CN111351606A - 膨胀水箱预充压力检测装置及其检测方法 - Google Patents

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巩子强
李明远
王雪芳
孔长安
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    • G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
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Abstract

一种膨胀水箱预充压力检测装置，其特征在于包括壳体(1)、压敏传感器(3)、处理器(4)及螺杆(5)，壳体(1)具有显示模块(2)；处理器(4)设于前述壳体(1)内并信号输入端与前述压敏传感器(3)连接，信号输出端与前述显示模块(2)连接；螺杆(5)外螺纹与待检测膨胀水箱的螺纹接口适配，该螺杆(5)设于前述壳体(1)的端口上并里端与前述的压敏传感器(3)连接，外端形成与待检测膨胀水箱中皮膜接触的检测头(51)。本发明还公开了一种膨胀水箱预充压力检测方法。具有检测量程大，检测精度高且无气体泄漏的优点。

Description

膨胀水箱预充压力检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种压力检测装置，尤其涉及一种膨胀水箱的压力检测装置。
背景技术
膨胀水箱是暖通空调系统中的重要部件，膨胀水箱内预冲一定压力的氮气，起到平衡水量及压力的作用。图1为现有的一种膨胀水箱，基本结构是包括上壳1a、下壳2a 和皮膜3a，上壳1a和下壳2a连接密封装配而成整个外壳，上壳1a顶部设有螺纹接口 4a，皮膜3a连接于螺纹接口4a里端，下壳2a底部设有气门嘴5a。
目前行业内检测膨胀水箱预充压力的主要工具为气压表。其原理是气压表表头通过气门嘴与膨胀水箱内高压气体直接接触，高压气体推动管体内活塞运动。压力越高，活塞行程越大，通过活塞行程的计算来推算气压的大小。其优点是结构简单、操作简便。但其缺点是：1、量程小。无法满足大量程检测的需求。2、当表头与气门嘴接触时，高压气体会瞬间泄露一部分，导致压力下降。严重时，导致膨胀水箱内预充压力低于目标值，影响使用效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种从螺纹接口进行检测的膨胀水箱预充压力检测装置。
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种量程大且无泄漏的膨胀水箱预充压力检测装置。
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种量程大且无泄漏的膨胀水箱预充压力检测方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种膨胀水箱预充压力检测装置，其特征在于包括
壳体，具有显示模块；
压敏传感器，设于前述壳体内；
处理器，设于前述壳体内并信号输入端与前述压敏传感器连接，信号输出端与前述显示模块连接，该处理器能将检测到的电阻信号转换为气压并在显示模块上显示出气压值；以及
螺杆，外螺纹与待检测膨胀水箱的螺纹接口适配，该螺杆设于前述壳体的端口上并里端与前述的压敏传感器连接，外端形成与待检测膨胀水箱中皮膜接触的检测头。
所述的螺杆上设有环形的限位环。限位环可以通过定位螺钉设置于螺杆上。
所述的压敏传感器为薄膜压敏传感器。
一种利用膨胀水箱预充压力检测装置的检测方法，包括如下步骤：
将螺杆与待检测膨胀水箱的螺纹接口适配，使检测头接触到膨胀水箱中的皮膜，皮膜受力并将力通过螺杆传递给压敏传感器，压敏传感器受力后，电阻发生变化，实时将电阻信号发送到处理器中，处理器通过电阻与气压的公式换算处理，得出气压值，气压值显示在显示模块上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过螺杆与螺纹接口配合，就能简单、快速、稳定的检测膨胀水箱的预充压力；能适应大量程的气压检测需求，克服了目前气压表量程小的缺点；能够通过不与膨胀水箱内的高压气直接接触，就能检测出气压的大小，避免了气压表通过气门嘴检测导致漏气的技术难题；另外通过处理器的处理精度能达到 100Pa。
附图说明
图1为现有技术中膨胀水箱的结构示意图。
图2为实施例结构示意图。
图3为实施例分解图。
图4为实施例检测流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图2和图3所示，膨胀水箱预充压力检测装置包括壳体1、压敏传感器3、处理器4及螺杆5，壳体1具有显示模块2，壳体1上设有电源健11和复位键12。
压敏传感器3设于壳体1内；本实施例中的压敏传感器3优选为薄膜压敏传感器。处理器4设于壳体1内并信号输入端与压敏传感器3连接，信号输出端与显示模块2连接，该处理器4能将检测到的电阻信号转换为气压并在显示模块2上显示出气压值。
螺杆5的外螺纹与待检测膨胀水箱的螺纹接口适配，该螺杆5设于壳体1的端口上并里端与压敏传感器3连接，外端形成与待检测膨胀水箱中皮膜接触的检测头51。螺杆 5上通过定位螺钉61设有环形的限位环6，定位螺钉61松开的话，可以移动限位环6 的位置，从而实现不同的深度的螺纹接口。
膨胀水箱预充压力检测方法，包括如下步骤：将螺杆5与待检测膨胀水箱的螺纹接口适配，使检测头51接触到膨胀水箱中的皮膜，皮膜受力并将力通过螺杆5传递给压敏传感器3，压敏传感器3受力后，电阻发生变化，实时将电阻信号发送到处理器4中，处理器4通过电阻与气压的公式换算处理，得出气压值，气压值显示在显示模块2上。
检测流程图见图4所示。
处理器的工作原理说明如下：
当膨胀水箱预冲一定压力P1，一定物质的量n1的气体，其皮膜体积变为V1，在热力学温度T时，由理想气体状态方程可知：
P1V1＝n1RT1 ①
当通过外力F通过螺纹孔对皮膜压缩做功，使皮膜体积缩小，皮膜体积由V1变为V2，当其达到相平衡时，膨胀水箱内预冲气体满足克拉伯龙方程：
P2V2＝n2RT2 ②
P2-外力压缩皮膜后，皮膜内的气体压强，单位：Pa。
V2-外力压缩皮膜后，皮膜内的气体体积，单位：m3。
n2-外力压缩皮膜后，皮膜内的气体物质的量。单位：mol。
T2-外力压缩皮膜后，皮膜内的气体热力学温度，单位：K。
此时外力F与皮膜内气体压力达到平衡有：
F＝P2*S ③
S-螺纹孔面积，S＝πR2，R为螺纹孔半径。单位：m2。
当系统达到平衡状态时，T2＝T1＝T0。T0为环境温度，而外力压缩皮膜时，皮膜内气体未泄露，故：n1＝n2。
故由①式、②式可得：
P1V1＝P2V2 ④
而由微分方程可知，当压缩密闭空气，有：
dPdV＝n1RT ⑤
当通过外力对皮膜压缩做功，使皮膜/体积缩小时，压强由P1变为P2，体积由V1变为V2，有：
∫P1 P2dP＝n1RT∫V2 V1/dv ⑥
由⑥式积分可得：
P2-P1＝n1RT(lnV2-lnV1) ⑦
⑦式两边变形可得：
P1＝P2-n1RT(lnV2-lnV1) ⑧
由③式变形可知：
P2＝F/S＝F/πR2 ⑨
综合⑨式、⑧式可得：
P1＝F/πR2-n1RT(lnV2-lnV1) ⑩
而当螺杆对皮膜施加外力F时，同时，螺杆对压敏传感器产生一个反作用力F，使得压敏传感器的电阻由R1变为R2。
R2＝R1-KF
故：F＝(R1-R2)/K。 ⑴
K-压敏电阻与力F的比例关系常数。
综合⑴式和⑩式，可得膨胀水箱的预充压力P1为：
P1＝(R1-R2)/KπR2-n1RT(lnV2-lnV1)
又：P2V2＝n1RT
则膨胀水箱的预充压力P1为：
P1＝(R1-R2)/KπR2-P2V2(lnV2-lnV1) 。

