一种压力控制装置的制作方法

本实用新型属于压力仪器仪表技术领域，具体涉及一种能够实现仪表检测过程中自动排空及排污的压力控制装置。

背景技术：

压力控制装置作为检测、校准仪表的仪器装置，可以检定多种类型的仪表。由于检定仪表过程中，仪表及管路可能遗留杂质，会造成管路堵塞等，需要在密闭腔室中设置一个排污口，作为杂质出口，使得密闭腔室内存在杂质的时候可以将杂质顺利排出，以保证内部通畅。

目前，现有的压力控制装置通常在排污口安装一个用于排空的电磁阀，该电磁阀是常闭电磁阀，默认处于关闭状态，使得密闭腔室在正常工作时处于密闭状态；当需要进行压力排空工作时，通过专用指令按钮，打开排空电磁阀，使得密闭腔室中的气体排出，同时使得污水或其他杂质通过排污口排出。

以上的装置设计，可以使得在正常工作时腔室密闭，有利于压力控制；但其压力排空和排污操作需要操作人员额外的按压专用指令按钮才能实现，无法实现每次压力检测或者控制时的自动压力排空及排污工作，由此，可能导致遗忘排污的发生，进而造成压力控制装置的工作异常。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，针对以上不足提供一种能够实现自动排空排污、工作可靠、结构紧凑的压力控制装置。

本实用新型的上述问题是由以下技术方案解决的：

一种压力控制装置，包括控压单元(4)和位于控压单元(4)内部、用于气路连接的第一管路(8)，其中，所述控压单元(4)包括控制电路板(46)以及分别电连接到控制电路板(46)的排空电磁阀(45)、压力测量模块(43)和压力调节模块(44)，压力测量模块(43)和压力调节模块(44)位于第一管路(8)中，第一管路(8)位于压力调节模块(44)以及排空电磁阀(45)之间的部分形成一个密闭腔室，所述压力测量模块(43)与所述密闭腔室相连通。

所述压力控制装置还包括电连接到所述控制电路板(46)的压力输出控制旋钮(22)，所述压力输出控制旋钮(22)设置有压力排空区域，逆时针旋转的压力输出控制旋钮(22)位于所述压力排空区域时，所述排空电磁阀(45)处于打开状态。

上述压力控制装置还包括一主机系统板(9)和电连接到主机系统板(9)的人机交互单元(21)；所述主机系统板(9)电连接控制电路板(46)。

上述压力控制装置中，所述压力输出控制旋钮(22)连接一电位器或编码器，控制电路板(46)的采集电路电连接到所述电位器或编码器；所述压力排空区域对应于所述电位器或编码器的一段连续区域，所述区域的大小由人机交互单元(21)预先设定的预定压力阈值确定的，主机系统板(9)将所述预定压力阈值传送至所述控制电路板(46)。

上述压力控制装置中，所述压力输出控制旋钮(22)对应设置有一旋钮盘，所述旋钮盘上的刻度数表示压力量程的百分比，所述压力排空区域对应于旋钮盘零位置开始沿顺时针方向相邻的一段区域。

上述压力控制装置中，所述控压单元(4)还包括一主阀岛(42)和外部接口阀岛(47)，外部接口阀岛(47)上设置有输入接口(411)、输出接口(412)、排污口(413)和泄压口(414)；所述第一管路(8)位于主阀岛(42)内部，所述排空电磁阀(45)直接安装在主阀岛(42)上或者通过一第二管路(7)与所述主阀岛(42)连接。

上述压力控制装置中，所述压力测量模块(43)设置为两个，一个与输入接口(411)相连通，另一个与所述密闭腔室相连通。

上述压力控制装置中，所述控压单元(4)还包括一气液分离器(48)，气液分离器(48)位于气路第一管路(8)中，输入接口(411)和泄压口(414)分别通过压力调节模块(44)、气液分离器(48)与输出接口(412)连通，排污口(413)通过排空电磁阀(45)连接到气液分离器(48)的开孔。

