CN107990951A - 一种便携式微量气体的流量计量箱 - Google Patents

一种便携式微量气体的流量计量箱 Download PDF

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Abstract

本发明创造提供了一种便携式微量气体的流量计量箱，包括外壳和其内安装的气体计量单元、控制电路单元、气体管路单元，气体通过所述气体管路单元输入输出气体计量单元，控制电路单元控制气体计量单元进行进气和排气循环，并计数循环次数。本发明创造利用弹簧的工作原理，采用简单的装置部件和电路设计，建立了微量气体计量方法，设计了集成式微量气体流量计量箱，具有工艺简单，便于携带的特点。且未引入其它液体媒介，避免了由液体对气体的吸收作用而引起的测量误差，以及长期曝露于液体中对电器元件的损害风险。

Description

一种便携式微量气体的流量计量箱
技术领域
本发明创造属于气体流量测量技术领域，尤其是涉及一种便携式微量气体的流量计量箱。
背景技术
在实验室产气生物化学试验，检测密封产品的泄露率、煤层气体释放量、岩石包裹气体量等许多领域都需要精确测量微量气体的体积。常规的市售气体流量计适用于大流量气体或管道气体的体积检测，难以实现微量气体流量的测量，如湿式气体流量计(检测范围200-2000L/h)。而微量气体流量计的价位较高、难以广泛应用。
现有的微量气体测量装置的结构较为复杂，涉及的电气元件较多，增加了后期维护和维修费用和安装调试的工作量，并且上述装置不方便携带，难以用于不同场所下的现场勘测。
还有，部分装置将微量气体计量转化为液体重量或势能的变化，虽能有效测定气体流量，但对于成分复杂气体却容易出现气体被吸收的情况，并且复杂电器元件长期曝露在液体环境容易受损。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种便携式微量气体的流量计量箱，以采用简单的装置部件和电路设计，实现微量气体的精确计量。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种便携式微量气体的流量计量箱，包括外壳和其内安装的气体计量单元、控制电路单元、气体管路单元，气体通过所述气体管路单元输入输出气体计量单元，控制电路单元控制气体计量单元进行进气和排气循环，并计数循环次数。
进一步的，所述气体计量单元包括玻璃套筒、活塞、弹簧、推杆、气盖、底托，所述玻璃套筒一端连接气盖，一端连接底托，所述气盖上设有进气口和出气口；所述活塞、弹簧和推杆均设置在玻璃套筒内，推杆一端连接活塞，推杆另一端的行程起始点位置设置有第一行程开关；所述推杆外围设置弹簧，所述弹簧在初始状态下一端顶在活塞上，另一端顶在底托上，并处在一定的压缩状态下。
进一步的，所述气体管路单元包括第一气体管路、第二气体管路，所述第一气体管路的一端连接进气孔接头，另一端连接气盖上的进气口；所述第二气体管路的一端连接气盖上的出气口，另一端连接出气孔接头。
进一步的，所述控制电路单元包括电连接的电源接入单元和电气控制电路，电气控制电路包括第一继电器、第二继电器、第一电磁阀、第二电磁阀、第一行程开关、第二行程开关和计数器，第一电磁阀设置在第一气体管路上，第二电磁阀设置在第二气体管路上；所述第一行程开关为常开开关，第二行程开关为常闭开关，第一行程开关依次串联第二继电器的常闭触点、第二行程开关和第一继电器的控制电路，且第一继电器的常开触点的两端与第一行程开关并联；第一继电器的常开触点串联第一电磁阀，第一电磁阀控制连接计数器；第一继电器的常闭触点串联第二继电器的控制电路，第二继电器的常开触点控制连接第二电磁阀；还有，通过220V输入电源插座接市电，220V输入电源插座另一端通过船型开关和电源适配器接入控制电路。
进一步的，电源接入单元包括220V输入电源插座1、船型开关、电源适配器，220V输入电源插座另一端通过船型开关和电源适配器接入电气控制电路。
进一步的，所述外壳一侧面配合上盖形成电箱，外壳外侧面设有电源插孔、进气孔接头、出气孔接头、计数器、船型开关。
进一步的，所述推杆的长度可通过其端部的螺纹进行调整。
进一步的，所述玻璃套筒上设有刻度。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
(1)本方案利用弹簧的工作原理，采用简单的装置部件和电路设计，建立了微量气体计量方法，设计了集成式微量气体流量计量箱，具有工艺简单，便于携带的特点。且未引入其它液体媒介，避免了由液体对气体的吸收作用而引起的测量误差，以及长期曝露于液体中对电器元件的损害风险。
