CN113720404A - 无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法及装置,包括不锈钢导管、陶瓷导管、第一采压管、第二采压管、插入式正端压力检测器、插入式负端压力检测器和储液增压罐。本发明通过测量高粘度胶体的内摩擦和沿途损失产生的压差,结合理论压力损失经验公式,来实现对管内的流量测量,再利用出液口处储液增压罐补偿和反馈控制两个压力检测点的实测压差与理论压力损失的差值在一个经验公式误差较小的范围内,以保证流量快速测量和输出精准,从而保证胶体流量的均匀稳定。本发明能减少内壁磨损和节流阀带来的压力损失以及节流阀磨损的问题,特别适用于输送高粘度胶体,解决了高粘度胶体带来的磨损问题,延长了装置的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及流量测量装置,具体涉及无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法及装置。
背景技术
近年来随着电子产业的发展,人们更加注重产品的稳定性,为了保护电子产品免受环境侵蚀从而延长电子产品寿命,对电子器件的稳定性、散热性、抗震性、防水性提出了更加严苛的要求。对于提高电子器件的稳定性、散热性、抗震性、防水性,一般采用硅胶或者其他胶体对空隙填充以提高电子产品的上述特性,因而对于相关胶体有了更大的需求。但具有较好的上述特性的胶体基本都是高粘度的胶体,而且高粘度胶体一般具有一定的腐蚀性,对于常用的导热胶来说其不仅粘度高而且含有高硬度的氧化铝颗粒,极其容易磨损管壁和流量计,一般一个月左右流量计就因为误差过大或者直接损坏而需要更换,这对于大批量的电子产品加工无疑是一比不菲的开销。
电子器件的用胶无论是保护胶、万能胶、导热胶还是其他胶,基本上都采用了高粘度的胶体,一般的流量计如齿轮式流量计、容积式流量计,其测量部件或运动部件都与胶体直接接触,在遇到高硬度的颗粒如氧化铝,流量计的使用寿命大大缩减,无疑极大增加了成本,结合实际成本、效率和精度,压差式流量计成为了最优选择,但一般的压差式流量计因为采用了各种节流装置来改变流速产生压差,即使为压差式流量计的探头涂上特制的涂层,直接与高粘度胶体接触的节流阀的磨损和节流阀产生的较大的压力损失是压差式流量计始终无法克服的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法及装置,通过高粘度胶体的内摩擦和沿途损耗来实现压差式测量与控制流量。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
本发明无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法,包括以下步骤:
将不锈钢导管前端的螺纹孔与第一采压管的外螺纹连接,不锈钢导管后端的螺纹孔与第二采压管的外螺纹连接;插入式正端压力检测器的外螺纹与第一采压管内壁的内螺纹连接,且插入式正端压力检测器的探头置于陶瓷导管前端的通孔内;插入式负端压力检测器的外螺纹与第二采压管内壁的内螺纹连接,且插入式负端压力检测器的探头置于陶瓷导管后端的通孔内;在陶瓷导管的出液口处固定储液增压罐;插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器的信号输出端均与控制及显示单元连接,储液增压罐的调节阀控制端与控制及显示单元连接;然后,将柱塞泵的出液口与固定套置在不锈钢导管内的陶瓷导管进液口连通,且柱塞泵与控制及显示单元连接;设定工作状态理论流量Vt的具体值,代入经验公式求得陶瓷导管的进液口到出液口之间的理论压力损失Pt;其中,μ为胶体的粘度,L1为陶瓷导管的长度,D为陶瓷导管的内径,L2为插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器所在压力检测点之间的距离,K为胶体的特性修正系数,K=Aμ,A为与胶体粘度有关的常数,在0.006-0.007之间取值。接着,将理论压力损失Pt和理论流量Vt输入控制及显示单元,启动柱塞泵,柱塞泵将胶体注入陶瓷导管,胶体在陶瓷导管内流动,控制及显示单元接收插入式正端压力检测器采集的压力P1和插入式负端压力检测器采集的压力P2,并计算出实测压差s为插入式正端压力检测器或插入式负端压力检测器的探头截面积;若△P与插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器所在的两个压力检测点之间的理论压力损失的差值超出预设范围,则控制及显示单元控制储液增压罐的调节阀开口大小,并重新根据插入式正端压力检测器采集的压力P1和插入式负端压力检测器采集的压力P2计算实测压差△P,直到储液增压罐的调节阀开口能满足△P与的差值在预设范围内,然后计算出实际流量