上述压力控制装置中，一气源连接到所述输入接口(411)，外部待测表连接到所述输出接口(412)，泄压口(414)与排污口(413)分别通过软管连接到污水容器。

上述压力控制装置中，所述排空电磁阀(45)为常开电磁阀或者常闭电磁阀，其进气口(511)连接所述气液分离器(48)，排空电磁阀(45)的排气口(512)连接所述排污口(413)。

上述压力控制装置中，所述压力调节模块(44)为流量调节阀、电磁阀或活塞中的一种或多种的组合。

上述压力控制装置还包括一供电单元(6)，所述供电单元(6)包括电源按钮、开关电路板、24V变压器和220V插座，外接电压为交流电源(100-240)VAC，频率为50/60Hz，功率为75W；220V电压依次电连接开关电路板、24V变压器产生的24V直流电源，通过一条两芯电缆连接到所述主机系统板(9)，通过另一条两芯电缆连接所述控压单元(4)。

上述压力控制装置还包括一操作面板(2)，所述操作面板(2)上设置人机交互单元(21)和一电源开关(23)，电源开关(23)串联连接到所述供电单元(6)的电路中。

上述压力控制装置包括一通讯单元，所述通讯单元(5)的接口包括主USB、从USB、RS232串口和以太网口，各接口均通过排线与所述主机系统板(9)电连接。

上述压力控制装置还包括一机架(1)，所述控压单元(4)、通讯单元(5)、供电单元(6)和主机系统板(9)均设置在机架(1)内部，机架(1)面向操作人员的一开口端为头部，头部安装操作面板(2)；另一开口端为尾部，尾部安装一接口面板，所述控压单元(4)以插接的方式从接口面板的安装孔处装入机架中。

采用以上技术方案，本实用新型具有以下技术效果：本实用新型通过设置联动的压力输出控制旋钮和排空电磁阀，通过在压力输出控制旋钮上设置压力排空区域，能够实现每次压力检测或者控制时的自动压力排空及排污工作，保证了该装置工作的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型装置的实施例的立体结构图；

图2是本实用新型装置的实施例的内部结构示意图；

图3是压力输出控制旋钮的外观示意图；

图4是控压单元的内部结构示意图；

图5是压力控制装置工作框图；

图6是控压单元的内部气路结构示意图；

图7是压力排空电磁阀(常开电磁阀)的结构示意图；

图8是阀座的结构示意图；

图9是密封套、阀座和弹簧的配合结构示意图。

图中附图标记表示为：

1：机架，11：把手；

2：操作面板，21：人机交互单元，22：压力输出控制旋钮，23：电源开关；

3：接口面板；

4：控压单元，41：压力接口面板，411：输入接口，412：输出接口，413：排污口，414：泄压口，415：压力通讯接口；42：主阀岛，43：压力测量模块，44：压力调节模块，45：排空电磁阀；46：控制电路板；47：外部接口阀岛，48：气液分离器。

5：通讯单元；6：供电单元；7：第二管路；8：第一管路；9：主机系统板；

51：阀座，511：进气口，512：排气口，513：凹槽，514：凸台，515：进气通道，516：排气通道；

52：密封套，521：内凸起，522：外凸起，523：上台阶；

53：阀芯，531：上柱体，532：中间柱体，533：下柱体；

54：弹簧；55：线圈。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型的压力控制装置进行详细说明。

压力控制装置

参照图1和图2，为本实用新型装置的结构示例，该产品为压力控制装置，包括机架1、操作面板2、接口面板3、控压单元4、通讯单元5、供电单元6、主机系统板9以及布置于控压单元4内部的第二管路7和第一管路8，其中：