(2)设计工艺和电路简单，使用的电器元件种类较少，将各单元主要部件集成于电箱之中，方便携带，可置于不同场合进行现场勘测；且工作稳定，安装检修方便，节约成本，具有实用性。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述流量计量箱的结构原理图；
图2为本发明创造实施例所述计量箱的侧视图；
图3为本发明创造实施例所述控制电路单元的电路原理图。
附图标记说明：
1-外壳，2-第一气体管路，3-气盖，4-第二电磁阀，5-第二行程开关，6-活塞，7-玻璃套筒，8-第二集气装置支架，9-推杆，10-底盖，11-第一行程开关，12-底托板，13-第一集气装置支架，14-弹簧，15-220V插座，16-第一继电器，17-第二继电器；18-计数器，19-电源适配器；20-船型开关；21-出气孔接头，22-进气孔接头，23-第一电磁阀，24-第二气体管路，25-上盖。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种便携式微量气体的流量计量箱，如图1所示，包括气体计量单元、控制电路单元、气体管路单元和外壳1，
所述气体计量单元包括玻璃套筒7、活塞6、弹簧14、推杆9、气盖3、底盖10，所述玻璃套筒7一端密封连接气盖3，一端连接底盖10，所述气盖3上设有进气口和出气口；所述活塞6、弹簧14和推杆9均设置在玻璃套筒7内，推杆9一端连接活塞6，推杆9另一端的行程起始点位置安置第一行程开关11；所述推杆9外围设置弹簧14，所述弹簧14在初始状态下一端顶在活塞6上，另一端顶在底盖10上，并处在适当的压缩状态下，以保证排气时利用弹簧14弹力能够排空气体，活塞6运动时弹簧14进一步压缩；所述玻璃套筒7的中部通过第一集气装置支架13固定在外壳1的内侧，底盖10通过底托板12和第二集气装置支架8固定在外壳1的内侧；
所述气体管路单元包括第一气体管路2、第二气体管路24、第一电磁阀23和第二电磁阀4，所述第一气体管路2的一端连接进气孔接头22，经第一电磁阀23后另一端连接气盖3上的进气口；所述第二气体管路24的一端连接气盖3上的出气口，经第二电磁阀4后另一端连接出气孔接头21；测试气体由进气孔接头22输入，由出气孔接头21输出；
如图3所示，所述控制电路单元包括220V输入电源插座15、船型开关20、电源适配器19和电气控制电路，电气控制电路包括第一继电器16、第二继电器17、第一电磁阀23、第二电磁阀4、第一行程开关11、第二行程开关5和计数器18，所述第一行程开关11为常开开关，第二行程开关5为常闭开关，第一行程开关11依次串联第二继电器17的常闭触点、第二行程开关5和第一继电器16的控制电路，且第一继电器16的常开触点的两端与第一行程开关11并联；第一继电器16的常开触点串联第一电磁阀23，第一电磁阀23控制连接计数器18；第一继电器16的常闭触点串联第二继电器17的控制电路，第二继电器17的常开触点控制连接第二电磁阀4；还有，通过220V输入电源插座接市电，220V输入电源插座另一端通过船型开关20和电源适配器19接入控制电路。
如图2所示，所述外壳1一面开口，开口一侧配合上盖25将气体计量单元、控制电路单元、气体管路单元包围形成电箱，外壳1上设有电源插孔、进气孔接头22、出气孔接头21、计数器18、船型开关20等部件。
所述玻璃套筒7上设有刻度，用以计量未满定量的气体体积数据。
所述推杆9的长度可通过其端部的螺纹进行调整，通过调整推杆9的长度，可以调整活塞6运动的行程。
气体流量计量过程如下：
气体由进气孔接头22输入，流经进气第一电磁阀23，进入气体计量单元，然后流经第二电磁阀4，经出气孔接头21排出。
气体计量单元集气过程中，第一电磁阀23为打开状态，第二电磁阀4为关闭状态，气体推动活塞6运动从而带动推杆9运动，当推杆9右端触碰到第一行程开关11时：第一行程开关11动作，计数器18计数一次，第一电磁阀23关闭，第二电磁阀4打开，弹簧14推动活塞6复位，将气体计量单元中的气体排出，当活塞6回到初始位置时，触动第二行程开关5，第二电磁阀4关闭，第一电磁阀23打开，回到初始集气状态。在这个过程中，每一个周期计数器18被触发一次，根据气体计量单元单次标定的气体体积和次数，可以得出流经该装置气体的总体积，达到测量气体流量的目的。
电气控制流程：
