CN110131151A - 一种蠕动泵检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蠕动泵检测装置及检测方法，蠕动泵检测装置包括主体和压力传感模块，主体包括互相垂直且连通的竖向管体和横向管体，竖向管体的端部设置有第一接口和第一可移除堵头，横向管体的端部设置有第二接口和第二可移除堵头；压力传感模块设置在横向管体的底部并且通过传感面固定在横向管体上，传感面正对竖向管体的管腔布置并且沿着横向管体的长度方向布置。所述蠕动泵检测方法采用上述蠕动泵检测装置进行蠕动泵流速检测、蠕动泵脉动检测、蠕动泵扬程检测和蠕动泵吸程检测中的至少一项。本发明结构简单且使用方便，可以实现对蠕动泵各项性能指标的自动检测，检测精度高、灵敏度高且稳定性好，可应用于蠕动泵生产及质量检验领域。

Description

一种蠕动泵检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及液体输送的技术领域，更具体地讲，涉及一种蠕动泵检测装置及其检测方法。

背景技术

蠕动泵是一种常用的流体输送装置，尤其在毫升乃至微升级别及以下的流体输运领域有着不可替代的作用。但在实际应用过程中，存在有诸多问题难以解决：

1)低流速应用中，流体的实际流速难以准确定量。一般实验室中检测蠕动泵流速时会通入液体，然后通过单位时间内通过液体的量来换算推导蠕动泵的平均流速。当蠕动泵流速在微升级别时，由于液体的挥发，使得该方法很难准确测定蠕动泵流速甚至无法检测蠕动泵流速(液体挥发速度大于蠕动泵流速)；

2)蠕动泵的脉动情况难以参数化测定。由于蠕动泵是依靠转子对泵管的蠕动挤压作用来实现流体的输送，在挤压转子交替时，流体会出现短暂微弱的停顿或回流现象，也即是所谓的脉动现象。目前尚且没有专用的检测设备实现对脉动的自动化检测。

3)对于蠕动泵的扬程及吸程参数，目前同样缺少自动化的检测设备，实现对这些参数高灵敏度的准确检测。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够实现对蠕动泵的流速、脉动、扬程及吸程检测的检测装置及其检测方法。

本发明的一方面提供了一种蠕动泵检测装置，所述蠕动泵检测装置包括主体和压力传感模块，所述主体包括互相垂直且连通的竖向管体和横向管体，竖向管体的端部设置有第一接口和第一可移除堵头，横向管体的端部设置有第二接口和第二可移除堵头；所述压力传感模块设置在横向管体的底部并且通过传感面固定在横向管体上，所述传感面正对竖向管体的管腔布置并且沿着横向管体的长度方向布置。

根据本发明蠕动泵检测装置的一个实施例，所述竖向管体的长度大于横向管体的长度，所述竖向管体的内径等于横向管体的内径并且等于或略大于蠕动泵所用软管的内径。

根据本发明蠕动泵检测装置的一个实施例，所述竖向管体的长度为200～500mm，所述横向管体的长度为50～100mm，所述竖向管体与横向管体的内径为0.6～4mm。

本发明的另一方面提供了一种蠕动泵检测方法，采用上述蠕动泵检测装置进行蠕动泵流速检测、蠕动泵脉动检测、蠕动泵扬程检测和蠕动泵吸程检测中的至少一项。

根据本发明蠕动泵检测方法的一个实施例，所述蠕动泵流速检测包括以下步骤：

A、移除蠕动泵检测装置的第一可移除堵头和第二可移除堵头，将待检测蠕动泵的液体出口端与横向管体的第二接口连接；

B、启动蠕动泵将液体泵入横向管体和竖向管体，在液体沿着竖向管体逐渐上升的过程中利用压力传感模块检测内外压力差，根据单位时间所检测的压力变化值计算得到待检测蠕动泵的准确流速。

根据本发明蠕动泵检测方法的一个实施例，所述蠕动泵脉动检测包括以下步骤：

A、移除蠕动泵检测装置的第一可移除堵头和第二可移除堵头，将待检测蠕动泵的液体出口端与竖向管体的第一接口连接；

B、启动蠕动泵将液体泵入竖向管体和横向管体，在液体流过竖向管体与横向管体之间拐弯连接处的过程中利用压力传感模块检测并记录冲击力，根据预定时间段内的冲击力波动变化得到蠕动泵的脉动情况。