机架1为两端开口的方形盒体，主体为钣金件，即钢板镀锌后喷塑处理而成，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、成本低等特点。机架1相对的两侧壁外侧设置有把手11，用于搬运该装置；通讯单元5、供电单元6、第二管路7和第一管路8都布置在机架1的内部，机架1面向操作人员的一开口端为头部，头部安装操作面板2，另一开口端为尾部，尾部安装接口面板3，控压单元4以插接的方式从接口面板3的安装孔处装入机架1中。

操作面板2上设置有人机交互单元21、压力输出控制旋钮22和电源开关23，电源开关23位于操作面板的下部；人机交互单元21和压力输出控制旋钮22位于操作面板2的上部，为了便于操作人员的操作，上部操作面板向上倾斜一定角度。操作面板通过卡口和螺钉与机架1连接。

图3为压力输出控制旋钮22的外观图。压力输出控制旋钮22连接一电位器或编码器，旋钮盘刻度数表示量程的百分比，通过控制旋钮所对应的角度位置，对应于电位器或编码器相应的位置，从而可以控制相应的压力输出。其中，量程0％(零位置)沿顺时针方向相邻的小段区域为压力排空区域，该区域的最大值为预定压力阈值(例如，可以通过软件设置为总量程的5％或者10％等非零值)，零位置到预定压力阈值之间的部分可以称作压力排空区域。在此区域中，顺时针旋转压力输出控制旋钮22时，实现压力连续加压控制；当逆时针旋转压力输出控制旋钮时，排空电磁阀直接打开，实现压力带压排空。在非压力排空区域中，顺时针转动压力输出控制旋钮22可以进行连续升压控制，逆时针转动压力输出控制旋钮22可以进行连续降压控制；当逆时针旋转压力输出控制旋钮22至压力排空区域(图3中的阴影区域)时，排空电磁阀打开，直接进行压力排空。

此处的排空电磁阀可以是常闭电磁阀、常开电磁阀等几种形式。不同形式的电磁阀其工作方式和状态不同。常开电磁阀的工作特性为给电时为关闭，不给电时为打开。常闭电磁阀的工作特性为给电时为打开，不给电时为关闭。如果使用常闭电磁阀作为排空电磁阀，那么其在压力控制时，无需对其进行驱动，使其工作在关闭状态。即在压力排空区域中，顺时针旋转压力输出控制旋钮22时，常闭排空电磁阀处于关闭状态，实现压力连续加压控制；当逆时针旋转压力输出控制旋钮时，电路驱动常闭排空电磁阀使其打开，实现排空。在非压力排空区域中，顺时针转动压力输出控制旋钮22可以进行连续升压控制，逆时针转动压力输出控制旋钮22可以进行连续降压控制；当逆时针旋转压力输出控制旋钮22至压力排空区域(阴影区域)时，电路驱动常闭排空电磁阀打开，直接进行压力自动排空和排污。

如果使用常开电磁阀作为排空电磁阀使用时，其在压力控制时，电路对其进行驱动，使其工作在关闭状态。即在压力排空区域中，顺时针旋转压力输出控制旋钮22时，电路驱动常开排空电磁阀处于关闭状态，实现压力连续加压控制；当逆时针旋转压力输出控制旋钮时，常开排空电磁阀直接打开，实现排空。在非压力排空区域中，顺时针转动压力输出控制旋钮22可以进行连续升压控制，逆时针转动压力输出控制旋钮22可以进行连续降压控制；当逆时针旋转压力输出控制旋钮22至压力排空区域(阴影区域)时，常开排空电磁阀打开，直接进行压力排空。

常开排空电磁阀还有一个优势，即在控压过程中，即压力输出控制旋钮22不在零位置，腔体内部压力存在时，如果出现失电等使得压力控制装置关闭的情况下，常开排空电磁阀45由于失去电压驱动，会自动恢复打开状态，将腔体内部压力排出，与外部大气导通，实现失电排空的目的，保证了失电情况下的安全性。

