CN107894795A - 一种气体恒温装置及检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体恒温装置及检测系统，装置设置于气源和检测设备之间的传输路径上，包括包裹传输路径的导热元件和设置于导热元件内的加热或/和制冷元件。气体进入设备前，或达到试样时，采取一定措施，提高试样周围气体温度的控制精度。本发明解决了气体检测设备进气温度不可控的问题，避免了由进气温度不恒定导致的仪器检测精度不佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体恒温装置及检测系统。
背景技术
温度对气体分子的运动速率影响很大，也极易影响薄膜片材对气体的阻隔性，在食品、药品、化妆品等包装行业，包装材料对气体的阻隔性，直接决定其内容物的保质期。检测包装材料的阻隔性以判定材料是否合格时，一般在某设定温度下检测。但目前检测设备工作时，只关注设备内的测试温度，往往忽略流入设备的气体温度。气体未做任何处理进入设备，与设备内的测试温度不一致，造成检测仪器内温度波动，影响检测精度。尤其是当气体不停地流经设备循环再排出时，气体进入设备的时间短，设备很难检测到混合后的气体的温度，更无法将气体处理到与设备测试环境同样的温度，设备控温差，影响设备检测的稳定性，导致检测结果不准确。
同时，检测材料对气体的阻隔性时，检测仪器对试样周围气体的控温精度直接影响仪器的检测精度。被测试样放在上下测试腔中间，对上下腔控温。当只有一组上下测试腔时，可采用水浴控温、油浴控温、将测试腔放入恒温腔等方式，控温精度也较高。但为了提高检测效率，同一台设备设有多组上下腔同时测试。多组测试腔控温，往往要考虑体积、结构、控温效果和操作是否方便等，以往的控温方式，用于多组测试腔时往往体积庞大，结构复杂，操作起来麻烦。
目前普遍采用对下腔加热或制冷控温，上腔依靠下腔传导热量来保持温度，上下腔之间的试样厚薄不同，导热性不同，上腔温度不确定，两腔之间存在温差，试样两侧存在温差，或两侧温度不稳定，导致检测不精确。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种气体恒温装置及检测系统：在气体进入设备前，或达到检测试样时，采取一定措施，提高试样周围气体温度的控制精度；
本发明解决了气体传输过程中或进入检测装置前的温度不稳定、不可控的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种气体恒温装置，包括设置于检测设备的气路外侧的导热元件，所述导热元件与加热或/和制冷元件连接，利用导热元件对加热或/和制冷元件提供的温度的传导，实现整个气路的温度均匀恒定。
本发明中的气路包括但不限于气源至检测设备的供气气路、检测设备的进气气路或/和检测设备内部的传输气路等。
进一步的，作为一种优化的实施方式，气体恒温装置具体包括第一导热元件和第二导热元件，第一导热元件上设置有连通气源和检测设备的进气气路，第一导热元件内部设置有加热或/和制冷元件，保持气体在整个气路内的温度均匀恒定。
所述气路在所述第一导热元件上具有附加延伸长度，第一导热元件和气路的外侧套设第二导热元件，第二导热元件外侧包裹有保温结构。利用气路在第一导热元件上的具有附加延伸长度的布置，如迂回式布设等延长了气路内气体在单位长度内流经的距离长度，使其受到周围恒温环境的影响，保证气体温度恒定。
进一步的，所述第一导热元件为柱状结构，气路螺旋缠绕在第一导热元件上。
进一步的，所述气路之字形排布于第一导热元件上。
当然，本领域技术人员能够在本发明的工作原理下将迂回式排布方式替换为其他形式，如回字形、蛇形等排布方式，其作用都是增加气体在恒温装置内的流经距离，理应属于常规替换。
进一步的，所述第二导热元件为筒状结构，包裹于第一导热元件外侧。
进一步的，所述气体恒温装置还包括一个壳体，容纳第一导热元件和第二导热元件，形成独立的恒温空间。
进一步的，所述第一导热元件表面设置有凹槽，凹槽与气路的外表面相适配，以保证气路紧密固定在凹槽内。
进一步的，所述第一导热元件和第二导热元件之间采用过盈配合方式，二者装配完成后，紧密贴合在一起。
进一步的，所述保温结构采用不低于尼龙材质导热系数的材质，厚度不小于3mm。并可同时作为安装固定用件。
进一步的，所述第一导热元件中心加工有盲孔，盲孔内安装发热/制冷元件，孔径尺寸与发热/制冷元件尺寸一致。
进一步的，所述气路外侧装有温度传感器，温度传感器还外接温控系统，用于检测、控制气路的环境温度。
