CN113109504A - 一种高粘度液体中的气体含量确认方法 - Google Patents
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Abstract
一种高粘度液体中的气体含量确认方法，通过压力传感器检测并记录导杆移动前后的空腔中高粘度液体的压力变化值，并且采用密度计检测并记录压力变化值时流出输出口的高粘度液体所对应的密度变化值；利用压力、密度变化值建立压力、密度函数关系模型，并生成X轴为压力、Y轴为密度y＝bx+c的函数式；采用密度变化差值计算并记录气体含量变化值，利用压力、气体含量变化值建立压力、气体含量函数关系模型，并生成X轴为压力、Y轴为气体含量的y＝bx+c的函数式；使得本发明通过将压力传感器检测导杆移动前后的空腔中高粘度液体的压力变化值作为电信号标定其中的气体含量，再结合本发明控制装置的可编程技术，从而间接检测其空腔中高粘度液体中气体的相对含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种高粘度液体中的气体含量确认方法，用于检测确认高粘度液体中的气体含量，主要用于聚氨酯、胶粘剂、热熔胶等双组分或单组分高粘度液体中的动态气体含量检测。
背景技术
现有技术高分子树脂材料中的双组分聚氨酯、胶粘剂、热熔胶等均属于高粘度液体发泡制品，主要是通过化学发泡或物理发泡的方法得到的，在原料中加入发泡剂，发生反应的同时进行发泡得到制品。但是化学发泡或物理发泡的发泡倍率有限，或者原料限定不能得到更高的发泡倍率的制品，如果能在原料里通过机械搅拌方法使气体混入高粘度液体中，再加入一定量的气体，实现化学发泡或物理发泡和机械发泡的有机结合，不仅不能影响工艺条件，还会提高发泡倍率，降低制品的成本，带来更好的效果。本发明正是基于化学发泡或物理发泡和机械发泡协同作用，探索得到性能更好的制品，这里涉及的是一种高粘度液体中的气体含量确认方法。
目前，能够控制加入到高粘度液体的气体含量的装置和方法较多，但是，如何动态检测气体含量没有更好的装置和方法。
《发泡方法及其装置》，申请号为200680004844.7的专利申请，提供向高粘度材料混入气体的方法，利用活塞在气缸内往复移动而进行吸入及排出的活塞泵将气体混入高粘度材料，没有公开检测装置和方法。
《高分子物理发泡体及其制作方法》，申请号为201810697803.5的专利申请，高分子物理发泡体由热塑性弹性体或聚烯烃材料经物理发泡而得。
《一种精确加气涂胶系统》，专利号为201611112037.9的专利，提供一种加气涂胶系统，将气体加入到聚氨酯中，但是，加气位置设计在涂胶头的搅拌装置内，距离涂胶头位置近，并在涂胶头的卸荷阀之后，更靠近涂胶嘴，因此，涂胶头结构大，混气效果不易保证。
《高粘度液体中气泡含量的低压声学测量装置及方法》，申请号为201110007284.3的专利申请，根据低压条件下端薄膜脱泡机理，以及气泡破裂的声学特性，应用声学测试手段检测高粘度液体中的气泡含量。
为了有效快捷实现高粘度液体中的气体含量的检测，十分有必要研制一种高粘度液体中的气体含量确认方法，用于检测高粘度液体中的气体含量。
发明内容
本发明公开了一种高粘度液体中的气体含量确认方法，克服现有检测装置只能采用声学测试手段检测气泡含量，不能利用压力检测的现状，利用压力传感器检测高确认粘度液体的压力变化值间接检测高粘度液体中的气体含量，主要用于聚氨酯、胶粘剂、热熔胶等双组分或单组分高粘度液体中的动态气体含量检测。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
本检测方法，首先通过压力传感器检测并记录导杆移动前后的空腔中高粘度液体的各个不同的压力变化值，同时采用密度计检测并记录各个不同的压力变化值时流出输出口的高粘度液体所对应的密度变化值；其次利用压力、密度变化值建立压力、密度函数关系模型，并由压力、密度变化值函数关系模型通过word文档自动生成X轴为压力、Y轴为密度y＝bx+c的线性一次函数式；再次采用密度变化差值计算并记录各个不同的气体含量变化值，利用压力、气体含量变化值建立压力、气体含量函数关系模型，并由压力、气体含量函数关系模型通过word文档自动生成X轴为压力、Y轴为气体含量的y＝bx+c的线性一次函数式；使得本发明通过将压力传感器检测导杆移动前后的空腔中高粘度液体的各个不同的压力变化值作为电信号标定其中的气体含量，使其气体含量通过X轴为压力、Y轴为气体含量的y＝bx+c的线性一次函数式，再结合本发明控制装置的可编程技术，从而间接检测其空腔中高粘度液体中气体的相对含量。
由于，气体百分含量＝气体物质的量分数＝体积分数；
其中：高粘度液体中的气体物质的量分数可通过加气前后的高粘度液体密度改变量与加气前高粘度液体密度(也即未加气的高粘度液体密度)比值×100％得出；
由此，可得出气体百分含量的计算公式：
本发明的有益效果是：
1.提供了一种高粘度液体中气体含量新的确认检测方法，克服了当前检测只能依靠低压声学测量方法单一的检测局面，方法简单有效，动态响应快，实施稳定可靠。