接口面板3与机架1为一体式钣金冲压、折弯并焊接而成的板体，接口面板3的中部设有安装孔，用于安装固定控压单元4。如图4和图6所示，控压单元4包括压力接口面板41、主阀岛42、压力测量模块43、压力调节模块44、排空电磁阀45、控制电路板46、外部接口阀岛47以及气液分离器48，其中，压力接口面板41固定在外部接口阀岛47上，该面板上布置有压力通讯接口415；外部接口阀岛47上设置有输入接口411、输出接口412、排污口413、泄压口414；排空电磁阀45直接安装在主主阀岛42上或通过第二管路7(例如不锈钢管管路)与主阀岛42进行连接；输入接口411、输出接口412、泄压口414通过第一管路8与主阀岛42连接，第一管路8位于主阀岛内部，压力调节模块44和气液分离器48位于第一管路8中，由所述第一管路8位于两个压力调节模块44以及排空电磁阀45之间的部分形成一个密闭腔室，在主阀岛42内部，输入接口411和泄压口414分别通过压力调节模块44、气液分离器48 与输出接口412连通，气液分离器48向下开孔通过排空电磁阀45连接到排污口413；压力通讯接口415通过航插线与控制电路板46连接。外部气体压力连接到输入接口411，外部待测表连接到输出接口412，泄压口414与排污口413分别通过软管连接到用户的污水容器。所述气液分离器48与所述密闭腔室第一管路8连通，气液分离器48用于将密闭腔室中的杂质分离，并通过排空电磁阀45将杂质排出排污口413。压力测量模块43与控制电路板46电连接，其个数不限，根据实际需要设置，在本实施例中，所述压力测量模块43的个数为两个，其均连通到第一管路8中，其中一个与输入接口411相通，可以实时监测外部气体压力，另一个与密闭腔室相通，可以实时监测待测表压力；控制电路板46电连接到操作面板上的压力输出控制旋钮22；控制电路板46直接驱动排空电磁阀45工作，通过给电和不给电操作使排空电磁阀45打开/关闭。

所述的压力调节模块44可以是控制电磁阀，也可由具有相应功能的流量调节阀替代，即可以用电信号、电机等驱动实现阀体打开和关闭。

如图5为压力控制装置工作框图，通过人机交互单元21可以进行设置相关参数、量程选择等操作。人机交互单元21与压力输出控制旋钮22均连接到控制电路板46上，控制电路板46的A/D采集电路采集压力输出控制旋钮22所对应的电位器或编码器的位置，得到期望压力值；控压单元4中的压力测量模块43作为压力测量传感器，其数据直接输入到控制电路板46上；根据压力测量模块43的压力测量结果与期望压力值进行比较，控制电路板46产生控制信号进行压力控制，最终达到目标压力；需要进行排空和排污工作时，控制电路板46检测压力输出控制旋钮22的电位器或编码器的位置及其位置变化，进而确定压力输出控制旋钮22所在位置(是否位于压力排空区中)和转动方向(顺时针转动或逆时针转动)，以控制排空电磁阀(45)所处的状态，即确定发送相应信号控制排空电磁阀45的打开和关闭，进而控制与排空电磁阀45相连通的排污口413的打开或关闭，通过排污口413的打开或者关闭进行排空和排污工作。

控压单元4可以利用电磁阀、流量调节阀等控制流量装置实现流量调节，最终实现压力控制；也可以依靠活塞改变体积直接进行压力控制，或由上述两者组合形成的压力控制装置，目的是得到期望的目标压力。

参照图2，通讯单元5的接口主要包括主USB、从USB52、RS232串口和以太网口，上述接口均在机架1内部通过排线与一主机系统板9连接。主机系统板9包括MCU，可以实现以下功能：驱动操作面板2上的人机交互单元21以实现友好的人机交互界面(用户设定被检压力范围、界面显示装置运行数据等)运行；采用SCPI通讯方式与控制电路板46交互(发送被检压力范围、获取装置运行数据等)；经由USB实现U盘操作功能(数据存取、软件升级)；经由RS232串口和/或以太网口实现与远端计算机的交互。

