CN112710367A - 标准金属量器自动化检定装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于容量计量测试技术领域，尤其涉及一种标准金属量器自动化检定装置。微调口溢流装置将多余的水溢流出去达到与标准液面平行来实现微调功能，能实现了注水、停止、放水再返回停止的功能。包括设置于计量颈上的控制阀，下锥体下端连接有三通阀。三通阀的阀芯远离阀口的一端外固连有齿轮，该齿轮与一螺杆啮合传动相连，该螺杆通过安装架固定于三通阀外壁，且螺杆能够相对安装架转动，螺杆一端由步进电机驱动。所述控制阀采用电动阀门，计量颈通过电动阀门与一连接软管的第一端相连，该连接软管的第二端与一玻璃管的第一端相连通，玻璃管的第二端通过游标尺连接件固定于计量颈标尺上。

Description

标准金属量器自动化检定装置

技术领域

本发明属于容量计量测试技术领域，尤其涉及一种标准金属量器自动化检定装置。

背景技术

标准金属量器广泛应用于检定加油机、体积管、流量计等流量和容量计量中，被检对象涉及民生、贸易结算等，在生活中实际应用很多，准确度很关键，所以标准金属量器的检定十分重要。标准金属量器自动化检定装置以一等标准金属量器作为主标准器通常作为二等、三等或工作用标准金属量器的量值溯源的标准装置及设备。

目前，国内一等标准金属量器作为主标准器的检定装置，基本上都是手动检定装置，也有一些技术机构和企事业单位也尝试了做自动化检定，但三通阀和微调部分技术还不够成熟，底阀位置容易存水，不能全部将水导入到被检量器中，导致本身的一等标准金属量器准确度和重复性达不到要求。水位微调部分还不能很好的解决准确度的问题，不能实现自动化。

因一等量器是下注水，准确度要求高，不能循环用水，不建议用泵抽水注入一等标准金属量器，容易产生气泡，所以从水箱到一等标准金属量器以及从一等标准金属量器到被检金属量器都需要水位高度差，现有一等标准金属量器上水以及向下注水一般的装置都是手动完成。在这个过程中效率低，温度测量不精确，容易产生误差。而起关键作用的一等标准量器底部三通阀是经过多年的工作经验和工作中实际情况应用以及国家检定规程所规定不能存水长期形成的固定结构部件，涉及到注水和放水的部分需要同时充满水才能保证计量的准确性，所以三通阀在技术上很难改动，这就导致了标准金属量器的检定工作基本都处于人工手动状态，检测效率低，检测过程中容易产生误差，不确定度增大。

且现有的一等标准金属量器检定二等、三等或工作用标准金属量器，由于一等标准金属量器作为主标准器为防止气泡产生，影响检定准确度，需要进水方式为下注水，检定过程中一等标准金属量器和被检量器之间有一定的高度差，被检量器在下，标准量器在上，一般设计为被检量器在一层地面，标准器在二层，检定过程中为保证水位能够达到一等标准金属量器的标准液位，每次进水量不能完全达到正好的位置，一般高于液面，所以需要微调到标准液位。现有的微调口处的阀门是手动球阀，微调时需要人工上到二层进行目测液位管手动调节到标准液位。完成一金属量器检定工作至少需要检定三次，这样检定需要时间长，效率低，每次检定人为误差较大。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种标准金属量器自动化检定装置。

标准金属量器自动化检定装置，包括相互连接的上锥体、筒体和下锥体，其特征在于，上锥体上端连接有计量颈、液位管，液位管上设置有计量颈标尺，设置于计量颈上的控制阀，下锥体下端连接有三通阀。

三通阀的阀芯远离阀口的一端外固连有齿轮，该齿轮与一螺杆啮合传动相连，该螺杆通过安装架固定于三通阀外壁，且螺杆能够相对安装架转动，螺杆一端由步进电机驱动；

步进电机动作，带动与之相连的螺杆转动，螺杆与齿轮啮合传动，齿轮随之转动，带动阀芯转动。

所述控制阀采用电动阀门，计量颈通过电动阀门与一连接软管的第一端相连，该连接软管的第二端与一玻璃管的第一端相连通，玻璃管的第二端通过游标尺连接件固定于计量颈标尺上。

进一步地，所述游标尺连接件包括游标尺（副尺）、与游标尺相连的杆件，该杆件一端与游标尺相连，该杆件另一端通过卡箍或C型卡夹与玻璃管第二端相连；通过游标尺连接件，玻璃管保持竖直或与液位管平行；所述游标尺连接件的游标尺设置于计量颈标尺的主尺上、计量颈标尺的游标尺上方。

