CN102141496A - 遇水放气试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种遇水放气试验仪。现有的试验仪自动化程度低、安全性差。本发明包括危险特性类别判定装置、气体产生模块、自动注水模块、气体自动收集模块、人机交互模块、系统控制模块、自动充氮泄压模块和机柜。机柜的一侧为电控箱，电控箱表面安装人机交互模块，电控箱内部安装系统控制模块。机柜的另一侧上部为检测室，检测室内装有气体产生模块、自动注水模块、气体自动收集模块和自动充氮泄压模块。自动注水模块输出端、自动充氮泄压模块分别与气体产生模块的输入端连通，气体产生模块的输出端与气体自动收集模块连通。机柜的另一侧下部安装抽屉，抽屉内安装危险特性类别判定装置。本发明自动化程度高，能提高检测效率。

Description

遇水放气试验仪

技术领域

本发明涉及危险品试验仪，特别涉及一种遇水放气试验仪。

背景技术

遇水放出易燃气体的货物属于危险货物，我国发布的《遇水放出易燃气体危险货物危险特性检验安全规范》要求需对样品依次进行入水试验、停留试验、滴水试验和包装类别判定试验，以判定该货物是否为遇水放出易燃气体的危险货物，并制定了相关试验标准。其中包装类别判定试验需测定样品与水反应释放气体的速率，以判定货物的包装类别。

目前，国内样品与水反应释放气体速率的检定多为人工操作，测量准确度低，测量效率低，安全性差，面对快速发展的经济贸易，目前的方法已不满足检定要求；国外也尚无类似设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种遇水放气试验仪，该试验仪可以实现自动检测样品与水产生气体速率的检定，并自动生成报表，进行分类，其准确度高，安全性好，试验方法及评估方法符合GB19521.4-2004。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

遇水放气试验仪包括危险特性类别判定装置、气体产生模块、自动注水模块、气体自动收集模块、人机交互模块、系统控制模块、自动充氮泄压模块和机柜。

机柜的一侧为电控箱，电控箱表面安装人机交互模块，电控箱内部安装系统控制模块。

机柜的另一侧上部为检测室，所述的检测室内装有气体产生模块、自动注水模块、气体自动收集模块和自动充氮泄压模块。自动注水模块输出端、自动充氮泄压模块分别与气体产生模块的输入端连通，气体产生模块的输出端与气体自动收集模块连通。

机柜的另一侧下部安装抽屉，抽屉内安装危险特性类别判定装置。

所述的危险特性类别判定装置为三个并排放置的器皿。

所述的气体产生模块采用锥形瓶。

所述的自动注水模块包括蓄水容器、第一三通电磁阀、注水装置，蓄水容器与第一三通电磁阀的NO端连通，注水装置与第一三通电磁阀的COM端连通，第一三通电磁阀的NC端作为自动注水模块输出端与锥形瓶连通。

所述的注水装置包括针筒、第一进样器、第一步进电机和第一编码器，第一步进电机的输出轴与第一进样器中螺杆的一端固定，移动块通过螺纹与螺杆配合，移动块带动针筒的注射推杆完成注水，第一步进电机上装有第一编码器。第一进样器远离第一步进电机的一端上装有光电开关，移动块上设置有挡片，移动块移动到光电开关处时，由挡片挡住光电开关光路完成第一步进电机零位检测。

所述的气体自动收集模块包括第一二通电磁阀、第二三通电磁阀、气体微压传感器、集气袋、气体自动收集控制机构。第一二通电磁阀的输入端作为气体自动收集模块的输入端与锥形瓶连通，第一二通电磁阀的输出端与第二三通电磁阀的输入端NC连通，第二三通电磁阀的COM端与气体自动收集控制机构连通，第二三通电磁阀的NO端与集气袋连通，所述的气体微压传感器的一个传感端与第一二通电磁阀与第二三通电磁阀之间的管路连通，测量该管路上的压强，气体微压传感器的另一个传感端与气体自动收集控制机构中的气缸连通，测量气缸内的压强。