根据本发明蠕动泵检测方法的一个实施例，待检测蠕动泵泵送的液体为去离子水。

根据本发明蠕动泵检测方法的一个实施例，所述蠕动泵扬程检测包括以下步骤：

A、保留第一可移除堵头的密封状态并移除蠕动泵检测装置的第二可移除堵头，将待检测蠕动泵的液体出口端与横向管体的第二接口连接；

B、启动蠕动泵将气体泵入横向管体和竖向管体，利用压力传感模块检测并实时记录管体内的气压变化；

C、当气压停止增大时，将压力传感模块检测到的最大压力值换算得到待测蠕动泵的扬程。

根据本发明蠕动泵检测方法的一个实施例，所述蠕动泵吸程检测包括以下步骤：

A、保留第一可移除堵头的密封状态并移除蠕动泵检测装置的第二可移除堵头，将待检测蠕动泵的液体进口端与横向管体的第二接口连接；

B、启动蠕动泵将横向管体和竖向管体内的空气抽出，利用压力传感模块检测并实时记录管体内的气压变化；

C、当气压停止减小时，将压力传感模块检测到的最小压力值换算得到待测蠕动泵的吸程。

根据本发明蠕动泵检测方法的一个实施例，所述蠕动泵泵送的气体为洁净零空气

与现有技术相比，本发明提供的蠕动泵检测装置及检测方法实现了对蠕动泵的流速、脉动、扬程及吸程的检测。本发明结构简单且使用方便，可以实现对蠕动泵各项性能指标的自动检测，检测精度高、灵敏度高且稳定性好，可应用于蠕动泵生产及质量检验领域。

附图说明

图1示出了根据本发明示例性实施例的蠕动泵检测装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-主体、11-竖向管体、111-第一接口、112-第一可移除堵头、12-横向管体、121-第二接口、122-第二可移除堵头；2-压力传感模块、21-传感面。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面结合附图对本发明的蠕动泵检测装置作详细说明。

图1示出了根据本发明示例性实施例的蠕动泵检测装置的结构示意图。

根据本发明的示例性实施例，所述蠕动泵检测装置包括主体1和压力传感模块2，主体1包括互相垂直且连通的竖向管体11和横向管体12，竖向管体11的端部设置有第一接口111和第一可移除堵头112，横向管体12的端部设置有第二接口121和第二可移除堵头122。压力传感模块2设置在横向管体12的底部并且通过传感面21固定在横向管体12上，传感面21正对竖向管体11的管腔布置并且沿着横向管体12的长度方向布置。

其中，竖向管体11的长度大于横向管体12的长度，竖向管体11的内径等于横向管体12的内径并且等于或略大于蠕动泵所用软管的内径。根据本发明的一个实施例，竖向管体11的长度为200～500mm，横向管体12的长度为50～100mm，竖向管体11与横向管体12的内径为0.6～4mm。

本发明中采用的压力传感模块可采用MS5803-01BA和MS5803-14BA型精密压力传感器，体积小、精度高、分辨率高且自带防水功能。

上述结构的蠕动泵检测装置结构简单且使用方便，可以实现对蠕动泵流速、脉动、扬程及吸程等多项性能指标的自动检测，检测精度高、灵敏度高且稳定性好

具体地，本发明还提供了蠕动泵检测方法，具体采用上述蠕动泵检测装置进行蠕动泵流速检测、蠕动泵脉动检测、蠕动泵扬程检测和蠕动泵吸程检测中的至少一项。

根据本发明，蠕动泵流速检测可以包括以下步骤。

步骤A：

移除蠕动泵检测装置的第一可移除堵头112和第二可移除堵头122，将待检测蠕动泵的液体出口端与横向管体12的第二接口121连接。

步骤B：

启动蠕动泵将液体泵入横向管体12和竖向管体11，在液体沿着竖向管体11逐渐上升的过程中利用压力传感模块2检测内外压力差，根据单位时间所检测的压力变化值计算得到待检测蠕动泵的准确流速。

由于液体在竖向管路11中上升的过程中会与外界气压产生压力差，该压力差可被底部的压力传感模块的传感面检测，单位时间所检测到的压力变化值与当时的蠕动泵流速有关，可据此计算出蠕动泵的准确流速。

其中，流速的计算公式如下式1：

式1中，v为蠕动泵的流速，ΔV为检测时间内蠕动泵所输送液体的总体积，ΔH为检测时间内竖向管体内液柱的高度差，Δt为检测时长，ΔP为检测时间内液柱的压力差，S为竖向管体的截面面积，r为竖向管体管径(半径)，ρ为液体的密度，g为重力加速度，π为圆周率。