1、集气过程：接好进气孔接头22和出气孔接头21，关闭船型开关20后，第一继电器16(KM1)处于断开状态，第二继电器17(KM2)处于关闭状态，第一电磁阀23处于打开状态，第二电磁阀4处于关闭状态；
2、排气过程：当集气装置中收集满气体后，推杆9触动第一行程开关11，即ST1闭合，KM1的线圈通电，常开KM1开关闭合，电路自锁，同时计数器18及第一电磁阀23工作，常闭开关KM1断开，KM2线圈断电，第二电磁阀4断开，此时第一电磁阀23处于关闭状态，第二电磁阀4处于打开状态，计数器18计数一次，排气过程中第一行程开关11(ST1)断开，由于电路设计自锁，KM1线圈一直处于通电状态。排气完成后，弹簧14推动推杆9归位，当回归原位后，触动第二行程开关5(ST2)，即常闭开关ST2断开，KM1线圈断电，自锁过程解除，KM1线圈断开，KM1常开开关处于打开状态，常闭开关处于闭合状态，KM2线圈处于通电状态，此时第一电磁阀23断开，第二电磁阀4处于工作状态，恢复集气过程。
通过电气控制流程可以看出，每一次排气过程就会计数一次，计数器18计数次数乘以单次集气装置集气量，可以得出装置总集气量。
气体体积的标定和校准方法:
气体计量单元弹簧14，气体体积由于弹力和温度的影响，与标态下的气体体积有一定的误差，使用前需对气体计量单元进行标定。标定时，对单次排出的气体体积进行收集，测出其恒温常压下的体积，从而计算标态下的气体体积。气体计量单元内部的推杆9长度可通过端部螺纹进行调整，通过调整推杆9长度，可以调整活塞6运动的行程，达到校准流量计单次集气体积的目的。
流量计的定期检查：
定期对流量计单次排出的体积进行标定，如果误差过大，检查活塞6的润滑性及气密性。活塞6定期加油，提高润滑性，降低阻力。若计量沼气等含浮渣较多的气体，先设置洗气瓶，防治浮渣与气泡进入气路。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式微量气体的流量计量箱，其特征在于：包括外壳和其内安装的气体计量单元、控制电路单元、气体管路单元，
气体通过所述气体管路单元输入输出气体计量单元，控制电路单元控制气体计量单元进行进气和排气循环，并计数循环次数。
2.根据权利要求1所述的一种便携式微量气体的流量计量箱，其特征在于：所述气体计量单元包括玻璃套筒、活塞、弹簧、推杆、气盖、底托，所述玻璃套筒一端连接气盖，一端连接底托，所述气盖上设有进气口和出气口；所述活塞、弹簧和推杆均设置在玻璃套筒内，推杆一端连接活塞，推杆另一端的行程起始点位置设置有第一行程开关；所述推杆外围设置弹簧，所述弹簧在初始状态下一端顶在活塞上，另一端顶在底托上，并处在一定的压缩状态下。
3.根据权利要求2所述的一种便携式微量气体的流量计量箱，其特征在于：所述气体管路单元包括第一气体管路、第二气体管路，所述第一气体管路的一端连接进气孔接头，另一端连接气盖上的进气口；所述第二气体管路的一端连接气盖上的出气口，另一端连接出气孔接头。
4.根据权利要求3所述的一种便携式微量气体的流量计量箱，其特征在于：所述控制电路单元包括电连接的电源接入单元和电气控制电路，电气控制电路包括第一继电器、第二继电器、第一电磁阀、第二电磁阀、第一行程开关、第二行程开关和计数器，第一电磁阀设置在第一气体管路上，第二电磁阀设置在第二气体管路上；
所述第一行程开关为常开开关，第二行程开关为常闭开关，第一行程开关依次串联第二继电器的常闭触点、第二行程开关和第一继电器的控制电路，且第一继电器的常开触点的两端与第一行程开关并联；第一继电器的常开触点串联第一电磁阀，第一电磁阀控制连接计数器；第一继电器的常闭触点串联第二继电器的控制电路，第二继电器的常开触点控制连接第二电磁阀；还有，通过220V输入电源插座接市电，220V输入电源插座另一端通过船型开关和电源适配器接入控制电路。
5.根据权利要求1所述的一种便携式微量气体的流量计量箱，其特征在于：电源接入单元包括220V输入电源插座1、船型开关、电源适配器，220V输入电源插座另一端通过船型开关和电源适配器接入电气控制电路。
6.根据权利要求5所述的一种便携式微量气体的流量计量箱，其特征在于：所述外壳一侧面配合上盖形成电箱，外壳外侧面设有电源插孔、进气孔接头、出气孔接头、计数器、船型开关。
7.根据权利要求2所述的一种便携式微量气体的流量计量箱，其特征在于：所述推杆的长度可通过其端部的螺纹进行调整。
8.根据权利要求2所述的一种便携式微量气体的流量计量箱，其特征在于：所述玻璃套筒上设有刻度。
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