优选地,各种粘度胶体的特性修正系数K满足表1所列范围。
表1
粘度cps | 特性修正系数K |
3000-5000 | 18.63-31.47 |
5000-15000 | 31.47-94.42 |
15000-35000 | 94.42-220.3 |
35000-80000 | 220.3-497.3 |
80000-200000 | 497.3-1223 |
200000-400000 | 1223-2518 |
400000-800000 | 2518-5024 |
优选地,所述不锈钢导管前端和后端的螺纹孔均设有沿周向均布的多个,陶瓷导管前端的通孔与不锈钢导管前端的螺纹孔数量和位置一一对应,陶瓷导管后端的通孔与不锈钢导管后端的螺纹孔数量和位置一一对应,每一组前端的螺纹孔和通孔处均安装一个插入式正端压力检测器,每一组后端的螺纹孔和通孔处均安装一个插入式负端压力检测器。
优选地,启动柱塞泵前,先对插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器进行调零校准。
优选地,所述插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器的探头上设有涂层。
优选地,所述陶瓷导管的内壁做抛光处理。
本发明无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制装置,包括不锈钢导管、陶瓷导管、第一采压管、第二采压管、插入式正端压力检测器、插入式负端压力检测器和储液增压罐;所述的陶瓷导管固定套置在不锈钢导管内;所述不锈钢导管的侧壁两端均开设有螺纹孔,第一采压管的外螺纹与不锈钢导管前端的螺纹孔连接,第二采压管的外螺纹与不锈钢导管后端的螺纹孔连接;所述陶瓷导管的侧壁两端与不锈钢导管的两个螺纹孔对齐位置处均开设有通孔;所述插入式正端压力检测器的外螺纹与第一采压管内壁的内螺纹连接,且插入式正端压力检测器的探头置于陶瓷导管前端的通孔内;所述插入式负端压力检测器的外螺纹与第二采压管内壁的内螺纹连接,且插入式负端压力检测器的探头置于陶瓷导管后端的通孔内;所述的第一采压管与插入式正端压力检测器之间设有密封圈,第二采压管与插入式负端压力检测器之间设有密封圈;所述陶瓷导管的出液口处固定有储液增压罐。所述的插入式正端压力检测器、插入式负端压力检测器的信号输出端均与控制及显示单元连接,储液增压罐的调节阀由控制及显示单元控制。
优选地,所述不锈钢导管的后端端面固定有连接块,连接块的中心孔与陶瓷导管的出液口连通,且连接块的中心孔孔壁开设有安置孔,所述的储液增压罐固定在安置孔内。
优选地,所述的控制及显示单元包括正压力监测器接口、负压力监测器接口、底座、电路主板、芯片、散热片、显示器、信号线接口和按键矩阵电路;所述的电路主板固定在底座上,所述芯片与电路主板连接,且芯片上设有散热片;所述的正压力监测器接口、负压力监测器接口、信号线接口和按键矩阵电路均与电路主板连接;所述的按键矩阵电路设有档位调整按键;所述插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器的信号输出端分别接正压力监测器接口和负压力监测器接口;所述储液增压罐的调节阀和显示器均与信号线接口连接。
更优选地,所述的控制及显示单元还包括保护外壳;所述的保护外壳开设有安装正压力监测器接口、负压力监测器接口、信号线接口、按键矩阵电路和显示器的槽口以及若干散热缝隙。
本发明具有的有益效果:
1、本发明通过研究得到适用于输送高粘度胶体的管道进液口到出液口之间的理论压力损失经验公式,进而根据理论压力损失计算得到的流量值符合业内的误差标准,可以在经验公式精度较高的范围内给不同的工作流量需求设置不同的工作档位,即根据不同的流量需求如点射和连续喷射等选择不同的工作档位,每个档位都设定好供给压力大小和对应的理论流量大小,同时采用在出液口处补偿和反馈控制的方式控制两个压力检测点的实测压差与理论压力损失的差值在一个经验公式误差较小的范围内,以保证流量测量和输出的精准。