根据本发明，蠕动泵脉动检测可以包括以下步骤。

步骤A：

移除蠕动泵检测装置的第一可移除堵头112和第二可移除堵头122，将待检测蠕动泵的液体出口端与竖向管体11的第一接口111连接。

步骤B：

启动蠕动泵将液体泵入竖向管体11和横向管体12，在液体流过竖向管体11与横向管体12之间拐弯连接处的过程中利用压力传感模块2检测并记录冲击力，根据预定时间段内的冲击力波动变化得到蠕动泵的脉动情况。

在竖向管体11与横向管体12的直角拐弯连接处，由于流向的改变，液流会对竖向管体底部的压力传感模块的传感面产生冲击作用，该冲击力可被压力传感模块检测并记录。并且，由于蠕动泵的脉动会带来液流的波动甚至停顿，从而造成液流冲击力的波动变化，压力传感模块所检测到的压力波动变化可准确反映出蠕动泵的脉动情况。

在上述蠕动泵流速及脉动检测方法中，蠕动泵泵送的流体为液体，优选的为去离子水。

根据本发明，蠕动泵扬程检测可以包括以下步骤。

步骤A：

保留第一可移除堵头112的密封状态并移除蠕动泵检测装置的第二可移除堵头122，将待检测蠕动泵的液体出口端与横向管体12的第二接口121连接。

步骤B：

启动蠕动泵将气体泵入横向管体12和竖向管体11，利用压力传感模块2检测并实时记录管体内的气压变化。

步骤C：

当气压停止增大时，将压力传感模块2检测到的最大压力值换算得到待测蠕动泵的扬程。

其中，扬程的计算公式如下式2：

式2中，H为蠕动泵的扬程，ΔP_max为检测过程中压力传感模块所检测到的最大压强值(为相对压强)，ρ是所传输液体的密度，g为重力加速度。

当空气在蠕动泵的作用下将泵入检测装置的横向管体和竖向管体中，管体内的气压会逐渐增大，压力传感模块检测并实时记录管体内的气压变化。当管体内的压力增加到一定程度时，蠕动泵的挤压作用将无法再将空气打入检测装置中，此时压力传感器所检测到的压力最大值将直接反映所检测蠕动泵的扬程参数，可通过该压力值换算出蠕动泵的扬程。

根据本发明，蠕动泵吸程检测可以包括以下步骤。

步骤A：

保留第一可移除堵头112的密封状态并移除蠕动泵检测装置的第二可移除堵头122，将待检测蠕动泵的液体进口端与横向管体的第二接口121连接。

步骤B：

启动蠕动泵将横向管体12和竖向管体11内的空气抽出，利用压力传感模块2检测并实时记录管体内的气压变化。

步骤C：

当气压停止减小时，将压力传感模块2检测到的最小压力值换算得到待测蠕动泵的吸程。

其中，吸程的计算公式如下式3：

式3中，h为蠕动泵的扬程，ΔP_min为检测过程中压力传感模块所检测到的真空度，P₀为检测过程中外界空气的大气压，P_min为检测过程中压力传感模块所检测到的最小压力值，ρ为所传输液体的密度，g为重力加速度。

检测装置管体内的空气在蠕动泵的作用下被逐渐抽出，管体内的气压会逐渐减小，压力传感模块检测实时记录管体内的气压变化。当管体内的压力减小到一定程度时，蠕动泵的挤压作用将无法再将空气抽出检测装置。此时，压力传感器所检测到的压力最小值将直接反映所检测蠕动泵的真空度参数，可通过该压力值换算出蠕动泵的真空度。

在上述蠕动泵扬程及真空度检测方法中，蠕动泵泵送的流体为气体，优选为洁净的零空气。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

利用本发明所述检测装置检测蠕动泵的流速。在本实施例中，检测装置所采用的压力传感器为MS5803-01BA。所采用的蠕动泵为微型滚珠式多通道蠕动泵，使用的泵管内径(直径)为0.38mm。本装置的横向管体与竖向管体内径均为1mm，横向管体长50mm，竖向管体长为500mm。

移除本检测装置管口的堵头。将蠕动泵所使用泵管的出口端转接至横向管体的管口，同时将泵管进口端伸入装有去离子水的烧杯中，管口位于液面之下。启动蠕动泵，设置蠕动泵的转速为40转/分钟。

启动本检测装置，压力传感模块开始采集并记录传感面处的压力数值。烧杯中的去离子水在蠕动泵的交替挤压泵送作用下，从烧杯内沿着泵管到达本检测装置的横向管体，并从横向管体经过传感面进入竖向管体。等待竖向管体内的液柱高度上升10mm以上时，检测计数开始，记录此时压力传感器所检测到的压力值。计时到达10分钟后，及时记录压力传感器的压力值，检测过程结束。根据检测数据按照计算方法计算蠕动泵的流速。