所述的气体自动收集控制机构包括气缸、第二进样器、第二步进电机和第二编码器，第二步进电机的输出轴与第二进样器中螺杆的一端固定，移动块通过螺纹与螺杆配合，移动块带动气缸的活塞杆移动，第二步进电机上装有第二编码器。第二进样器远离第二步进电机的一端上装有光电开关，移动块上设置有挡片，移动块移动到光电开关处时，由挡片挡住光电开关光路完成第二步进电机零位检测。

所述的人机交互模块为ARM一体机，ARM一体机下方的机柜上水平安装有指示灯，指示灯下面安装仪器启动按钮和蜂鸣器。

所述的系统控制模块采用单片机。

所述的自动充氮泄压模块包括氮气气源、第二二通电磁阀和第三二通电磁阀，所述的氮气气源的输出端与第三二通电磁阀的输入端连接，第三二通电磁阀的输出端与锥形瓶连通，第二二通电磁阀的输入端与锥形瓶连通，其输出端通过管路连通至外界环境。

本发明具有的有益效果是：

（1）采用嵌入式智能处理器，自动化程度高；

（2）采用Windows CE操作系统，试验数据自动记录、存储；

（3）通过有线网络连接，可远程共享；

（4）8英寸液晶显示，通过触摸屏进行操作；

（5）反应容器自动注水，注水流量可控；且反应容器250ml和500ml可以同时兼容；

（6）自动精确计时，收集气体；检测计算气体释放率，判定物质适用运输包装类别；

（7）实时显示气体释放速率曲线图（需要输入反应物质的重量）；

（8）反应产生的未知气体可取样进行气体易燃性试验；

（9）试验仪可自动充氮气，清洗管路；

（10）管路密闭性良好，各种气体（包括氢气）无渗漏情况；

（11）自动生成报表，并分类；

（12）具有标准流程和清洗工作模式。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的原理图；

图3是本发明的电控结构示意图；

图中：1.危险特性类别判定装置，2.气体产生模块，3.自动注水模块，4.气体自动收集模块，5.人机交互模块，6.系统控制模块7.自动充氮泄压模块，2-1.锥形瓶，3-1.蓄水瓶，3-2.第一直动式三通电磁阀，3-3.注水装置，3-3-1.第一步进电机，3-3-2.第一编码器，3-3-3.第一步进电机零位，4-1.第一直动式二通电磁阀，4-2.第二直动式三通电磁阀，4-3.气体微压传感器，4-3-1.AD转换器，4-4.集气袋，4-5.气体自动收集控制机构，4-5-1.第二步进电机，4-5-2.第二编码器，4-5-3.第二步进电机零位，5-1.ARM一体机，5-1-1.串口，5-2.指示灯，5-3.蜂鸣器，7-1.第二直动式二通电磁阀，7-2.第三直动式二通电磁阀，7-3.氮气气源。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，遇水放气试验仪包括危险特性类别判定装置1、气体产生模块2、自动注水模块3、气体自动收集模块4、人机交互模块5、系统控制模块6、自动充氮泄压模块7和机柜。

机柜的一侧为电控箱，电控箱表面安装人机交互模块5，电控箱内部安装系统控制模块6。

机柜的另一侧上部为检测室，检测室内装有气体产生模块2、自动注水模块3、气体自动收集模块4和自动充氮泄压模块7。自动注水模块3输出端、自动充氮泄压模块7分别与气体产生模块2的输入端连通，气体产生模块2的输出端与气体自动收集模块4连通，机柜的另一侧下部安装抽屉，抽屉内安装危险特性类别判定装置1。

危险特性类别判定装置1为三个并排放置的器皿，它们分别为入水试验器皿、停留试验器皿和滴水试验器皿，试验时用入水试验器皿进行入水试验、用停留试验器皿进行停留试验和用滴水试验器皿进行滴水试验，观察在这三个试验中是否出现自然现象。