供电单元6包括电源按钮、开关电路板、24V变压器和220V插座，外接电压可以是交流电源(100-240)VAC，频率为50/60Hz，功率为75W；220V电压通过接口面板3引入，连接到机架1内部的开关电路板上，然后连接到24V变压器，通过24V变压器得到24V直流电源，通过一条两芯电缆给主机系统板9供电，通过另一条两芯电缆控压单元4供电；供电单元6的电路与操作面板2的电源开关33串联连接。

如图4所示，控压单元4通过插接方式与操作面板2上的压力输出控制旋钮22电连接。压力输出控制旋钮22的工作原理如下：通过控压单元4的控制电路板46的A/D转换电路采集压力输出控制旋钮的位置(百分比)数据，再乘以用户设定的被检压力范围计算出用户实际给定的压力值作为控压单元4压力自动控制的给定值，并将该给定值通过指令发送到主机系统板9；控压单元4实时接受用户通过旋钮给定的压力给定值，并迅速将实际压力控制到给定值，实现实际压力对旋钮的实时跟随。在模拟表的检定过程中，人通过执行旋钮调压操作，使标准表或被检表的指针移动到期望位置(通常是对准某刻度线)。

以上各部件按照上述关系进行组装形成本实用新型的压力控制装置，该装置为气体控压，可通过连接一增压装置，转化为液体控压，通过气体推动增压装置的活塞，活塞推动液体，从而达到液体控压得目的。该装置进行气体控压的工作过程如下：

步骤1：将气源连接于控压单元4的输入接口411，将标准压力表、被检压力表连接于控压单元4的输出接口412。

步骤2：在操作面板2上设置(或选择)被检表的压力范围，调整气源压力至合适范围。

步骤3：顺时针(或逆时针)转动压力输出控制旋钮22使压力增大(或减小)，当标准表或被检表的指针移动到期望位置时停止转动压力输出控制旋钮22，记录标准表或被检表的压力即完成一个压力点的检定。

其中，升压过程的工作原理如下：

压力测量模块43实时监测外部气体压力和待测表的压力，用户顺时针操作面板2的压力输出控制旋钮22，则控压单元4的控制电路板46的A/D转换电路采集压力输出控制旋钮的位置(百分比)数据，再乘以用户设定的被检压力范围计算出用户实际给定的压力值，并将该值通过指令发送到主机系统板9；通过压力测量模块43的测量结果比对，传送给压力调节模块44操作指令，打开和关闭该压力调节模块44，则外部气体压力随着用户的旋钮操作陆续进入待测表的容器中，如果用户停止旋钮操作，则压力随之固定，如果用户继续顺时针旋转，则压力继续上升。

降压过程的工作原理与升压过程相似，这里不再赘述。

步骤4：重复步骤3的操作完成所有压力点的检定，待压力输出控制旋钮22旋转到压力排空区域时，通过排空电磁阀45将内部压力瞬间释放，气体通过413排污口排出。

排空电磁阀

本实用新型中所用的排空电磁阀45可以为常闭电磁阀，也可以为常开电磁阀，该电磁阀可以使用相同功能已有结构的常闭电磁阀和常开电磁阀。

下面举例使用常开电磁阀时的工作原理与工作过程。如图7所示的排空电磁阀结构即为常开电磁阀结构。常开型的排空电磁阀45包括密封套52、与密封套52连接的阀座51、设置在密封套内部的阀芯53、缠绕在密封套52和阀芯53四周的线圈55以及穿套于阀芯53上部的弹簧54，其中：

参照图7和图9，密封套52为中空柱体，密封套52下端敞口端连接阀座51，密封套52内部靠下的位置四周设有内凸起521，使密封套52内部空间形成上宽、中窄、下宽的空间，内凸起521形成上部台阶523；密封套52的下部四周设有外凸起522，密封套52与阀座51连接后，外凸起522的下侧面紧贴阀座51的上表面。