在本实施例中，根据压力传感器的实时采集记录数据，检测周期内前后压力差为1.49mbar，因此，所检测的10分钟内，蠕动泵的流速应该为：

在本实施例检测过程中，在检测周期前后，竖向管体内液面的前后差约为15mm，该液面差的水柱所产生的压差与压力传感器的检测数据基本一致。因此，在使用本检测装置时，也可以通过测量检测时间内蠕动泵输运液体所产生的液面高度差来计算蠕动泵的流速。但由于检测装置所采用的管体较细，液面为凹状，人工测量时误差较大，因此采用压力传感器可以得到更高精度的流速数据，且易于自动化，操作简单。

实施例2：

利用本发明所述检测装置检测蠕动泵的脉动情况。在本实施例中，检测装置所采用的压力传感器为MS5803-01BA。所采用的蠕动泵为微型滚珠式多通道蠕动泵，使用的泵管内径(直径)为1.02mm。本装置的横向管层与竖向管体内径均为1mm，横向管体长50mm，竖向管体长为50mm。

移除本检测装置管口的堵头，将本检测装置平放。将蠕动泵所使用泵管的出口端转接至竖向管体的管口，同时将泵管进口端伸入装有去离子水的烧杯中，管口位于液面之下，将横向管体管口通过1mm内径的软管通入烧杯。启动蠕动泵，设置蠕动泵的转速为40转/分钟。启动本检测装置，压力传感模块开始采集并记录传感面处的压力数值。烧杯中的去离子水在蠕动泵的交替挤压泵送作用下，从烧杯内沿着泵管到达本检测装置的竖向管体，并从竖向管体经过传感面进入横向管体。检测过程中，当通入的液体的前端未到达位于竖向管体底部的压力传感模块的传感面时，压力传感器的检测信号维持在1008mbar。当液体接触至传感面时，压力传感器的读数增加到1129mbar，且随着蠕动泵的持续输送液体，传感器采集信号周期性出现向下的尖峰并迅速恢复至稳定数值。经过分析，尖峰的出现周期约为214ms左右。由于所检测蠕动泵所使用的滚珠数量为7，因此每个尖峰的出现正好对应于每个滚珠离开挤压部位时松开泵管所产生的泵管回弹现象。调整蠕动泵转速，发现在不同转速下，尖峰的周期会有所改变，但尖峰的宽度及幅值基本保持不变。这说明在当前转速范围下，泵管的弹性较好，蠕动泵工作状态正常。

另外，采用本发明所述检测装置检测蠕动泵检测了新组装的8台蠕动泵，发现其中有1台蠕动泵，其所检测到的压力数据所出现的尖峰信号不完全相同。经过仔细分析数据，发现每组7个尖峰中有1个尖峰的幅值明显大于另外6个，且相邻的前后两个尖峰信号也与其余信号不一致。拆开蠕动泵进行检查，发现其中有1个滚珠的安装不到位，重新安装后重新检测。检测信号变为正常状态，说明该蠕动泵工作状态正常。

实施例3：

利用本发明所述检测装置测量蠕动泵的扬程。在本实施例中，检测装置所采用的压力传感器为MS5803-14BA。所检测的蠕动泵为微型滚珠式多通道蠕动泵，使用的泵管内径(直径)为1.02mm。本装置的横向管体与竖向管体内径均为1mm，横向管体长50mm，竖向管体长为50mm。

移除本检测装置横向管体管口的堵头，检查竖向管体管口堵头的气密性。将蠕动泵泵管的出液端直接连接至检测装置横向管体的管口。启动蠕动泵，设置蠕动泵的转速为40转/分钟。启动本检测装置，压力传感模块开始采集并记录传感面处的压力数值，传感器检测到的初始压力为1006mbr，为当前的大气压值。随着蠕动泵的转动，外界空气在蠕动泵的作用下被压入本检测装置的管体内，压力传感模块的信号开始增加，且随着信号的升高，出现了周期性的下降尖峰。当信号增加至2267mbr左右时，信号基本不再变化。采用本发明所述方法中的计算公式，计算扬程为：

因此，当前条件下，所测蠕动泵的扬程约为13m。

实施例4：

利用本发明所述检测装置测量蠕动泵的吸程。在本实施例中，检测装置所采用的压力传感器为MS5803-01BA。所采用的蠕动泵为微型滚珠式多通道蠕动泵，使用的泵管内径(直径)为1.02mm。本装置的横向管体与竖向管体内径均为1mm，横向管体长50mm，竖向管体长为50mm。