2、本发明对流量测量的精确输出只需在管道的两个压力检测点采用压力检测器检测压力,相比使用压差式流量计,避免了因压差式流量计内存在节流阀压力损失和摩擦损耗导致测量精度急剧下降需要频繁更换的问题,也可以减小管壁的摩擦损坏,特别适用于输送高粘度胶体,解决了高粘度胶体带来的磨损问题,延长了装置的使用寿命。压力检测器的探头可以根据被测胶体的性质选择特制的涂层以保护探头,管道可以做成外部不锈钢导管内嵌陶瓷导管的结构,陶瓷导管内壁可以做抛光处理,进一步减小压力检测器的探头以及管壁的摩擦损坏。其中,管道的两个压力检测点应尽量靠近管道的进液口和出液口,如此能进一步以减少误差。
3、本发明的管道可以采用不同设计方案,比如在两个压力检测点处均设置多处检测位(每个检测位设置一个压力检测器)或者改变压力检测点位置;采压管与管道可拆卸连接,便于压力检测器的密封安装;这些措施都能使得测量结果更加准确。
4、本发明采用特别设计的控制及显示单元以降低功耗和简化操作,采用按键矩阵电路实现更好的人机交互和控制,可以实现对供给压力、档位的选择等参数的人为设定以更好的达到使用要求,芯片上安装有散热片以及保护外壳上开设有散热缝隙,使得芯片处于稳定的工作状态,提高对工作环境的适应性。
附图说明
图1是本发明无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制装置的结构剖视图。
图2是本发明中控制及显示单元的结构立体图。
图3是本发明中控制及显示单元的侧视图。
图4是本发明中控制及显示单元的保护外壳结构立体图。
图5是本发明中柱塞泵的结构示意图。
图6是本发明无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示,无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制装置,包括不锈钢导管1、陶瓷导管2、第一采压管3、第二采压管4、插入式正端压力检测器8、插入式负端压力检测器9和储液增压罐7;陶瓷导管2固定套置在不锈钢导管1内,用于通过高粘度胶体;陶瓷导管和不锈钢导管之间可以填充填充物。不锈钢导管1的侧壁两端均开设有螺纹孔,第一采压管3的外螺纹与不锈钢导管1前端的螺纹孔连接,第二采压管4的外螺纹与不锈钢导管1后端的螺纹孔连接;陶瓷导管2的侧壁两端与不锈钢导管1的两个螺纹孔对齐位置处均开设有通孔(前端的通孔标记为21,后端的通孔标记为22);插入式正端压力检测器8的外螺纹与第一采压管3内壁的内螺纹连接,且插入式正端压力检测器8的探头置于陶瓷导管2前端的通孔内;插入式负端压力检测器9的外螺纹与第二采压管4内壁的内螺纹连接,且插入式负端压力检测器9的探头置于陶瓷导管2后端的通孔内;第一采压管3与插入式正端压力检测器8之间设有密封圈,第二采压管4与插入式负端压力检测器9之间设有密封圈(第一采压管3上的密封圈标记为31,第二采压管4上的密封圈标记为41);陶瓷导管2的出液口处固定有储液增压罐7。插入式正端压力检测器8、插入式负端压力检测器9的信号输出端均与控制及显示单元5连接,储液增压罐7的调节阀由控制及显示单元5控制;控制及显示单元5可根据实际需要选择安装位置。
作为一个优选实施例,如图1所示,不锈钢导管1的后端端面固定有连接块,连接块的中心孔与陶瓷导管2的出液口连通,且连接块的中心孔孔壁开设有安置孔,储液增压罐7固定在安置孔内。
作为一个优选实施例,如图2和图3所示,控制及显示单元5包括正压力监测器接口51、负压力监测器接口52、底座53、电路主板54、芯片55、散热片56、显示器57、信号线接口58和按键矩阵电路59;电路主板54固定在底座53上,芯片55与电路主板54连接,且芯片55上设有散热片56;正压力监测器接口51、负压力监测器接口52、信号线接口58和按键矩阵电路59均与电路主板54连接;按键矩阵电路59设有档位调整按键;插入式正端压力检测器8和插入式负端压力检测器9的信号输出端分别接正压力监测器接口51和负压力监测器接口52;储液增压罐7的调节阀和显示器57均与信号线接口58连接。
作为一个更优选实施例,如图4所示,控制及显示单元5还包括保护外壳;保护外壳开设有安装正压力监测器接口51、负压力监测器接口52、信号线接口58、按键矩阵电路59和显示器57的槽口以及若干散热缝隙。
如图1、5和6所示,该无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制装置的流量测量及控制方法,包括以下步骤:
将柱塞泵6的出液口(柱塞泵6的进液口连接有进液管61)与陶瓷导管2的进液口连通,且柱塞泵6与控制及显示单元5连接(陶瓷导管2的出液口接输送管道的进液口即可以准确的设定流量向输送管道输送高粘度胶体)。设定工作状态理论流量Vt的具体值,代入经验公式求得陶瓷导管2的进液口到出液口之间的理论压力损失Pt;其中,μ为胶体的粘度,L1为陶瓷导管2的长度,D为陶瓷导管2的内径,L2为插入式正端压力检测器8和插入式负端压力检测器9所在压力检测点之间的距离,K为胶体的特性修正系数,K=Aμ,A为与胶体粘度有关的常数,在0.006-0.007之间取值。将理论压力损失Pt和理论流量Vt输入控制及显示单元,启动柱塞泵6,柱塞泵6将胶体注入陶瓷导管2;随着胶体在陶瓷导管2内流动,由于胶体高粘度状态下有比较大的内摩擦损失和沿途损失,所以在插入式正端压力检测器8和插入式负端压力检测器9所在两个压力检测点对陶瓷导管2管壁的压强不同;控制及显示单元接收插入式正端压力检测器8采集的压力P1和插入式负端压力检测器9采集的压力P2,并计算出实测压差s为插入式正端压力检测器或插入式负端压力检测器的探头截面积;若△P与插入式正端压力检测器8和插入式负端压力检测器9所在的两个压力检测点之间的理论压力损失的差值超出预设范围,则控制及显示单元5控制储液增压罐7的调节阀开口大小,并重新根据插入式正端压力检测器8采集的压力P1和插入式负端压力检测器9采集的压力P2计算实测压差△P,直到储液增压罐7的调节阀开口能满足△P与的差值在预设范围内,然后计算出实际流量(且通过显示器57能显示实际流量Vq);如此可以减少因压力差过大导致经验公式的理论计算误差偏大最终导致实测流量Vq的累计误差偏大;其中,由于均匀胶体匀速流动情况下,压力损失也是均匀的,因此,根据Pt与插入式正端压力检测器8和插入式负端压力检测器9所在的两个压力检测点之间的理论压力损失比值等于L1与L2的比值,可以求得插入式正端压力检测器8和插入式负端压力检测器9所在的两个压力检测点之间的理论压力损失
作为一个优选实施例,各种粘度胶体的特性修正系数K还需满足表1所列范围。
表1
粘度cps | 特性修正系数K |
3000-5000 | 18.63-31.47 |
5000-15000 | 31.47-94.42 |
15000-35000 | 94.42-220.3 |
35000-80000 | 220.3-497.3 |
80000-200000 | 497.3-1223 |
200000-400000 | 1223-2518 |
400000-800000 | 2518-5024 |
Claims (10)
1.无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
将不锈钢导管前端的螺纹孔与第一采压管的外螺纹连接,不锈钢导管后端的螺纹孔与第二采压管的外螺纹连接;插入式正端压力检测器的外螺纹与第一采压管内壁的内螺纹连接,且插入式正端压力检测器的探头置于陶瓷导管前端的通孔内;插入式负端压力检测器的外螺纹与第二采压管内壁的内螺纹连接,且插入式负端压力检测器的探头置于陶瓷导管后端的通孔内;在陶瓷导管的出液口处固定储液增压罐;插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器的信号输出端均与控制及显示单元连接,储液增压罐的调节阀控制端与控制及显示单元连接;然后,将柱塞泵的出液口与固定套置在不锈钢导管内的陶瓷导管进液口连通,且柱塞泵与控制及显示单元连接;设定工作状态理论流量Vt的具体值,代入经验公式求得陶瓷导管的进液口到出液口之间的理论压力损失Pt;其中,μ为胶体的粘度,L1为陶瓷导管的长度,D为陶瓷导管的内径,L2为插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器所在压力检测点之间的距离,K为胶体的特性修正系数,K=Aμ,A为与胶体粘度有关的常数,在0.006-0.007之间取值;接着,将理论压力损失Pt和理论流量Vt输入控制及显示单元,启动柱塞泵,柱塞泵将胶体注入陶瓷导管,胶体在陶瓷导管内流动,控制及显示单元接收插入式正端压力检测器采集的压力P1和插入式负端压力检测器采集的压力P2,并计算出实测压差s为插入式正端压力检测器或插入式负端压力检测器的探头截面积;若△P与插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器所在的两个压力检测点之间的理论压力损失的差值超出预设范围,则控制及显示单元控制储液增压罐的调节阀开口大小,并重新根据插入式正端压力检测器采集的压力P1和插入式负端压力检测器采集的压力P2计算实测压差△P,直到储液增压罐的调节阀开口能满足△P与的差值在预设范围内,然后计算出实际流量