2.高粘度液体采用机械发泡混入气体，泡孔均匀一致，进一步提高发泡倍率，降低制品的成本。
3.实现了化学发泡或物理发泡和机械发泡的有机结合，不影响工艺条件，还会提高发泡倍率，降低制品的成本。
4.加入的气体为空气或惰性气体，有利于环境保护。
5.高分子树脂材料发泡不需要成核剂，工艺简单。
附图说明
图1是本发明检测气体含量的装置的结构示意图。
图2是压力、密度函数关系模型图。
图3是压力、气体含量函数关系模型图。
图中2.第一气缸，4.连接套，5.气缸杆，7.垫圈，8.密封件，9.密封套，10.主阀体，11.空腔，12.第二锥阀，13.通道A，21.通道B，22.第一锥阀，25.压力传感器，28.回胶孔，29.导杆，32.密封圈C。
具体实施方式
本发明公开了一种用于高粘度液体中气体含量的检测装置，简称检测装置，参见图1，用于检测供胶系统高粘度液体中的气体含量，主要用于聚氨酯、胶粘剂、热熔胶等双组分或单组分高粘度液体中的动态气体含量检测，在高粘度液体或者已知的含有化学发泡剂或物理发泡剂的高粘度液体中加入气体，起到辅助发泡效果，能得到更高的发泡倍率的制品，加入气体不影响加工工艺条件，降低制品的成本。
如何检测上述气体含量，一直以来没有更好的解决方法，如果加入过多或者过少的气体，制品性能必然受到影响，如何检测确认气体含量，特别是动态下检测，可以获得更好性能的制品。
本发明检测装置其结构和相互连接关系如图1所示；包括主阀体10、第一气缸2，密封套9、连接套4、第一气缸2顺序直线固定在主阀体10的上端，主阀体10竖直方向设有空腔11，水平方向上分别设有第一阀组和第二阀组；气缸杆5和过渡件A6、导杆29依次连接，穿过连接套4、密封套9和空腔11的中间孔，密封套9和气缸杆5之间设有垫圈7、多个密封件8；密封圈C32位于密封套9和主阀体10之间；
所述第一阀组包括第一锥阀22，设置在主阀体10的上侧水平孔中，和空腔11相连通的上侧水平孔设有和第一锥阀22相匹配的锥孔，上侧水平孔和通道B21相连通，所述第一阀组用来打开或关闭空腔11和通道B21之间的第一通路；
所述第二阀组包括第二锥阀12，设置在主阀体10的下侧水平孔中，和空腔11相连通的下侧水平孔设有和第二锥阀12相匹配的锥孔，下侧水平孔和通道A13、回胶孔28(图1中A103)相连通，所述第二阀组用来打开或关闭空腔11和通道A13之间的第二通路；
主阀体10上设有压力传感器25，其检测端和空腔11接触，用于检测空腔11中的高粘度液体的压力；
当第一锥阀22、第二锥阀12向右移动，打开第一阀组和第二阀组；
检测时，第一通路和第二通路是打开的，高粘度液体从通道A13(图1中A101)进入空腔11，从通道B21(图1中A102)、回胶孔28(图1中A103)中流出，图中箭头方向是液态流动方向，导杆29处于空腔11的下端，高粘度液体充满空腔11，第一锥阀22向左移动将第一通路关闭，第二锥阀12向左移动将第二通路关闭，高粘度液体只能从通道A13进入，从回胶孔28主回路流出；第一气缸2带动导杆29向上移动到上端时，空腔11的体积发生变化，增大的体积为导杆29向上移动距离部分的体积(导杆29移动部分的体积)，体积增大产生负压，即真空状态，其产生的负压力值小于一个标准大气压；
所述动态气体含量检测是指高粘度液体可以在连续输送的情况下进行，不影响主回路的输送，在本检测装置中，通道A13和回胶孔28连通是主回路通道，不论处于检测状态还是非检测状态，高粘度液体都从通道A13进入，从回胶孔28中流出形成主回路通道，即供胶工作状态下可以实现动态检测，也可以实现静态检测。
本发明检测原理是通过向固定容积的腔体空腔11内每次注入气体相对含量不同的高粘度液体，并关闭输入口13、输出口21后，通过气缸2向上拉动腔体空腔内的导杆29使腔内产生负压值。当腔内的导杆29每次移动的距离相等时，每次通过压力传感器25检测到的负压值越小(数值趋向于-1)、其高粘度液体中的气体含量越少，负压值越大(趋向正压)、其高粘度液体中的气体含量越多。由于导杆29向上移动，则此时空腔11内液体压力减小，压力传感器25检测导杆29移动前后的空腔11内部压力变化；随着空腔11中高粘度液体的压力逐渐变小的同时、高粘度液体的密度逐渐变大；反之，则随着空腔11中高粘度液体的压力逐渐变大的同时、高粘度液体的密度逐渐变小。然而，由于液体的不可压缩性，当改变液体中的气体含量时，气体在液体中的含量的大小与检测到的负压值之间存在线性函数关系，本发明正是利用这种线性函数关系判断检测高粘度液体中气体的相对含量。
本发明通过压力传感器25检测并记录导杆29移动前后的空腔11中高粘度液体的各个不同的压力变化值，同时采用密度计检测并记录各个不同的压力变化值时流出输出口21(及外连接喷胶头)的高粘度液体所对应的密度变化值，利用压力、密度变化值建立压力、密度函数关系模型，并由压力、密度变化值函数关系模型通过word文档自动生成X轴为压力、Y轴为密度y＝bx+c的线性一次函数式；采用密度变化差值计算并记录各个不同的气体含量变化值，利用压力、气体含量变化值建立压力、气体含量函数关系模型，并由压力、气体含量函数关系模型通过word文档自动生成X轴为压力、Y轴为气体含量的函数式y＝bx+c的线性一次函数式；使其本发明通过将压力传感器25检测导杆29移动前后的空腔11中高粘度液体的各个不同的压力变化值作为电信号标定其中的气体含量，使其气体含量通过X轴为压力、Y轴为气体含量的y＝bx+c的线性一次函数式，再结合本发明控制装置的可编程技术，从而间接检测其空腔11中高粘度液体中气体的相对含量。