进一步的，所述第一导热元件、第二导热元件和气路均为导热材质，优选为铜。当然，本领域技术人员能够在本发明的工作原理下将材质替换其他材质，如金、碳纤维等等导热性能好的材质。这些理应属于常规替换。
所述的气路有效缠绕长度不小于500mm，可根据气体流量增加而增长。
一种检测系统，在检测设备和气源之间设置有上述的气体恒温装置。
作为另一种优化的具体实施方式，应用于阻隔性测试时，所述检测设备为测试腔，所述测试腔外设置有恒温装置，包括设置在测试腔外侧的传导套，传导套内设置有加热或/和制冷元件。
所述测试腔包括上腔和下腔，所述试样位于上、下腔之间，上腔外侧由传导套包围，传导套紧贴在下腔上。
所述上腔、下腔之间设有密封圈，上腔上设有第一温度检测元件，下腔内设有第二温度检测元件和加热或/和制冷元件。
进一步的，所述上腔上方设有压紧件，所述压紧件穿过传导套，与传导套外设置的支撑件连接，通过支撑件和压紧件的配合，同时将传导套和上腔紧贴下腔，密封圈贴合在上腔、下腔之间，形成封闭的空间，保证密封试样周围的密封性。
所述第一温度检测元件和第二温度检测元件分别外接温控器，精确控制上、下腔的温度，保证测试腔内放置的试样周围的温度恒定。
作为一种优选实施例，所述第一温度检测元件和第二温度检测元件为温度传感器。
进一步的，所述压紧件与支撑件之间通过螺纹连接，通过旋转压紧件，可调整上腔与下腔之间的压紧程度。
所述传导套与支撑件之间的压紧件上设有弹性元件。
作为一种优选实施例，所述弹性元件为弹簧。
当然，本领域技术人员可以在本发明的工作原理启示下，将弹性元件替换为其他部件，如橡胶垫等，这些均为常规替换，理应属于本发明的保护范围。
作为一种优选实施例，所述的压紧件，是气缸杆或电缸杆或液压缸杆。
当然，本领域技术人员可以在本发明的工作原理启示下，将压紧件替换为其他部件，如手动螺杆等等，这些均为常规替换，理应属于本发明的保护范围。
一种材料阻隔性测试装置，包括测试腔，所述测试腔上设置有恒温结构，保持整个检测过程中的温度均匀恒定。或同时在气源与测试腔之间的传输路径上还设置有上述气体恒温装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)气体进入设备前，或达到试样时，采取一定措施，提高试样周围气体温度的控制精度；
(2)解决了进气温度不均匀、不可控的问题，提高了检测精度；
(3)气体经过足够长的气路，受到周围恒温管壁及恒温环境的影响，保证流出的气体温度稳定可控；
(4)第一导热元件的外壁加工有和气路外形尺寸一致的螺旋凹槽，可使气路紧密缠绕在凹槽内，使二者近似无间隙，进一步提高气体的控温精度；
(5)当应用于阻隔性测试时，整体结构紧凑，易于操作装配，解决了测试腔内试样周围温度不稳定的难题，保证了测试环境稳定，提高了检测精度。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明的另一种原理示意图；
图3是本发明的结构外观图；
图4是本发明的内部剖视图；
图5是本发明应用于阻隔性测试时的结构示意图；
其中：1-1.设备，1-2.恒温装置，1-3.管路，1-4.气源；
1.保温层，2.铜套，3.铜芯，4.温度传感器，5.加热棒，6.铜管，7.下腔，8.试样，9.密封圈，10.上腔，11.传导套，12.压紧件，13.支撑件，14.第一温度传感器，15.第二温度传感器，16.加热或/和制冷元件。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在气体检测时，所检气体温度不恒定，导致气体密度产生变化，影响了气体检测结果的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种气体恒温装置。
如图1所示，可以在检测设备1-1和气源1-4之间的气体管路1-3上设置恒温装置1-2，保证气体在检测前的传输过程中的恒定，维持气体密度。
当然，也可以如图2所示，在检测设备1-1和气体管路1-3的外侧设置恒温装置1-2，包裹检测设备1-1和气体管路1-3，提高试样周围气体温度的控制精度，保证气体在检测时和传输过程中的恒定，维持气体密度。
或者作为更优实施例，可以将气源1-4、检测设备1-1和气体管路1-3的外侧设置恒温装置1-2，当然，恒温装置1-2可以是一体的，也可以是分体的，分别在不同的结构外侧，以保证气体在整个环节的恒定，维持气体密度。这种方式的保温效果更好，但是需要投入成本较高。
