在壓力儀表生產(chǎn)和計(jì)量校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中，產(chǎn)生穩(wěn)定、精確的氣體壓力是校驗(yàn)工作的基礎(chǔ)。與便攜式氣壓源強(qiáng)調(diào)輕便不同，實(shí)驗(yàn)室使用的手動(dòng)氣體壓力源更注重壓力穩(wěn)定度、調(diào)節(jié)細(xì)度和長(zhǎng)期可靠性。它通過(guò)手輪驅(qū)動(dòng)的精密絲桿改變氣缸容積，利用氣體可壓縮性產(chǎn)生從負(fù)壓至數(shù)十兆帕的壓力，是壓力校驗(yàn)臺(tái)上最核心的部件。本文將介紹手動(dòng)氣體壓力源的結(jié)構(gòu)原理、技術(shù)特點(diǎn)以及在壓力計(jì)量中的應(yīng)用。
 

　　一、結(jié)構(gòu)與工作原理

　　手動(dòng)氣體壓力源的核心機(jī)構(gòu)是精密絲杠-活塞組件。手輪與絲杠連接，絲杠螺母固定在機(jī)座上。操作者轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，絲杠帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)做軸向移動(dòng)?；钊驓飧變?nèi)推進(jìn)時(shí)壓縮氣體，壓力升高；活塞向外退出時(shí)氣體膨脹，壓力降低。氣缸容積與活塞行程的比值決定了一次行程可達(dá)到的最大壓力。根據(jù)所需壓力范圍，氣缸和活塞的直徑有所不同。

　　密封系統(tǒng)是決定壓力源性能的關(guān)鍵。高壓密封多采用組合式密封結(jié)構(gòu)，在活塞上安裝有聚四氟乙烯支撐環(huán)和O型密封圈組合。支撐環(huán)承受徑向壓力，防止密封圈被擠出間隙。密封圈材料有丁腈橡膠、氟橡膠和聚氨酯等。密封系統(tǒng)的泄漏率決定了壓力能夠保持穩(wěn)定的時(shí)間，高品質(zhì)產(chǎn)品的泄漏率在滿量程壓力下每分鐘低于零點(diǎn)零零五兆帕。

　　壓力發(fā)生與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括了粗調(diào)閥、微調(diào)閥、泄壓閥和單向閥。粗調(diào)閥是大口徑閥門，用于快速充氣或排空，將壓力快速升至目標(biāo)值附近。微調(diào)閥通過(guò)針形閥芯改變流道截面積，實(shí)現(xiàn)精細(xì)的壓力調(diào)節(jié)。泄壓閥是安全閥的功能，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟泄壓。單向閥在從外部氣源向系統(tǒng)充氣時(shí)防止氣體倒流。

　　二、操作技巧與適用范圍

　　在實(shí)驗(yàn)室中使用手動(dòng)氣體壓力源進(jìn)行壓力校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)流程如下。將被校驗(yàn)儀表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通過(guò)三通接頭連接到壓力源的輸出口。關(guān)閉泄壓閥，打開(kāi)粗調(diào)閥，如果被測(cè)量程為正壓則連接外部氣源進(jìn)行預(yù)增壓；如果是微壓可通過(guò)手輪活塞直接吸入大氣。當(dāng)壓力接近目標(biāo)值百分之九十時(shí)，關(guān)閉粗調(diào)閥，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪細(xì)調(diào)至設(shè)定值。對(duì)于需要從高壓向低壓逐點(diǎn)校驗(yàn)的情況，應(yīng)先將壓力升至最高點(diǎn)再逐步降低，以消除活塞摩擦回差的影響。每次到達(dá)校驗(yàn)點(diǎn)后，需要等待至少十五秒使壓力穩(wěn)定后再讀取示值。

　　手動(dòng)氣體壓力源按其輸出壓力范圍分為微壓源、低壓源和高壓源。微壓源的量程通常在零點(diǎn)至十千帕或負(fù)十千帕至十千帕，用于校驗(yàn)微差壓變送器和風(fēng)壓計(jì)。低壓源量程通常在零點(diǎn)至零點(diǎn)六兆帕，用于校驗(yàn)一般工業(yè)壓力表、壓力開(kāi)關(guān)和壓力變送器。高壓源量程可達(dá)六兆帕以上，用于校驗(yàn)液壓系統(tǒng)壓力表、井口壓力計(jì)等。

　　不同類型壓力源的配套工具有所不同。微壓源要求高的調(diào)節(jié)細(xì)度，絲杠螺距較密，手輪直徑較大。高壓源要求活塞與氣缸的配合間隙極小，加工精度高，操作者需要用力矩扳手轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，體感較重。

　　三、維護(hù)保養(yǎng)與校準(zhǔn)

　　手動(dòng)氣體壓力源的維護(hù)保養(yǎng)重點(diǎn)在于保持密封性能和運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑。活塞和氣缸配合間隙內(nèi)應(yīng)保持清潔，無(wú)金屬屑或砂粒。使用高壓源時(shí)，氣體中的水分會(huì)加速密封圈老化和氣缸銹蝕，應(yīng)在進(jìn)氣口前加裝干燥過(guò)濾裝置。長(zhǎng)期不使用時(shí)應(yīng)在密封圈表面涂抹少量硅脂，防止硬化。絲杠和螺母需要定期加注潤(rùn)滑脂，建議每半年一次。

　　手動(dòng)氣體壓力源本身也需要定期校準(zhǔn)，校準(zhǔn)項(xiàng)目包括輸出壓力的線性度、重復(fù)性和密封性。使用更高準(zhǔn)確度的數(shù)字壓力校驗(yàn)儀作為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)壓力源的各個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，確認(rèn)其輸出壓力與手輪刻度或指示值的偏差。密封性通過(guò)關(guān)閉所有閥門后觀察壓力下降速率來(lái)判定。

　　更換密封圈是常見(jiàn)的維修項(xiàng)目，應(yīng)使用原廠規(guī)格的密封圈組件。更換時(shí)應(yīng)清潔氣缸內(nèi)壁和活塞槽，安裝密封圈時(shí)避免扭曲或劃傷。更換密封圈后的壓力源需要重新進(jìn)行磨合和密封性測(cè)試。