组件32之间进行切换，适应性好，保证检验精度；采用螺旋除湿过滤单元5对输入的压力气体进行除湿过滤处理，以形成洁净、干燥的压力气体以及防止被检压力仪器中残留的液体通过该接口模块进入本实用新型装置中。

控制模块

参见图1和图4，控制模块03包括控制电路板031和安装在控制电路板031上的接线端子032，控制执行模块02中的电磁阀组v中的各电磁阀和压力传感器组件10的电连接线101以及接口模块01中的测量组件3均通过接线端子032电连接至控制电路板031。控制电路板031接收测量组件3和压力传感器组件10检测的数据信号，同时根据控制目标和控制逻辑生成控制命令发送至电磁阀组v的各电磁阀的控制端，通过控制各电磁阀的动作来实现精确的气体压力控制。

进一步的，控制模块03还包括用于保护、固定控制电路板031的保护罩033，参见图4，保护罩033包括电路板罩0331和侧面罩0332，电路板罩0331覆盖在控制电路板031上，侧面罩0332安装在控制执行模块02和接口模块01上，将电磁阀组v与外部隔离，减少电磁阀热辐射对其他电路板、测量板等系统的热影响。

本实用新型气体压力控制装置100的各模块相互独立，通过各气路接口插管方式连接，电连接线均采用金手指插接方式，操作简单，工作可靠，维护方便。

本实用新型装置主要有两种工作模式，即正压控制模式和负压控制模式，工作过程如下：

正压控制模式下，若接口模块01的输入接口61和输出接口62接入气泵，首先向控制执行模块02的正压气容711内充气，即第一电磁阀v1断电(关闭)，第二电磁阀v2通电(接通)，第六电磁阀v6断电(关闭)，第四电磁阀v4切换至进气口94，连通大气，第五电磁阀v5切换至废气排放管道83，此时，空气从进气口94经第四电磁阀v4进入气泵，气泵产生的高压气体经正压配气管道81、第二电磁阀v2进入正压气容711内，此时，第三电磁阀v3可以是通电状态也可以是断电状态，正压气容711充气存储压力气体，直到控制模块03获取的压力传感器组件10检测到的压力值满足预设压力值，气泵停止工作。

正压气容711在气体压力控制过程中，起气源和缓冲作用，接口模块01的储液筒51起缓冲作用，若控制模块03获取的测量组件3的压力值小于预设压力值时，第三电磁阀v3通电(接通)，气体进入接口模块01的气体输出管路26，压力升高；若控制模块03获取的测量组件3的压力值大于预设压力值时，第三电磁阀v3断电(关闭)，第六电磁阀v6通电(接通)，气体经第六电磁阀v6、第五电磁阀v5、废气排放管道83和接口模块01的废气接入口64从排液口63排出，直到测量组件3的压力值满足预设的压力值，第六电磁阀v6断电。

在正压控制模式下，若控制执行模块02的压力输入接口91接入高压气瓶(一般气瓶内气体压力高于预设的气体压力)，此时，第一电磁阀v1断电，第二电磁阀v2通电(气瓶与正压气容711接通)，第四电磁阀v4切换至进气口94，第五电磁阀切换至废气排放管道83，若控制模块03获取的测量组件3的压力值小于预设压力值时，第三电磁阀v3通电(接通)，接口模块01的气体输出管路26，压力升高；若控制模块03获取的测量组件3的压力值大于预设压力值时，第三电磁阀v3断电(关闭)，第六电磁阀v6通电(接通)，气体经第六电磁阀v6、第五电磁阀v5、废气排放管道83和接口模块01的废气接入口64从排液口63排出，直到测量组件3的压力值满足预设的压力值，第六电磁阀v6断电。

负压控制模式下，若控制执行模块02的正压输入接口91和负压输入接口92接入气泵，首先从控制执行模块02的负压气容712内抽气，即第一电磁阀v1通电(接通废气排放管道83)，第二电磁阀v2断电(断开气泵与正压气容711的管道)，第四电磁阀v4切换至负压气容712，第五电磁阀v5切换至废气排放管道83，此时通过气泵对负压气容712抽气(抽真空)，直到控制模块03获得的压力传感器组件10测得压力值满足预设负压值，第四电磁阀v4切换至进气口94，第五电磁阀v5切换至负压气容712，第六电磁阀v6通电，气泵停止工作，负压气体经正负压输出管道84进入接口模块01的气体输出管道26，进而进入被检压力仪器。

负压气容712气体压力控制过程中，起气源作用，接口模块01的储液筒51起缓冲作，当控制模块03获取测量组件3测得的压力值大于预设负压值时，第六电磁阀v6通电，接通负压气容712与接口模块01的气体输出管道26，气体输出管道26中的气体被吸入负压气容712，直到测量组件3测得的压力值满足预设负压值，再将第六电磁阀v6断电；当控制模块03获取测量组件3测得的压力值小于预设负压值时，第三电磁阀v3通电，接通正压气容711与气体输出管道26，正压气容711内的气体(等同于大气压)进入气体输出管道26，直到测量组件3测得的压力值满足预设负压值，再将第三电磁阀v3断电。

从本实用新型气体压力控制装置的工作过程可知，第三电磁阀v3和第六电磁阀v6以及气泵始终处于动态断续的切换状态下，在控制模块03的控制下进行状态变换，正压气容711和负压气容712起压力源作用，储液筒51起缓冲作，有利于气体压力控制的平稳性，实现气体压力的精确控制。

本领域技术人员应当理解，这些实施例或实施方式仅用于说明本实用新型而不限制本实用新型的范围，对本实用新型所做的各种等价变型和修改均属于本实用新型公开内容。