作为工作原理的具体实施方式，如图3和图4所示，一种气体恒温装置包括用于气体流通的铜管6；铜管6均匀螺旋缠绕在圆柱形铜芯3上，铜芯3外有铜套2，铜套2外有保温结构1。铜管6、铜芯3及铜套2三者可看作为一体结构，当气体经铜管6从内部流经足够长距离时，受到周围恒温管壁及恒温铜环境的影响，从出口流出的气体温度恒定。
铜管6、铜芯3及铜套2三者材质均为纯铜。
铜芯3外壁加工有和铜管6外形尺寸一致的螺旋凹槽，可使铜紧密缠绕在凹槽内，使二者近似无间隙。
铜管6有效缠绕长度不小于500mm，可根据气体流量增加而增长。
铜套2与铜芯3装配采用过盈配合方式，二者装配完成后，紧密贴合在一起。
保温结构采用保温层1，为不低于尼龙材质导热系数的材质，厚度不小于3mm。并可同时作为安装固定用件。
圆柱铜芯3中心加工有盲孔，用于安装加热棒5，孔径尺寸与加热棒5尺寸一致。当然，盲孔内根据要求保持的温度也可以设置有制冷元件，以替换加热棒5。
作为更好的实施方式，可以同时设置加热棒5和制冷元件，以更好的保持恒定的温度满足检测需求和控制的精度。
铜芯3内部靠近螺旋铜管6处装有温度传感器4，温度传感器4还外接温控系统，用于检测、控制铜芯3环境温度。
铜管6紧密均匀缠绕在铜芯3上的螺旋凹槽内，铜套2套在铜芯3上，二者过盈紧密配合。铜芯3中心安装加热棒5，并在铜芯3内部靠近铜管6位置安装温度传感器4，并连接温控表，用以检测铜芯3环境温度，进而对加热棒5加热工作进行控制。
将装置气源入口与要检测气体出口相连，装置气源出口直接与气体检测设备入口相连，恒温装置与气体检测设备二者间不得有外露管路。通过传感器4及加热棒5对铜芯3进行加热控温。
本发明的另一种典型实施方式，与上一实施方式不同的是，铜管6均匀之字形缠绕在圆柱形铜芯3上。
本发明的再一种典型实施方式，与上一实施方式不同的是，铜管6均匀蛇字形缠绕在圆柱形铜芯3上。
当进行材料对气体的阻隔性测试时，温度影响气体分子的流动性，也影响材料对气体的阻隔性。控温精度直接影响仪器的检测精度。被测试样8放在上下测试腔中间，对上下腔7控温。当只有一组上下测试腔时，可采用水浴控温、油浴控温、将测试腔放入恒温腔等方式，控温精度也较高。但为了提高检测效率，同一台设备设有多组上下腔7同时测试。多组测试腔控温，往往要考虑体积、结构控温效果和操作是否方便等，以往的控温方式，用于多组测试腔时往往体积庞大，结构复杂，操作起来麻烦。目前普遍采用对下腔7加热或制冷控温，上腔10依靠下腔7传导热量来保持温度，上下腔7之间的试样8厚薄不同，导热性不同，上腔10温度不确定，两腔之间存在温差，试样8两侧存在温差，或两侧温度不稳定，导致检测不精确。
如图5所示，在气体阻隔性测试时，检测设备为测试腔，所述测试腔外设置有恒温装置，包括包裹在测试腔外侧的传导套11，传导套11内设置有加热或/和制冷元件16。
测试腔包括上腔10和下腔7，所述试样8位于上、下腔7之间，上腔10外侧由传导套11包围，传导套11紧贴在下腔7上。
上腔10、下腔7之间设有密封圈9，上腔10上设有第一温度检测元件，下腔7内设有第二温度检测元件和加热或/和制冷元件16。
上腔10上方设有压紧件12，所述压紧件12穿过传导套11，与传导套11外设置的支撑件13连接，通过支撑件13和压紧件12的配合，同时将传导套11和上腔10紧贴下腔7，密封圈9贴合在上腔10、下腔7之间，形成封闭的空间，保证密封试样8周围的密封性。
第一温度检测元件和第二温度检测元件分别外接温控器，精确控制上、下腔7的温度，保证测试腔内放置的试样8周围的温度恒定。
作为一种优选实施例，第一温度检测元件和第二温度检测元件为温度传感器。
进一步的，压紧件12与支撑件13之间通过螺纹连接，通过旋转压紧件12，可调整上腔10与下腔7之间的压紧程度。
传导套11与支撑件13之间的压紧件12上设有弹性元件。
作为一种优选实施例，弹性元件为弹簧。
当然，本领域技术人员可以在本发明的工作原理启示下，将弹性元件替换为其他部件，如橡胶垫等，这些均为常规替换，理应属于本发明的保护范围。
作为一种优选实施例，压紧件12，是气缸杆或电缸杆或液压缸杆。
当然，本领域技术人员可以在本发明的工作原理启示下，将压紧件12替换为其他部件，如手动螺杆等等，这些均为常规替换，理应属于本发明的保护范围。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (20)
1.一种气体恒温装置，其特征是：包括设置于检测设备的气路外侧的导热元件，所述导热元件与加热或/和制冷元件连接，利用导热元件对加热或/和制冷元件提供的温度的传导，实现整个气路的温度均匀恒定。