更进一步地，所述卡箍与玻璃管第二端可拆卸式连接，所述C型卡夹与玻璃管第二端卡接。

进一步地，液位管上设置有光电传感器。

进一步地，所述玻璃管为有机玻璃管，所述玻璃管的第一端塞紧于连接软管第二端内。

进一步地，所述齿轮上设置有柱形触碰挡块，所述安装架外设置有覆盖齿轮及螺杆的上盖，该上盖开设置有弧形限位卡槽，柱形触碰挡块的一端与齿轮相连，柱形触碰挡块的另一端伸出限位卡槽外，齿轮转动时，带动挡块由限位卡槽一端移动至另一端。

更进一步地，所述上盖外、弧形限位卡槽上方设置有支架，该支架与上盖固连，支架上设置有与弧形限位卡槽相对应的3个接近开关：左接近开关、中间接近开关、右接近开关；齿轮转动带动挡块沿卡槽转动时，3个接近开关用于采集挡块到位信号。

进一步地，所述步进电机的电机轴与螺杆的一端相连，所述电机轴与螺杆伸出安装架的一端通过联轴器相连，所述螺杆两端各通过一轴承与所述安装架转动连接；所述安装架通过紧固件与三通阀外壁相连。

进一步地，所述齿轮与阀芯远离阀口的一端通过螺栓连接件相连。

进一步地，所述安装架为开口朝下的匚字形结构，所述螺杆通过轴承安装于匚字形结构内，使得螺杆与齿轮形成蜗轮蜗杆传动机构。

与现有技术相比本发明有益效果。

本发明在三通阀的阀芯部位加置有步进电机带动螺杆和齿轮的组合的结构，使其实现带动阀芯旋转，在内部加置接近开关（限位开关），将原来的三通阀转动到注水固定位置停止，经过步进电机的移动到中间三项不通的位置，最后在向下注水的位置停止后返回初始状态。这样能实现了注水、停止、放水再返回停止的功能。

本发明的微调溢流结构实现了将液位精确调整至固定位置，通过微调口出水调节阀（控制阀）、微调口溢流装置将多余的水溢流出去达到与标准液面平行来实现微调功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是一等标准金属量器主体示意图。

图2是现有技术微调口结构示意图。

图3是本发明溢流微调装置示意图。

图4是现有技术三通阀结构示意图。

图5是本发明三通阀连接阀芯结构示意图。

图6是本发明三通阀步进结构示意图。

图7是本发明接近开关结构示意图。

图8是本发明机械限位结构示意图。

图9是本发明一等标准金属量器注水和检定示意图。

图中，1为计量颈、2为液位管、3为计量颈标尺、4为上锥体、5为筒体、6为控制阀、7为下锥体、8为三通阀、9为连接软管、10为玻璃管、11为计量颈标尺的游标尺、12为游标尺连接件、13为卡箍、14为光电传感器、21为阀芯连接螺栓、22为齿轮、23为螺杆、24为步进电机、25为三通阀与一等量器连接口、26为接近开关、27为触碰挡块、28为限位卡槽；31、电动阀门一、32为手动阀门一、33为光电传感器一、34、电动阀门二、35为手动阀门二、36为光电传感器二、37、电动阀门三、38为手动阀门三、39为光电传感器三、40、电动阀门四、41为手动阀门四、42为光电传感器四、43是水泵、44是温度传感器、45是注水阀、46是电动阀门五、47是电动阀门六。

具体实施方式

如图1-9所示，本发明包括相互连接的上锥体、筒体和下锥体，其特征在于，上锥体上端连接有计量颈、液位管，液位管上设置有计量颈标尺，设置于计量颈上的控制阀，下锥体下端连接有三通阀。

三通阀的阀芯远离阀口的一端外固连有齿轮，该齿轮与一螺杆啮合传动相连，该螺杆通过安装架固定于三通阀外壁，且螺杆能够相对安装架转动，螺杆一端由步进电机驱动；步进电机动作，带动与之相连的螺杆转动，螺杆与齿轮啮合传动，齿轮随之转动，带动阀芯转动。

所述控制阀采用电动阀门，计量颈通过电动阀门与一连接软管的第一端相连，该连接软管的第二端与一玻璃管的第一端相连通，玻璃管的第二端通过游标尺连接件固定于计量颈标尺上。

优选地，所述游标尺连接件包括游标尺（副尺）、与游标尺相连的杆件，该杆件一端与游标尺相连，该杆件另一端通过卡箍或C型卡夹与玻璃管第二端相连；通过游标尺连接件，玻璃管保持竖直或与液位管平行；所述游标尺连接件的游标尺设置于计量颈标尺的主尺上、计量颈标尺的游标尺上方。