阀芯53包括上柱体531、中间柱体532和下柱体533，三个柱体一体连接形成上宽、中窄、下宽的柱体结构，其中，密封套52的内凸起521的长度小于中间柱体532的长度，上柱体531和下柱体633的直径大于内凸起521之间的空间直径，使得阀芯53刚好与密封套52内部空间形状相匹配。弹簧54套装于阀芯53中间柱体532上且位于密封套52内凸起521上方的空间内，弹簧54刚好卡在阀芯53的上柱体531下侧与密封套52的内凸起521的上部台阶523之间；线圈55缠绕在密封套52的外凸起522上方的位置。

阀座51为方形柱体，柱体两侧分别设有进气口511和排气口512，阀座51上端设有与密封套52下端连接(例如，可以是螺纹连接或焊接)的凹槽513，凹槽513的底部设有一凸台514，凸台514一侧设有连通进气口511的进气通道515，凸台514顶部开设有与排气口512连通的排气通道516。

以上组成部件按照上述关系进行连接组装形成常开型的排空电磁阀45，该排空电磁阀的线圈55电连接到控压单元4的控制电路板46上，排空电磁阀45的进气口511连接气液分离器48，排气口512连接排污口413。常闭型的排空电磁阀45与常开型的排空电磁阀45结构相似，都具有连接气液分离器48的进气口511和连接到排污口413的排气口512，不同之处主要在于，电磁阀在默认状态和工作状态下的开/关动作相反。

下面以常开型的排空电磁阀45为例，介绍其工作原理。该电磁阀在默认状态(未通电)下阀门打开，在线圈55通电状态下阀门关闭，其具体工作原理如下：

排空电磁阀45的线圈55未通电时，阀门处于打开状态，在阀芯53本身的重力作用下下降，弹簧54被压缩，直到阀芯53的重力与弹簧54的弹力平衡，阀芯53不再下降，此时阀芯53与阀座51的凸台514之间存在间隙，使得进气通道515与排气通道516处于连通状态，气体可依次通过进气口511、进气通道515、排气通道516进入排气口512；当密闭腔室存在杂质时，气液分离器48将密闭腔室内的杂质进行分离，杂质驻留在气液分离器48中；在逆时针旋转压力输出控制旋钮过程中，压力逐渐减小，达到压力排空区域，排空电磁阀45打开，由于此时密闭腔室内存在一定压力，与外界大气形成压力差，利用该压力差使得气液分离器中的杂质通过排气通道516进入排气口512，最终实现排污。

排空电磁阀45的线圈55通电时，阀芯53在线圈55所形成的磁场作用下产生向下的电磁力，在阀芯53的重力和电磁力共同作用下，弹簧54被压缩，阀芯53下降，当电磁力足够大，阀芯53下降到与阀座51的凸台514相接触，从而将开设在凸台514上的排气通道516堵塞封闭，使得进气通道515和排气通道516被隔离，气体无法由进气口511到达排气口512。

常闭电磁阀默认阀门处于关闭状态，需要驱动使其打开。其原理与常开电磁阀相类似。常闭排空电磁阀与常开排空电磁阀结构不同，最终使得其不给电条件下的状态不同，其工作原理相类似，排空电磁阀45与压力输出控制旋钮22之间的配合关系如下：

在从压力输出控制旋钮22的零位置顺时针旋转该控制旋钮时，排空电磁阀处于关闭状态，可以实现从零压力开始的连续加压控制；当逆时针旋转压力输出控制旋钮时，达到压力排空区域内时，则排空电磁阀直接打开，实现排空效果；在零位置和预定压力阈值之间，顺时针旋转实现正常压力控制，而逆时针旋转则排空电磁阀直接打开，实现排空。

本领域技术人员应当理解，这些实施例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。