Claims (4)

1.一种膨胀水箱预充压力检测装置，其特征在于包括
壳体(1)，具有显示模块(2)；
压敏传感器(3)，设于前述壳体(1)内；
处理器(4)，设于前述壳体(1)内并信号输入端与前述压敏传感器(3)连接，信号输出端与前述显示模块(2)连接，该处理器(4)能将检测到的电阻信号转换为气压并在显示模块(2)上显示出气压值；以及
螺杆(5)，外螺纹与待检测膨胀水箱的螺纹接口适配，该螺杆(5)设于前述壳体(1)的端口上并里端与前述的压敏传感器(3)连接，外端形成与待检测膨胀水箱中皮膜接触的检测头(51)。
2.根据权利要求1所述的膨胀水箱预充压力检测装置，其特征在于所述的螺杆(5)上设有环形的限位环(6)。
3.根据权利要求1所述的膨胀水箱预充压力检测装置，其特征在于所述的压敏传感器(3)为薄膜压敏传感器。
4.一种利用权利要求1或2或3所述膨胀水箱预充压力检测装置的检测方法，包括如下步骤：
将螺杆(5)与待检测膨胀水箱的螺纹接口适配，使检测头(51)接触到膨胀水箱中的皮膜，皮膜受力并将力通过螺杆(5)传递给压敏传感器(3)，压敏传感器(3)受力后，电阻发生变化，实时将电阻信号发送到处理器(4)中，处理器(4)通过电阻与气压的公式换算处理，得出气压值，气压值显示在显示模块(2)上。
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