移除本检测装置横向管体管口的堵头，检查竖向管体管口堵头的气密性。将蠕动泵泵管的进液端直接连接至检测装置横向管体的管口。启动蠕动泵，设置蠕动泵的转速为40转/分钟。启动本检测装置，压力传感模块开始采集并记录传感面处的压力数值，传感器检测到的初始压力为1006mbr，为当前的大气压值。随着蠕动泵的转动，管体内部的空气在蠕动泵的作用下被抽出，压力传感模块的信号开始减小。当信号减小至168mbr左右时，信号基本不再变化。采用本发明所述方法中的计算公式，计算吸程为：

因此，当前条件下，所测蠕动泵的吸程约为8.5m。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种蠕动泵检测装置，其特征在于，所述蠕动泵检测装置包括主体和压力传感模块，所述主体包括互相垂直且连通的竖向管体和横向管体，竖向管体的端部设置有第一接口和第一可移除堵头，横向管体的端部设置有第二接口和第二可移除堵头；所述压力传感模块设置在横向管体的底部并且通过传感面固定在横向管体上，所述传感面正对竖向管体的管腔布置并且沿着横向管体的长度方向布置。

2.根据权利要求1所述的蠕动泵检测装置，其特征在于，所述竖向管体的长度大于横向管体的长度，所述竖向管体的内径等于横向管体的内径并且等于或略大于蠕动泵所用软管的内径。

3.根据权利要求3所述的蠕动泵检测装置，其特征在于，所述竖向管体的长度为200～500mm，所述横向管体的长度为50～100mm，所述竖向管体与横向管体的内径为0.6～4mm。

4.一种蠕动泵检测方法，其特征在于，采用权利要求1至3中任一项所述的蠕动泵检测装置进行蠕动泵流速检测、蠕动泵脉动检测、蠕动泵扬程检测和蠕动泵吸程检测中的至少一项。

5.根据权利要求4所述的蠕动泵检测方法，其特征在于，所述蠕动泵流速检测包括以下步骤：

A、移除蠕动泵检测装置的第一可移除堵头和第二可移除堵头，将待检测蠕动泵的液体出口端与横向管体的第二接口连接；

B、启动蠕动泵将液体泵入横向管体和竖向管体，在液体沿着竖向管体逐渐上升的过程中利用压力传感模块检测内外压力差，根据单位时间所检测的压力变化值计算得到待检测蠕动泵的准确流速。

6.根据权利要求4所述的蠕动泵检测方法，其特征在于，所述蠕动泵脉动检测包括以下步骤：

A、移除蠕动泵检测装置的第一可移除堵头和第二可移除堵头，将待检测蠕动泵的液体出口端与竖向管体的第一接口连接；

B、启动蠕动泵将液体泵入竖向管体和横向管体，在液体流过竖向管体与横向管体之间拐弯连接处的过程中利用压力传感模块检测并记录冲击力，根据预定时间段内的冲击力波动变化得到蠕动泵的脉动情况。

7.根据权利要求5或6所述的蠕动泵检测方法，其特征在于，待检测蠕动泵泵送的液体为去离子水。

8.根据权利要求4所述的蠕动泵检测方法，其特征在于，所述蠕动泵扬程检测包括以下步骤：

A、保留第一可移除堵头的密封状态并移除蠕动泵检测装置的第二可移除堵头，将待检测蠕动泵的液体出口端与横向管体的第二接口连接；

B、启动蠕动泵将气体泵入横向管体和竖向管体，利用压力传感模块检测并实时记录管体内的气压变化；

C、当气压停止增大时，将压力传感模块检测到的最大压力值换算得到待测蠕动泵的扬程。

9.根据权利要求4所述的蠕动泵检测方法，其特征在于，所述蠕动泵吸程检测包括以下步骤：

A、保留第一可移除堵头的密封状

态并移除蠕动泵检测装置的第二可移除堵头，将待检测蠕动泵的液体进口端与横向管体的第二接口连接；

B、启动蠕动泵将横向管体和竖向管体内的空气抽出，利用压力传感模块检测并实时记录管体内的气压变化；

C、当气压停止减小时，将压力传感模块检测到的最小压力值换算得到待测蠕动泵的吸程。

10.根据权利要求8或9所述的蠕动泵检测方法，其特征在于，所述蠕动泵泵送的气体为洁净零空气。