2.如权利要求1所述的一种气体恒温装置，其特征是：包括第一导热元件和第二导热元件，第一导热元件上设置有连通气源和检测设备的进气气路，第一导热元件内部设置有加热或/和制冷元件，保持气体在整个气路内的温度均匀恒定。
3.如权利要求2所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述气路在所述第一导热元件上具有附加延伸长度，第一导热元件和气路的外侧套设第二导热元件，第二导热元件外侧包裹有保温结构。
4.如权利要求1所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述第一导热元件为柱状结构，气路螺旋缠绕在第一导热元件上。
5.如权利要求2所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述气路之字形排布于第一导热元件上。
6.如权利要求1所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述第二导热元件为筒状结构，包裹于第一导热元件外侧。
7.如权利要求1所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述气体恒温装置还包括一个壳体，容纳第一导热元件和第二导热元件，形成独立的恒温空间。
8.如权利要求1所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述第一导热元件表面设置有凹槽，凹槽与气路的外表面相适配，以保证气路紧密固定在凹槽内。
9.如权利要求1所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述第一导热元件和第二导热元件之间采用过盈配合方式，二者装配完成后，紧密贴合在一起。
10.如权利要求1所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述第一导热元件中心加工有盲孔，盲孔内安装加热或/和制冷元件。
11.如权利要求2所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述气路外侧装有温度传感器，温度传感器还外接温控系统，用于检测、控制气路的环境温度。
12.如权利要求2所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述的气路有效缠绕长度不小于500mm，具体长度根据气体流量增加而增长。
13.一种检测系统，其特征是：在检测设备和气源之间设置有如权利要求1-12中任一项所述的气体恒温装置。
14.如权利要求1所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述检测设备为阻隔性测试腔，所述测试腔外设置有恒温装置，包括包裹在测试腔外侧的传导套，传导套内设置有加热或/和制冷元件。
15.如权利要求14所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述测试腔包括上腔和下腔，所述试样位于上、下腔之间，上腔外侧由传导套包围，传导套紧贴在下腔上。
16.如权利要求14所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述上腔、下腔之间设有密封圈，上腔上设有第一温度检测元件，下腔内设有第二温度检测元件和加热或/和制冷元件。
17.如权利要求15所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述上腔上方设有压紧件，所述压紧件穿过传导套，与传导套外设置的支撑件连接，通过支撑件和压紧件的配合，同时将传导套和上腔紧贴下腔，密封圈贴合在上腔、下腔之间，形成封闭的空间。
18.如权利要求14所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述第一温度检测元件和第二温度检测元件分别外接温控器，控制上、下腔的温度，实现测试腔内放置的试样周围的温度恒定。
19.如权利要求15所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述压紧件与支撑件之间通过螺纹连接，通过旋转压紧件，可调整上腔与下腔之间的压紧程度。
20.如权利要求15所述的一种气体恒温装置，其特征是：所述传导套与支撑件之间的压紧件上设有弹性元件。
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