如图2所示，气体产生模块2为锥形瓶2-1，样品与水在锥形瓶中反应，产生气体，锥形瓶瓶口安装有带管道通孔的瓶塞。

自动注水模块3包括蓄水瓶3-1、第一直动式三通电磁阀3-2、注水装置3-3，蓄水瓶与第一直动式三通电磁阀的NO端连通，注水装置与第一直动式三通电磁阀的COM端连通，第一直动式三通电磁阀的NC端作为自动注水模块输出端与锥形瓶连通。

当人机交互模块5给一个注水信号时，该信号传递给系统控制模块6，系统控制模块6进行信号处理后，通过第一步进电机驱动器驱动第一步进电机3-3-1运动，第一步进电机带动进样器向前推动，从而使玻璃针筒自动注水到锥形瓶；如需进行第二次试验，若第二次试验时，玻璃针筒中的水不足时，即到达了第一步进电机零位3-3-3时，第一编码器3-3-2将信号传递给系统控制模块6，系统控制模块6进行信号处理后，开通第一直动式三通电磁阀3-2的NO端，再通过步进电机驱动器驱动第一步进电机向后运动，将蓄水瓶3-1中的水吸收到玻璃针筒中，再继续注水进行试验。

气体自动收集模块4包括第一直动式二通电磁阀4-1、第二直动式三通电磁阀4-2、气体微压传感器4-3、集气袋4-4、气体自动收集控制机构4-5。第一直动式二通电磁阀的输入端作为气体自动收集模块的输入端与锥形瓶连通，第一直动式二通电磁阀的输出端与第二直动式三通电磁阀的输入端NC连通，第二直动式三通电磁阀的COM端与气体自动收集控制机构连通，第二直动式三通电磁阀的NO端与集气袋连通，气体微压传感器的一个传感端与第一直动式二通电磁阀与第二直动式三通电磁阀之间的管路连通，测量该管路上的压强，气体微压传感器的另一个传感端与气体自动收集控制机构中的气缸连通，测量气缸内的压强。

断电时，第一直动式二通电磁阀处于关闭状态，第二直动式三通电磁阀处于NC端，当开启气体自动收集模块后，第一直动式二通电磁阀打开，开始收集气体，并通过气体微压传感器判断锥形瓶内和气缸内的压强差，若锥形瓶内的压强大于气缸中的压强时，气缸收集气体；若锥形瓶内的压强小于气缸中的压强时，气体微压传感器将产生的信号传递给系统控制模块，系统控制模块进行信号处理后通过第二步进电机驱动器驱动第二步进电机向后运动，扩大气缸中的体积，减小压强，从而继续收集气体；若反应过程中一次试验产生的气体过多，即当第二步进电机达到零位时，第二步进电机通过第二编码器将产生的信号传递给系统控制模块，系统控制模块进行信号处理后，控制第二直动式三通电磁阀打开NO端，将气缸中的气体排到集气袋中，从而继续进行试验；当反应完成后，通过人机交互模块，将产生的气体排到集气袋中，从而进行测量产生气体的体积等后续试验。

自动充氮泄压模块7包括氮气气源7-3、第二直动式二通电磁阀7-1和第三直动式二通电磁阀7-2，氮气气源为外接的氮气罐，其输出端与第三直动式二通电磁阀的输入端连接，第三直动式二通电磁阀的输出端与锥形瓶连通，第二直动式二通电磁阀的输入端与锥形瓶连通，其输出端通过管路连通至外界环境。

