CN107588818A - 一种气排水气体计量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气排水气体计量装置,该气排水气体计量装置包括支撑架、驱动结构及第一集气管与第二集气管,所述驱动结构竖直安装在所述支撑架上,且所述驱动结构能够输出沿周向的往复运动,所述第一集气管与所述第二集气管沿竖向对称安装在所述驱动结构上,在所述驱动结构的驱动下沿反向做升降运动,所述第一集气管与所述第二集气管的底部连通,所述第一集气管与所述第二集气管内部设有液体,所述第一集气管连接于进气软管,所述第二集气管连接于出气软管。本发明能够消除在采用气排水进行计量时由于液面变化而导致的计量误差。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域,具体涉及一种气排水气体计量装置。
背景技术
石油、地质科研领域科研实验室的岩心驱替实验,高压物性分析试验都需要精确的计量实验系统出口产气量,长期以来,该计量一直以气鼓、气体质量流量计、皂泡流量计、人工气排水等方法为主要方式。气鼓分度值太大,精度差。气体质量流量计由于其工作原理所限,缺点也很明显,一,进气不能潮湿,进气含水分会导致质量流量计计量不准或失效,二,流速在满量程2%以下,数据不可信。皂泡流量计,计量流速很好,用户很信赖,但只计量流速不能计量气体累积量。人工气排水,可以人工读玻璃管刻度,即液位变化,也可用天平收集气排水出来的液体,通过计算机采集处理数据,可以计算出气体流速及气累积量,常常成为用户做自动计量气量的首选方案,但其方案局限性也很明显,一,计量气体总量有限,受集气容器大小限制,计量总量有限,并且可能无法预知实验计量气体总量,可能无法选取合适容积的容器,还有所选取容器越大,一般对气体计量精度越差,分度值越大;二,随着气体量的增加,液位变化,气体压力有微小变化,导致无法修正的计量误差。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,根据本发明的实施例,提供了一种气排水气体计量装置,该气排水气体计量装置包括:
支撑架,用以起支撑作用;
驱动结构,所述驱动结构竖直安装在所述支撑架上,且所述驱动结构能够输出沿周向的往复运动;及
第一集气管与第二集气管,所述第一集气管与所述第二集气管沿竖向对称安装在所述驱动结构上,在所述驱动结构的驱动下沿反向做升降运动,所述第一集气管与所述第二集气管的底部连通,所述第一集气管与所述第二集气管内部设有液体,所述第一集气管连接于进气软管,所述第二集气管连接于出气软管。
作为所述气排水气体计量装置的进一步可选方案,所述支撑架包括:
底座;及
立板,所述立板竖直设置在所述底座上。
作为所述气排水气体计量装置的进一步可选方案,所述驱动结构包括:
驱动电机,所述驱动电机安装在所述立板上;及
同步带传动组件,所述同步带传动组件竖直安装在所述立板上,所述同步带传动组件与所述驱动电机的输出端相连,由所述驱动电机驱动所述同步带传动组件的转动。
作为所述气排水气体计量装置的进一步可选方案,所述同步带传动组件包括主动轮、从动轮及同步带,所述主动轮与所述从动轮分别设置在所述立板的上下两端,且所述主动轮与所述驱动电机的输出轴相连,由所述驱动电机驱动主动轮的旋转。
作为所述气排水气体计量装置的进一步可选方案,所述第一集气管与所述第二集气管固定连接在所述同步带上。
作为所述气排水气体计量装置的进一步可选方案,所述进气软管上设有进气阻尼器,避免产生气喷。
作为所述气排水气体计量装置的进一步可选方案,所述气排水气体计量装置还包括计量装置,所述计量装置用于对气体进行检测及计算,所述计量装置包括摄像机、控制单元及计算机,所述摄像机、计算机、控制单元及驱动电机依次相连,所述摄像机设置在所述第一集气管或者第二集气管的前方,用于监测第一集气管或者第二集气管中的液面情况并输出图像信息,所述计算机接收所述图像信息以控制控制单元,所述控制单元控制驱动电机的主轴进行旋转,所述主轴旋转的角度信息被所述计算机所接收。
作为所述气排水气体计量装置的进一步可选方案,所述第一集气管或所述第二集气管的底部还设有灯板,所述灯板用于提供光线以便所述摄像机进行监测。
作为所述气排水气体计量装置的进一步可选方案,所述气排水气体计量装置还包括换向阀,所述换向阀连接在进气软管与第一集气管以及出气软管与第二集气管之间,所述换向阀用于改变进气或出气的流向。