具体实施方法如下：
1、建立压力、密度函数关系模型确定压力、密度y＝bx+c的线性一次函数式
①由上述检测理论分析可知：当腔内的导杆每次移动的距离相等时，每次通过压力传感器25检测到的负压值越小、其数值趋向于-1。由此，首先本发明通过压力传感器25检测未加气时、其数值趋向于-1的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p1＝-0.91bar，检测其发泡效果为不合格，其压力值为-0.91bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值算数平均值记录为ρ1＝1.16g/cm3。另外每次检测密度时大气压对高粘度液体的影响忽略不计。并且将ρ1＝1.16g/cm3作为建立压力、密度函数关系模型的极限值，同时将ρ1＝1.16g/cm3作为计算间接检测气体含量的基准数值。
②由上述检测理论分析可知：当腔内的导杆每次移动的距离相等时，每次通过压力传感器25检测到的负压值越大、其数值趋向正压。由此，本发明通过压力传感器25检测加气时、其数值趋向于正压的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p2＝0.07bar，检测其发泡效果为合格，其压力值为0.07bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值算数平均值记录为ρ2＝1.001g/cm3。并且将ρ2＝1.001g/cm3作为建立压力、密度函数关系模型的极限值。
③本发明通过压力传感器25检测加气时、其数值趋向于-1的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p3＝-0.13bar，检测其发泡效果为合格，其压力值为-0.13bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值算数平均值记录为ρ3＝1.042g/cm3。
④本发明通过压力传感器25检测加气时、其数值趋向于-1的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p4＝-0.23bar，检测其发泡效果为合格，其压力值为-0.23bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值算数平均值记录为ρ4＝1.059g/cm3。
⑤本发明通过压力传感器25检测加气搅拌时、其数值趋向于-1的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p5＝-0.26bar，检测其发泡效果为合格，其压力值为-0.26bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值算数平均值记录为ρ5＝1.059g/cm3。
⑥本发明通过压力传感器25检测加气搅拌时、其数值趋向于-1的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p6＝-0.29bar，检测其发泡效果为合格，其压力值为-0.29bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值算数平均值记录为ρ6＝1.067g/cm3。
⑦本发明通过压力传感器25检测加气时、其数值趋向于-1的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p7＝-0.33bar，检测其发泡效果为合格，其压力值为-0.33bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值算数平均值记录为ρ7＝1.102g/cm3。
⑧本发明通过压力传感器25检测加气时、其数值趋向于-1的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p8＝-0.45bar，检测其发泡效果为合格，其压力值为-0.45bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值算数平均值记录为ρ8＝1.103g/cm3。
⑨本发明通过压力传感器25检测加气时、其数值趋向于-1的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p9＝-0.71bar，检测其发泡效果为不合格，其压力值为-0.71bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值记录为ρ9＝1.150g/cm3。