断电时，第二直动式二通电磁阀处于打开状态，第三直动式二通电磁阀处于关闭状态；实验开始前后开启自动充氮泄压模块，第三直动式二通电磁阀打开，充氮清洗整个系统，避免意外事故的发生，同时保护试验仪不被长期残留在模块中的气体腐蚀损坏。清洗完毕后，关闭自动充氮泄压模块；打开自动注水模块后，第二直动式二通电磁阀关闭，若开始反应时产生大量的气体，气体微压传感器两端压差过大，当超过设定的值后，气体微压传感器将产生的信号传递给单片机，单片机进行信号处理后，用蜂鸣器进行报警提示，提示使用者，从而打开第二直动式二通电磁阀排气。

注水装置包括玻璃针筒、第一进样器、第一步进电机和第一编码器，第一步进电机的输出轴与第一进样器中螺杆的一端固定，移动块通过螺纹与螺杆配合，移动块带动玻璃针筒的注射推杆完成注水，第一步进电机上装有第一编码器。第一进样器远离第一步进电机的一端上装有光电开关，移动块上设置有挡片，当移动块移动到光电开关处时，由挡片挡住光电开关光路完成第一步进电机零位的检测。

气体自动收集控制机构包括气缸、第二进样器、第二步进电机、第二编码器和第二步进电机零位，第二步进电机的输出轴与第二进样器中螺杆的一端固定，移动块通过螺纹与螺杆配合，移动块带动气缸的活塞杆移动，第二步进电机上装有第二编码器。第二进样器远离第二步进电机的一端上装有光电开关，移动块上设置有挡片，移动块移动到光电开关处时，由挡片挡住光电开关光路完成第二步进电机零位检测。

人机交互模块为ARM一体机，ARM一体机下方的机柜上水平安装有指示灯，指示灯下面安装仪器启动按钮和蜂鸣器。仪器启动按钮控制整台试验仪的开关状态； 蜂鸣器用于报警；指示灯分别指示充氮、注水、故障三个工作状态。

如图3所示，系统控制模块6采用AVR单片机。AVR单片机分别与第一步进电机3-3-1、第一编码器3-3-2、第一步进电机零位3-3-3、第二直动式二通电磁阀7-1、第三直动式二通电磁阀7-2、第一直动式三通电磁阀3-2、第二直动式三通电磁阀4-2、第二步进电机4-5-1、第二编码器4-5-2、第二步进电机零位4-5-3、AD转换器4-3-1、串口5-1-1、ARM一体机5-1、指示灯5-2、蜂鸣器5-3连接，气体微压传感器4-3与AD转换器4-3-1连接。

系统控制模块6为整台仪器的核心，分别控制试验过程中的自动注水模块3、气体自动收集模块4、自动充氮泄压模块7的工作。各模块将产生的信号传递给系统控制模块6进行处理和分析，并由触摸控制，显示屏显示各模块的工作状态，由蜂鸣器5-3对过大压强进行报警，还可通过网口与上位机进行远程通信及控制。

本发明的具体实施方式如下：

在试验开始前，按GB19521.4-2004要求取样及样品处理，取处理好的样本用抽屉中的入水试验器皿进行入水试验、用停留试验器皿进行停留试验和用滴水试验器皿进行滴水试验，观察在这三个试验中是否出现自然现象，若在任何一个试验中出现自然，则无须进一步试验，并且应该将物质划为4.3项。如果已知物质遇水不起激烈反应，那么继续试验。

在锥形瓶中加入适量样品，之后将锥形瓶装夹在反应平台上，把装有管路的瓶塞装到锥形瓶上；在蓄水瓶中加入足量的水；开启自动充氮泄压模块，清洗模块（若产生的气体为非易燃气体，此步可跳过，继续下一步。

开启自动注水模块，设定注水量，开始注水；开启气体自动收集模块。

试验结束后，通过人机交互模块，将产生的气体排到集气袋中；所产生的气体无特殊的化学性质（如：无毒、无腐蚀性、不易燃等），可将产生的气体直接排到检测室环境中，通过通风孔排出；若气体为易燃性气体，从集气袋中收集气体进行易燃性试验；否则，此步可跳过；