作为所述气排水气体计量装置的进一步可选方案,所述换向阀为二位四通换向阀。
本发明的有益效果:
依据以上实施例中的气排水气体计量装置,由于第一集气管与第二集气管在驱动结构的驱动作用下能够沿反向做升降运动,且第一集气管与第二集气管的底部连通,形成连通器,这样使得当气体通过进气软管进入到第一集气管中压迫液体时,通过驱动结构调整第一集气管的高度,能够使得第一集气管中的液面保持不变,从而消除了由于液面变化而导致的计量误差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出根据本发明实施例所提供的一种气排水气体计量装置的主视图;
图2示出了示出根据本发明实施例所提供的一种气排水气体计量装置的侧视图;
图3示出根据本发明实施例所提供的一种气排水气体计量装置处于第一极限位置的示意图;
图4示出根据本发明实施例所提供的一种气排水气体计量装置处于第二极限位置的示意图。
主要元件符号说明:
100-支撑架;200-驱动结构;300-第一集气管;400-第二集气管;500-进气软管;600-出气软管;700-连通软管;800-进气阻尼器;900-计量装置;110-底板;120-立板;210-驱动电机;220-主动轮;230-从动轮;240-同步带;910-摄像机;920-控制单元;930-计算机;940-灯板;1000-换向阀。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
本实施例提供了一种气排水气体计量装置。
请参考图1,该气排水气体计量装置包括支撑架100、驱动结构200、第一集气管300及第二集气管400。
其中,支撑架100用以起支撑作用。驱动结构200竖直安装在支撑架100上,且驱动结构200能够输出沿周向的往复运动。第一集气管300与第二集气管400沿竖向对称安装在驱动结构200上,在驱动结构200的驱动下沿反向做升降运动,第一集气管300与第二集气管400的底部连通,第一集气管300与第二集气管400内部设有液体,第一集气管300连接于进气软管500,第二集气管400连接于出气软管600。
如此,由于第一集气管300与第二集气管400在驱动结构200的驱动作用下能够沿反向做升降运动,且第一集气管300与第二集气管400的底部连通,形成连通器,这样使得当气体通过进气软管500进入到第一集气管300中压迫液体时,通过驱动结构200调整第一集气管300的高度,能够使得第一集气管300中的液面保持不变,从而消除了由于液面变化而导致的计量误差。
更具体的说,当第一集气管300与第二集气管400处于初始位置时,该初始位置最好设定成第一集气管300与第二集气管400为同一高度处,此时便于开始测量计数,同时为了描述方便,将此时液面同处的高度定位平衡高度,该液面线定位平衡线。当开始有气体进入到第一集气管300中时,气体首先会慢慢充满处于液面上方的空间,随着更多气体的进入,气体的体积增加,气体将会压迫液面,当液面将要开始变化时,通过控制驱动结构200运转而使得第一集气管300升高,为气体的进入提供更多的空间,使得本该要被压低的液面得以提高,同时第二集气管400降低,在上述过程中始终保证第一集气管300上升的高度与后来增加的气量相当,如此通过不断的升高第一集气管300可始终保持第一集气管300中的液面不变,即一直处于平衡线上,如此就可以消除在计量时,由于液面变化而导致的计量误差。
在某些实施方式中,为了实现第一集气管300与第二集气管400底部的连通,可在第一集气管300与第二集气管400的底部连接一根连通软管700。
需要说明的是,在其它实施方式中,第一集气管300与第二集气管400的位置可对调,由第二集气管400连接于进气软管500,而第一集气管300连接于出气软管600,此时通过控制驱动结构200驱动第二集气管400进行上升即能实现与上述同样的目的。
另外,可以知道的是,在上述过程中,第一集气管300或者第二集气管400上升的位移与气体增加的总量是呈对应关系的,此时通过监测所上升的位移即可实现气体的计量,详见下文所述。
请继续参考图1,在本发明实施方式中,支撑架100包括底座110及竖直设置在底座110上的立板120,前述驱动结构200就是安装在该立板120上的。
具体而言,驱动结构200包括驱动电机210及同步带传动组件。
其中,驱动电机210安装在立板120上。同步带传动组件竖直安装在立板120上,同步带传动组件与驱动电机210的输出端相连,由驱动电机210驱动同步带传动组件的转动。