2.根据权利要求1所述无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法,其特征在于:各种粘度胶体的特性修正系数K满足表1所列范围:
表1
。
3.根据权利要求1所述无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法,其特征在于:所述不锈钢导管前端和后端的螺纹孔均设有沿周向均布的多个,陶瓷导管前端的通孔与不锈钢导管前端的螺纹孔数量和位置一一对应,陶瓷导管后端的通孔与不锈钢导管后端的螺纹孔数量和位置一一对应,每一组前端的螺纹孔和通孔处均安装一个插入式正端压力检测器,每一组后端的螺纹孔和通孔处均安装一个插入式负端压力检测器。
4.根据权利要求1、2或3所述无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法,其特征在于:启动柱塞泵前,先对插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器进行调零校准。
5.根据权利要求4所述无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法,其特征在于:所述插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器的探头上设有涂层。
6.根据权利要求4所述无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制方法,其特征在于:所述陶瓷导管的内壁做抛光处理。
7.无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制装置,包括不锈钢导管,其特征在于:还包括陶瓷导管、第一采压管、第二采压管、插入式正端压力检测器、插入式负端压力检测器和储液增压罐;所述的陶瓷导管固定套置在不锈钢导管内;所述不锈钢导管的侧壁两端均开设有螺纹孔,第一采压管的外螺纹与不锈钢导管前端的螺纹孔连接,第二采压管的外螺纹与不锈钢导管后端的螺纹孔连接;所述陶瓷导管的侧壁两端与不锈钢导管的两个螺纹孔对齐位置处均开设有通孔;所述插入式正端压力检测器的外螺纹与第一采压管内壁的内螺纹连接,且插入式正端压力检测器的探头置于陶瓷导管前端的通孔内;所述插入式负端压力检测器的外螺纹与第二采压管内壁的内螺纹连接,且插入式负端压力检测器的探头置于陶瓷导管后端的通孔内;所述的第一采压管与插入式正端压力检测器之间设有密封圈,第二采压管与插入式负端压力检测器之间设有密封圈;所述陶瓷导管的出液口处固定有储液增压罐;所述的插入式正端压力检测器、插入式负端压力检测器的信号输出端均与控制及显示单元连接,储液增压罐的调节阀由控制及显示单元控制。
8.根据权利要求7所述无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制装置,其特征在于:所述不锈钢导管的后端端面固定有连接块,连接块的中心孔与陶瓷导管的出液口连通,且连接块的中心孔孔壁开设有安置孔,所述的储液增压罐固定在安置孔内。
9.根据权利要求7所述无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制装置,其特征在于:所述的控制及显示单元包括正压力监测器接口、负压力监测器接口、底座、电路主板、芯片、散热片、显示器、信号线接口和按键矩阵电路;所述的电路主板固定在底座上,所述芯片与电路主板连接,且芯片上设有散热片;所述的正压力监测器接口、负压力监测器接口、信号线接口和按键矩阵电路均与电路主板连接;所述的按键矩阵电路设有档位调整按键;所述插入式正端压力检测器和插入式负端压力检测器的信号输出端分别接正压力监测器接口和负压力监测器接口;所述储液增压罐的调节阀和显示器均与信号线接口连接。
10.根据权利要求9所述无节流阀的高粘度胶体流量测量与反馈控制装置,其特征在于:所述的控制及显示单元还包括保护外壳;所述的保护外壳开设有安装正压力监测器接口、负压力监测器接口、信号线接口、按键矩阵电路和显示器的槽口以及若干散热缝隙。
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