当使用集气袋时，先将排气的管路接在集气袋的阀门上，然后打开集气袋的阀门，使产生的气体可以排入集气袋中；在试验结束后，先将集气袋的阀门关上，然后拔下接头，取出集气袋。测量产生气体的体积，单片机本身具有计数功能，可得到反应的时间，从而计算出产生气体的速率。

如果产生的气体为易燃性气体，需要做易燃性试验，则将管路接到集气袋阀门上，挤压集气袋，将适量气体通过合适的收集方法，排到试验用的的装置中，进行试验。

最后用干燥干净的锥形瓶，将使用过的锥形瓶换下；开启自动充氮泄压模块，清洗模块。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入到本发明的保护范围。

Claims (1)

1.遇水放气试验仪，包括危险特性类别判定装置、气体产生模块、自动注水模块、气体自动收集模块、人机交互模块、系统控制模块、自动充氮泄压模块和机柜，其特征在于：机柜的一侧为电控箱，电控箱表面安装人机交互模块，电控箱内部安装系统控制模块；

机柜的另一侧上部为检测室，所述的检测室内装有气体产生模块、自动注水模块、气体自动收集模块和自动充氮泄压模块；自动注水模块输出端、自动充氮泄压模块分别与气体产生模块的输入端连通，气体产生模块的输出端与气体自动收集模块连通；

机柜的另一侧下部安装抽屉，抽屉内安装危险特性类别判定装置； 

所述的危险特性类别判定装置为三个并排放置的器皿；

所述的气体产生模块采用锥形瓶；

所述的自动注水模块包括蓄水容器、第一三通电磁阀、注水装置，蓄水容器与第一三通电磁阀的NO端连通，注水装置与第一三通电磁阀的COM端连通，第一三通电磁阀的NC端作为自动注水模块输出端与锥形瓶连通；

所述的注水装置包括针筒、第一进样器、第一步进电机和第一编码器，第一步进电机的输出轴与第一进样器中螺杆的一端固定，移动块通过螺纹与螺杆配合，移动块带动针筒的注射推杆完成注水，第一步进电机上装有第一编码器；第一进样器远离第一步进电机的一端上装有光电开关，移动块上设置有挡片，移动块移动到光电开关处时，由挡片挡住光电开关光路完成第一步进电机零位检测；

所述的气体自动收集模块包括第一二通电磁阀、第二三通电磁阀、气体微压传感器、集气袋、气体自动收集控制机构；第一二通电磁阀的输入端作为气体自动收集模块的输入端与锥形瓶连通，第一二通电磁阀的输出端与第二三通电磁阀的输入端NC连通，第二三通电磁阀的COM端与气体自动收集控制机构连通，第二三通电磁阀的NO端与集气袋连通，所述的气体微压传感器的一个传感端与第一二通电磁阀与第二三通电磁阀之间的管路连通，测量该管路上的压强，气体微压传感器的另一个传感端与气体自动收集控制机构中的气缸连通，测量气缸内的压强；

所述的气体自动收集控制机构包括气缸、第二进样器、第二步进电机和第二编码器，第二步进电机的输出轴与第二进样器中螺杆的一端固定，移动块通过螺纹与螺杆配合，移动块带动气缸的活塞杆移动，第二步进电机上装有第二编码器；第二进样器远离第二步进电机的一端上装有光电开关，移动块上设置有挡片，移动块移动到光电开关处时，由挡片挡住光电开关光路完成第二步进电机零位检测；

所述的人机交互模块为ARM一体机，ARM一体机下方的机柜上水平安装有指示灯，指示灯下面安装仪器启动按钮和蜂鸣器；

所述的系统控制模块采用单片机；

所述的自动充氮泄压模块包括氮气气源、第二二通电磁阀和第三二通电磁阀，所述的氮气气源的输出端与第三二通电磁阀的输入端连接，第三二通电磁阀的输出端与锥形瓶连通，第二二通电磁阀的输入端与锥形瓶连通，其输出端通过管路连通至外界环境。

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