更优选地，所述卡箍与玻璃管第二端可拆卸式连接，所述C型卡夹与玻璃管第二端卡接。

优选地，液位管上设置有光电传感器。

优选地，所述玻璃管为有机玻璃管，所述玻璃管的第一端塞紧于连接软管第二端内。

优选地，所述齿轮上设置有柱形触碰挡块，所述安装架外设置有覆盖齿轮及螺杆的上盖，该上盖开设置有弧形限位卡槽，柱形触碰挡块的一端与齿轮相连，柱形触碰挡块的另一端伸出限位卡槽外，齿轮转动时，带动挡块由限位卡槽一端移动至另一端。

更优选地，所述上盖外、弧形限位卡槽上方设置有支架，该支架与上盖固连，支架上设置有与弧形限位卡槽相对应的3个接近开关：左接近开关、中间接近开关、右接近开关；齿轮转动带动挡块沿卡槽转动时，3个接近开关用于采集挡块到位信号。

优选地，所述步进电机的电机轴与螺杆的一端相连，所述电机轴与螺杆伸出安装架的一端通过联轴器相连，所述螺杆两端各通过一轴承与所述安装架转动连接；所述安装架通过紧固件与三通阀外壁相连。

优选地，所述齿轮与阀芯远离阀口的一端通过螺栓连接件相连。

优选地，所述安装架为开口朝下的匚字形结构，所述螺杆通过轴承安装于匚字形结构内，使得螺杆与齿轮形成蜗轮蜗杆传动机构。

具体地，将检定装置中标准金属量器底部三通阀进行改造，原有三通阀上设置有三通阀与一等量器连接口。在改造过程中基本原理没有变化，仍然保证三通阀的结构，在三通阀驱使动力的外部架构了步进电机结构。

在三通阀的阀芯部位加置有步进电机带动螺杆和齿轮的组合的结构，使其实现带动阀芯旋转，在内部加置接近开关，同时安装机械限位防止接近开关损坏。将原来的三通阀转动到注水固定位置停止，经过步进电机的移动到中间三项不通的位置，最后在向下注水的位置停止后返回初始状态。这样能实现了注水、停止、放水再返回停止的功能。

实际使用中，水箱水注入一等标准金属量器过程：通过控制阀门打开阀门，步进电机带动底阀开动到左侧注水状态，水位达到预定值（通常通过光电传感器检测位置），自动控制阀门回到初始状态。一等标准金属量器注入到被检量器过程:向右打开阀门注入到被检量期内，水全部注入后，2分钟自动关阀门。其操作简单、实用性强，保证在检定准确度的条件下，大幅度提高检定效率。

微调口由原来的结构改造成为微调溢流装置结构，用于实现将液位精确调整至固定位置，通过微调口出水调节阀（控制阀）、微调口溢流装置将多余的水溢流出去达到与标准液面平行来实现微调功能。可再微调后再结合图像识别系统等辅助识别手段来进一步确定液位高度是否达到要求，其操作简单、实用性强，保证检定准确度的条件下，提高检定效率40%。其使用过程：一等标准金属量器上水前，微调口控制阀门处于关闭状态，经过上水后，液位达到光电传感器位置，返回信号自动关闭上水阀门，此时液位一般高于标准液位（标定一等标准金属量器的标尺高度），后打开微调口控制阀门，使多余的水从溢流微调口自动流出，待液面达到平衡，关闭微调口控制阀门，一等标准金属量器内液位达到标准位置，实现金属量器内水达到固定体积进行检定。

如图9所示，标准金属量器的注水和检定工作过程。

1、水箱上水过程：检定标准金属量器需要水的恒温，设置两个水箱出于保持恒温水和检定使用水量大的考虑，因检定时需要一定的液位差，所以检定用水源出于上部水箱，上部水箱水用尽后，将下部水箱水抽到上部水箱，既能保证用水量又能保持水温。首先经过处理的水通过手动阀门一和电动阀门一上到上部水箱，通过手动阀门二和电动阀门二上到下部水箱，水箱水位上到一定光电传感器一、三水的高度后，通过光电感应器实现自动关闭上水电动阀一、二，完成上水过程，同时打开电动阀门三、五、六，关闭电动阀门四（防止水倒灌水泵），形成溢流装置，防止光电传感器损坏，导致水箱水满后溢出造成损失。水箱上满水后，恒温达到水温要求，开始检定。当上部水箱内水用尽时，为了保证检定使用水的温度，不能直接从水处理进水，需要将下部水箱内恒温的水抽到上部水箱继续检定，此时打开电动阀门四、六，关闭电动阀门五，启动水泵，向上抽水，同样水位达到光电传感器三的位置时，自动关闭水泵，或当下水箱水位达到光电传感器二下限时，关闭水泵防止水位过低导致水泵空转。