⑩本发明通过压力传感器25检测加气时、其数值趋向于-1的空腔内部高粘度液体的实时压力值，记录其压力值为p10＝-0.76bar，检测其发泡效果为不合格，其压力值为-0.76bar时流出喷胶头的高粘度液体、通过密度计检测所对应的密度值算数平均值记录为ρ10＝1.156g/cm3。
表1压力、密度变化值表
2、建立压力、气体含量函数关系模型确定压力、气体含量y＝bx+c的线性一次函数式
①由上述检测理论分析可知：随着空腔中高粘度液体的压力逐渐变小的同时、高粘度液体的密度逐渐变大；反之，则随着空腔中高粘度液体的压力逐渐变大的同时、高粘度液体的密度逐渐变小。
当腔内的导杆每次移动的距离相等时，每次通过压力传感器25检测到的负压值越小(数值趋向于-1)高粘度液体中的气体含量越少，负压值越大(趋向正压)高粘度液体中的气体含量越多。
由此，空腔中高粘度液体的压力逐渐变小的同时、高粘度液体的密度逐渐变大，高粘度液体中的气体含量越少；反之，则随着空腔中高粘度液体的压力逐渐变大的同时、高粘度液体的密度逐渐变小，高粘度液体中的气体含量越多。
由于液体的不可压缩性，当改变液体中的气体含量时，气体在液体中的含量的大小与检测到的负压值之间存在线性函数关系，本发明检测方法正是利用这种线性函数关系判断检测高粘度液体中气体的相对含量。
由于，气体百分含量＝气体物质的量分数＝体积分数；
其中：高粘度液体中的气体物质的量分数可通过加气前后的高粘度液体密度改变量与加气前高粘度液体密度(也即未加气的高粘度液体密度)比值×100％得出；由此，可得出气体百分含量的计算公式：
由于高粘度液体密度改变量等同于加气前后的高粘度液体密度减少额，加气前高粘度液体密度，已由上述1.①检测得出：
压力值为p1＝-0.91bar，密度值为ρ1＝1.16g/cm3，并将ρ1＝1.16g/cm3设为基准数值；
因此，该压力值p1＝-0.91bar由于未加气，高粘度液体密度改变量为0；
压力值p1时的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝0/1.16×100％＝0；
其压力值为p1＝-0.91bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量1值为0。
并且将气体含量为0作为建立压力、气体含量函数关系模型的极限值。
②、由上述2.①分析可知：压力值为p2＝0.07bar，所对应的密度值记录为ρ2＝1.001g/cm3的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝(ρ1-ρ2)/ρ1×100％＝(1.16-1.001)/1.16×100％＝13.7％；
其压力值为p2＝0.07bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量2值为13.7％。
并且将气体含量为13.7％作为建立压力、气体含量函数关系模型的极限值。
③、由上述2.①分析可知：压力值为p3＝-0.13bar，所对应的密度值记录为ρ3＝1.042g/cm3的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝(ρ1-ρ3)/ρ1×100％＝(1.16-1.042)/1.16×100％＝10.1％；
其压力值为p3＝-0.13bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量3值为10.1％。
④、由上述2.①分析可知：压力值为p4＝-0.23bar，所对应的密度值记录为ρ4＝1.059g/cm3的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝(ρ1-ρ4)/ρ1×100％＝(1.16-1.059)/1.16×100％＝8.7％；
其压力值为p4＝-0.23bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量4值为8.7％。
⑤、由上述2.①分析可知：压力值为p5＝-0.26bar，所对应的密度值记录为ρ5＝1.059g/cm3的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝(ρ1-ρ5)/ρ1×100％＝(1.16-1.059)/1.16×100％＝8.7％；
其压力值为p4＝-0.23bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量5值为8.7％。
⑥、由上述2.①分析可知：压力值为p6＝-0.29bar，所对应的密度值记录为ρ6＝1.067g/cm3的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝(ρ1-ρ6)/ρ1×100％＝(1.16-1.067)/1.16×100％＝8.0％；