如此,通过驱动电机210的作用,能够带动同步带传动组件在竖直面内围绕周向做周向转动。
进一步的,同步带传动组件包括主动轮220、从动轮230及同步带240,主动轮220与从动轮230分别设置在立板120的上下两端,且主动轮220与驱动电机210的输出轴相连,由驱动电机210驱动主动轮220的旋转。
如此,通过驱动电机210的作用,能够带动主动轮220旋转,而同步带240是直接套设在主动轮220与从动轮230之间的,这样就实现了同步带240的转动。此时将第一集气管300以及第二集气管400分别安装到同步带240上,即可实现第一集气管300与第二集气管400在竖向的升降运动。
在某些实施方式中,第一集气管300与第二集气管400通过螺钉直接固定安装在同步带240上。当然,在其它实施方式中,第一集气管300与第二集气管400也可以采用强粘接剂或者其它连接结构而实现与同步带240的固定连接。
在某些实施方式中,在进气软管500上还设有进气阻尼器800,该进气阻尼器800的存在能够防止在进行气体计量时产生气喷等不良后果。
在某些实施方式中,驱动电机210宜采用伺服电机或者步进电机,这样前文中所述的第一集气管300或者第二集气管400所上升的位移能够被很好的进行精确计量。
在本发明实施方式中,为了完成上述检测,第一集气管300或者第二集气管400上升的位移与气体增加的总量所产生的对应关系可转化为气体增加的总量与伺服电机或者步进电机的角位移关系,如此通过监测伺服电机或者步进电机的角位移即可实现对气体的计量工作。
具体的,请一并参考图2,气排水气体计量装置还包括计量装置900,计量装置900用于对气体进行检测及计算,计量装置900包括摄像机910、控制单元920及计算机930,摄像机910、计算机930、控制单元920及驱动电机210依次相连,摄像机910设置在第一集气管300或者第二集气管400的前方,用于监测第一集气管300或者第二集气管400中的液面情况并输出图像信息,计算机930接收图像信息以控制控制单元,控制单元920控制驱动电机210的主轴进行旋转,主轴旋转的角度信息被计算机930所接收。
在本发明实施方式中,计量装置900就是通过检测伺服电机或者步进电机的角位移信息来最终实现气体计量的目的。具体的,上述摄像机910主要用于监测第一集气管300的液面信息,当有气体进入到第一集气管300而导致液面出现变化时,摄像机910获取该液面变化的图像信息,并将该图像信息传递到计算机930中,计算机930根据图像信息来控制控制单元920,从而控制驱动电机210(伺服电机或步进电机)的主轴进行旋转而使得第一集气管300上升,而第二集气管400下降,从而达到前述液面维持不变即一直处于平衡线上的目的。
进一步的,在第一集气管300与第二集气管400的位置进行对调的实施方式中,前述摄像机910可设置在第二集气管400的前方。
更进一步的,在某些实施方式中,在第一集气管300或者第二集气管400的底部还设有灯板940,该灯板940沿竖向直接安装在立板120上,该灯板940的存在可提供足够的管线以便摄像机910获取足够清晰的图像信息。
在某些实施方式中,上述控制单元920可采用PLC控制或者单片机等控制方式。
在本发明实施方式中,为了实现上述第一集气管300与第二集气管400的对调,该气排水气体计量装置还包括换向阀1000,该换向阀1000连接在进气软管500与第一集气管300以及出气软管600与第二集气管400之间,通过换向阀1000可改变进气或出气的流向。
如此,通过该换向阀1000的作用就可以实时的对第一集气管300和第二集气管400进行角色转换,例如当开始进行气体计量时,进气的流向为:进气软管500-换向阀1000-第一集气管300-连通软管700-第二集气管400-换向阀1000-出气软管600,通过切换换向阀可使得进气的流向为:出气软管600-换向阀1000-第二集气管400-连通软管700-第一集气管300-换向阀1000-进气软管500,这在对大量的气体计量中具有重要意义,通过换向阀1000的作用能够实现连续不间断的计量,实现对气体的无限量计量。
下面将结合图1,3-4对本发明实施方式中的气排水气体计量装置的工作过程做进一步描述。