2、水箱水注入一等标准金属量器过程：通过控制注水阀门打开，步进电机带动底阀开动到左侧注水状态，水位达到光电传感器四位置，自动控制关闭阀门，完成注水。

3、微调过程：注水结束后，由于惯性、光电传感器响应时间、阀门动作延迟时间等的原因，水位不能达到理想的液位高度，液位一般高于实际位置，使用微调口溢流装置进行微调，控制打开微调溢流装置阀门，一定时间后液位通过溢流装置达到平衡，关闭微调阀门，液位能够达到设置位置。图像识别系统，更好的观察液位是否符合要求。

4、一等标准金属量器注入到被检量器过程:通过步进电机向右打开阀门注入到被检量器内，水全部注入后，滴定2分钟后，步进电机自动关阀门。读取被检量器液位高度，再通过温度传感器采集一等标准量器和被检量器内温度，经过温度修正后给出被检量器20℃对应的刻度值，实现检定标准金属量器一次。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.标准金属量器自动化检定装置，包括相互连接的上锥体、筒体和下锥体，其特征在于，上锥体上端连接有计量颈、液位管，液位管上设置有计量颈标尺，设置于计量颈上的控制阀，下锥体下端连接有三通阀；

三通阀的阀芯远离阀口的一端外固连有齿轮，该齿轮与一螺杆啮合传动相连，该螺杆通过安装架固定于三通阀外壁，且螺杆能够相对安装架转动，螺杆一端由步进电机驱动；

步进电机动作，带动与之相连的螺杆转动，螺杆与齿轮啮合传动，齿轮随之转动，带动阀芯转动；

所述控制阀采用电动阀门，计量颈通过电动阀门与一连接软管的第一端相连，该连接软管的第二端与一玻璃管的第一端相连通，玻璃管的第二端通过游标尺连接件固定于计量颈标尺上。

2.根据权利要求1所述的标准金属量器自动化检定装置，其特征在于：所述游标尺连接件包括游标尺、与游标尺相连的杆件，该杆件一端与游标尺相连，该杆件另一端通过卡箍或C型卡夹与玻璃管第二端相连；通过游标尺连接件，玻璃管保持竖直或与液位管平行；所述游标尺连接件的游标尺设置于计量颈标尺的主尺上、计量颈标尺的游标尺上方。

3.根据权利要求2所述的标准金属量器自动化检定装置，其特征在于：所述卡箍与玻璃管第二端可拆卸式连接，所述C型卡夹与玻璃管第二端卡接。

4.根据权利要求1所述的标准金属量器自动化检定装置，其特征在于：液位管上设置有光电传感器。

5.根据权利要求1所述的标准金属量器自动化检定装置，其特征在于：所述玻璃管为有机玻璃管，所述玻璃管的第一端塞紧于连接软管第二端内。

6.根据权利要求1所述的标准金属量器自动化检定装置，其特征在于：所述齿轮上设置有柱形触碰挡块，所述安装架外设置有覆盖齿轮及螺杆的上盖，该上盖开设置有弧形限位卡槽，柱形触碰挡块的一端与齿轮相连，柱形触碰挡块的另一端伸出限位卡槽外，齿轮转动时，带动挡块由限位卡槽一端移动至另一端。

7.根据权利要求6所述的标准金属量器自动化检定装置，其特征在于：所述上盖外、弧形限位卡槽上方设置有支架，该支架与上盖固连，支架上设置有与弧形限位卡槽相对应的3个接近开关：左接近开关、中间接近开关、右接近开关；齿轮转动带动挡块沿卡槽转动时，3个接近开关用于采集挡块到位信号。

8.根据权利要求1所述的标准金属量器自动化检定装置，其特征在于：所述步进电机的电机轴与螺杆的一端相连，所述电机轴与螺杆伸出安装架的一端通过联轴器相连，所述螺杆两端各通过一轴承与所述安装架转动连接；所述安装架通过紧固件与三通阀外壁相连。

9.根据权利要求1所述的标准金属量器自动化检定装置，其特征在于：所述齿轮与阀芯远离阀口的一端通过螺栓连接件相连。

10.根据权利要求1所述的标准金属量器自动化检定装置，其特征在于：所述安装架为开口朝下的匚字形结构，所述螺杆通过轴承安装于匚字形结构内，使得螺杆与齿轮形成蜗轮蜗杆传动机构。

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