其压力值为p6＝-0.29bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量6值为8.0％。
⑦、由上述2.①分析可知：压力值为p7＝-0.33bar，所对应的密度值记录为ρ7＝1.102g/cm3的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝(ρ1-ρ7)/ρ1×100％＝(1.16-1.102)/1.16×100％＝5.0％；
其压力值为p7＝-0.33bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量7值为5.0％。
⑧、由上述2.①分析可知：压力值为p8＝-0.45bar，所对应的密度值记录为ρ8＝1.103g/cm3的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝(ρ1-ρ8)/ρ1×100％＝(1.16-1.103)/1.16×100％＝4.9％；
其压力值为p7＝-0.33bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量8值为4.9％。
⑨、由上述2.①分析可知：压力值为p9＝-0.71bar，所对应的密度值记录为ρ9＝1.150g/cm3的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝(ρ1-ρ9)/ρ1×100％＝(1.16-1.150)/1.16×100％＝0.9％；
其压力值为p9＝-0.71bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量9值为0.86％。
⑩、由上述2.①分析可知：压力值为p10＝-0.76bar，所对应的密度值记录为ρ10＝1.156g/cm3的气体含量＝高粘度液体密度改变量/加气前高粘度液体密度×100％＝(ρ1-ρ10)/ρ1×100％＝(1.16-1.156)/1.16×100％＝0.3％；
其压力值为p10＝-0.76bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量10值为0.34％。
其压力值为p7＝-0.33bar时，记录腔内部高粘度液体的气体含量11值为0.09％。
表2压力、气体含量变化值表
3、压力、气体含量函数关系模型分析及取值合理范围确定
依据表2压力、气体含量变化值表的发泡效果和图3压力、气体含量函数关系模型图图形、函数表达式y＝14.714x+11.899可得出检测时的压力、气体含量取值范围为：
压力：-0.45bar～-0.1bar
高粘度液体的气体含量：5％～10％；
再结合本发明控制装置的可编程技术，可由本发明压力传感器25检测导杆移动前后的空腔内部高粘度液体的压力变化，从而间接检测其空腔中高粘度液体中气体的相对含量。
上述实施方式描述是为了便于技术领域技术人员能理解本发明。本领域的技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性劳动。因此，本发明不限于上述具体实施例，凡是本领域技术人员根据本发明的技术启示而得到的等同变换或者是等效替换的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高粘度液体中的气体含量确认方法，用于检测高粘度液体中的动态气体含量，本确认方法，首先通过压力传感器检测并记录导杆移动前后的空腔中高粘度液体的各个不同的压力变化值，其特征在于：同时采用密度计检测并记录各个不同的压力变化值时流出输出口的高粘度液体所对应的密度变化值；
其次利用压力、密度变化值建立压力、密度函数关系模型，并由压力、密度变化值函数关系模型生成X轴为压力、Y轴为密度y＝bx+c的线性一次函数式；
再次采用密度变化差值计算并记录各个不同的气体含量变化值，利用压力、气体含量变化值建立压力、气体含量函数关系模型，并由压力、气体含量函数关系模型生成X轴为压力、Y轴为气体含量的y＝bx+c的线性一次函数式；
使得本发明通过将压力传感器检测导杆移动前后的空腔中高粘度液体的各个不同的压力变化值作为电信号标定其中的气体含量，使其气体含量通过X轴为压力、Y轴为气体含量的y＝bx+c的线性一次函数式，从而间接检测其空腔中高粘度液体中气体的相对含量。
2.根据权利要求1所述的一种高粘度液体中的气体含量确认方法，其特征在于：本确认方法，高粘度液体中的气体物质的量分数可通过加气前后的高粘度液体密度改变量与加气前高粘度液体密度比值×100％得出。
3.根据权利要求1所述的一种高粘度液体中的气体含量确认方法，其特征在于：本确认方法，高粘度液体中气体百分含量的计算公式：
4.根据权利要求1所述的一种高粘度液体中的气体含量确认方法，其特征在于：本确认方法，检测时的压力、气体含量取值合理范围确定为：
压力：-0.45bar～-0.1bar；
高粘度液体的气体含量：5％～10％。
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