首先请参考图1,此时进气的流向为:进气软管500-换向阀1000-第一集气管300-连通软管700-第二集气管400-换向阀1000-出气软管600,同时第一集气管300与第二集气管400处于同一高度,即第一集气管300与第二集气管400中的液面处于平衡线上。当开始进行气体计量时,逐渐增多的气体将会集中在第一集气管300中液面的上方,随着气体的增多将会逐渐压迫液面而使得液面具有降低的趋势,此时通过驱动结构200的作用来使得第一集气管300上升而弥补上述趋势,使得第一集气管300与第二集气管400中的液面保持不变。随着第一集气管300的不断上升,当第一集气管300上升到处于上方的极限位置时,同时第二集气管400也处于下方的极限位置,如图3所示。接着切换换向阀1000,使得进气的流向变为:出气软管600-换向阀1000-第二集气管400-连通软管700-第一集气管300-换向阀1000-进气软管500,此时气体又开始从出气软管600进入到计量装置中,压迫第二集气管400中的液面,再通过驱动结构200使得第二集气管400上升,同时第一集气管300下降,当第二集气管400升上到处于上方的极限位置时,第一集气管300也处于下方的极限位置,如图4所示。本发明就是通过上述第一集气管300与第二集气管400的交替作用而实现对气体的无限量计量。
在某些实施方式中,为了确保第一集气管300与第二集气管400位置的可靠性,在上方与下方的极限位置处可设置接近开关。
本发明的上述实施方式利用图像识别处理技术,伺服控制技术,自动切换阀技术,计算机及软件控制技术将最经典的人工气排水计量的方法改进,实现了气排水气体的安装高精度计量、总量计量、连续无限量计量。对解决石油科研实验室岩心出口气体计量,PVT物性分析气体总量计量,实现高精度,自动化,大的气体总量计量提供了很好的解决方案与产品。本发明,在石油科技装备等领域具有重大意义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种气排水气体计量装置,其特征在于,包括:
支撑架,用以起支撑作用;
驱动结构,所述驱动结构竖直安装在所述支撑架上,且所述驱动结构能够输出沿周向的往复运动;及
第一集气管与第二集气管,所述第一集气管与所述第二集气管沿竖向对称安装在所述驱动结构上,在所述驱动结构的驱动下沿反向做升降运动,所述第一集气管与所述第二集气管的底部连通,所述第一集气管与所述第二集气管内部设有液体,所述第一集气管连接于进气软管,所述第二集气管连接于出气软管。
2.如权利要求1所述的气排水气体计量装置,其特征在于,所述支撑架包括:
底座;及
立板,所述立板竖直设置在所述底座上。
3.如权利要求2所述的气排水气体计量装置,其特征在于,所述驱动结构包括:
驱动电机,所述驱动电机安装在所述立板上;及
同步带传动组件,所述同步带传动组件竖直安装在所述立板上,所述同步带传动组件与所述驱动电机的输出端相连,由所述驱动电机驱动所述同步带传动组件的转动。
4.如权利要求3所述的气排水气体计量装置,其特征在于,所述同步带传动组件包括主动轮、从动轮及同步带,所述主动轮与所述从动轮分别设置在所述立板的上下两端,且所述主动轮与所述驱动电机的输出轴相连,由所述驱动电机驱动主动轮的旋转。
5.如权利要求4所述的气排水气体计量装置,其特征在于,所述第一集气管与所述第二集气管固定连接在所述同步带上。
6.如权利要求1所述的气排水气体计量装置,其特征在于,所述进气软管上设有进气阻尼器,避免产生气喷。
7.如权利要求3所述的气排水气体计量装置,其特征在于,所述气排水气体计量装置还包括计量装置,所述计量装置用于对气体进行检测及计算,所述计量装置包括摄像机、控制单元及计算机,所述摄像机、计算机、控制单元及驱动电机依次相连,所述摄像机设置在所述第一集气管或者第二集气管的前方,用于监测第一集气管或者第二集气管中的液面情况并输出图像信息,所述计算机接收所述图像信息以控制控制单元,所述控制单元控制驱动电机的主轴进行旋转,所述主轴旋转的角度信息被所述计算机所接收。
8.如权利要求7所述的气排水气体计量装置,其特征在于,所述第一集气管或所述第二集气管的底部还设有灯板,所述灯板用于提供光线以便所述摄像机进行监测。
9.如权利要求1-7中任一项所述的气排水气体计量装置,其特征在于,所述气排水气体计量装置还包括换向阀,所述换向阀连接在进气软管与第一集气管以及出气软管与第二集气管之间,所述换向阀用于改变进气或出气的流向。
10.如权利要求7所述的气排水气体计量装置,其特征在于,所述换向阀为二位四通换向阀。
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