CN114413975A - 一种压力传感器测流量的测量系统及流量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量技术领域，尤其是涉及一种压力传感器测流量的测量系统及流量测量方法，包括依次连通的活塞泵模块、阀泵连接件及单液阀模块，阀泵连接件开设有连接流道，连接流道上安装有至少两个压力传感器；本发明通过在阀泵连接件内开设的连接流道上安装压力传感器，每两个压力传感器之间存在压力关系，根据两个压力传感器测得的压力值可计算液体流量，结构简单且压力测量为静态测量，材料中的颗粒不会对检测部件产生磨损，可减少系统维护工作量。

Description

一种压力传感器测流量的测量系统及流量测量方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其是涉及一种压力传感器测流量的测量系统。

背景技术

对于涂胶应用过程中需要准确检测输出流体的流量的场合，需要安装能监测流量的比如体积流量计检测流量，比如螺杆流量计，其内部有运动部件，由液体推动运动部件转动进行检测，胶水中含有的颗粒会对流量计的精密运动部件产生磨损，导致检测失效，且胶水中的颗粒还会导致运动部件卡顿，同样会导致测量失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的流量计由液体推动运动部件转动进行检测，胶水中含有的颗粒会对流量计产生磨损导致检测失效的问题，现提供一种压力传感器测流量的测量系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种压力传感器测流量的测量系统包括依次连通的活塞泵模块、阀泵连接件及单液阀模块；

所述活塞泵模块用于将流入其内的胶水推入单液阀模块；

所述单液阀模块用于将流入其内的胶水推出进行点胶作业；

所述阀泵连接件连接所述活塞泵模块及单液阀模块，所述阀泵连接件内开设有连接流道，连接流道上安装有至少两个压力传感器；根据泊肃叶定律，液体流动的流量和管径、两端的压力存在比例关系，通过其中两个压力传感器测定的压力值可得出压力损失，从而通过计算得出流量。

上述技术方案通过在阀泵连接件内开设的连接流道上安装压力传感器，每两个压力传感器之间存在压力关系，根据两个压力传感器测得的压力值可得出压力损失，从而计算液体流量，结构简单且压力测量为静态测量，材料中的颗粒不会对检测部件产生磨损，可减少系统维护工作量。

进一步的，所述连接流道至少有三个，每个压力传感器对应安装在一个连接流道上，每两个压力传感器所在的两个连接流道之间通过若干连接流道连通，位于两个压力传感器所在的两个连接流道之间的若干连接流道中的至少一个连接流道的横截面面积小于两个压力传感器所在的两个连接流道的横截面面积；因点胶机中液体流出时，流速较慢，当连接流道采用等截面时，两端压力损失较小，受环境、设备等各因素影响计算流量时所得流量值误差较大，当采用变截面流道时，液体通过中间小截面连接流道后压力损失较为明显，通过两个压力传感器测定的压力值可得出位于中间的连接流道的压力损失，经计算可得出较为精确的流量值。

进一步的，所述活塞泵模块包括第一进液部及第二进液部，第一进液部包括第一缸体及第一活塞杆，所述第一缸体包括固定连接的第一缸体上盖与第一缸体下盖，第一缸体上盖与第一缸体下盖之间形成有第一活塞腔，第一活塞杆滑动安装在第一活塞腔内，第一活塞腔的无杆腔连接有第一气管接头，第一活塞腔的有杆腔连接有第二气管接头，第一缸体下盖连接有进胶接头，胶水从进胶接头进入，第一缸体下盖内设有与进胶接头连通的第一进液流道；

第二进液部包括第二缸体及第二活塞杆，所述第二缸体内设有第二进液流道和第二活塞腔，第二活塞杆滑动安装在第二活塞腔内，第二活塞腔的无杆腔和所述第二进液流道连通，所述第二进液流道连接所述第一进液流道以及连接流道，所述第一活塞杆的自由端伸入第一进液流道内，用于控制第一进液流道及第二进液流道的通断。

当第一气管接头通入空气，第一活塞杆两端压力P1大于压力P2，第一活塞杆向右移动直至第一活塞杆抵住第二进液流道，从而将第一进液流道及第二进液流道阻断；当第二气管接头通入空气，第一活塞杆两端压力P1小于压力P2，第一活塞杆向左移动，从而第一进液流道及第二进液流道连通。

进一步的，所述单液阀模块包括依次连接的单液活塞缸上盖、单液活塞缸下盖、单液出液座、密封块及出胶针头，单液活塞缸上盖与单液活塞缸下盖之间形成有单液活塞腔，所述单液活塞腔内滑动安装有单液活塞杆，单液活塞腔的无杆腔连接有第三气管接头，单液活塞腔的有杆腔连接有第四气管接头，所述单液出液座设有与所述连接流道连通的出液流道，所述单液活塞杆的自由端伸入出液流道内，用于控制出液流道与出胶针头的通断。

当第三气管接头通入空气，单液活塞杆两端压力P4小于压力P3，单液活塞杆向下移动至进入密封块，从而将出液流道与出胶针头阻断；当第四气管接头通入空气，单液活塞杆两端压力P4大于压力P3，第一活塞杆向上移动至单液活塞杆与密封块脱离，出液流道与出胶针头连通。

进一步的，所述活塞泵模块与阀泵连接件螺纹连接，所述单液阀模块与阀泵连接件螺纹连接。

进一步的，所述第一活塞杆的自由端为锥形，当阻断第一进液流道及第二进液流道时，锥形结构的密封性更好。

进一步的，所述单液活塞杆的自由端为锥形，当阻断出液流道与出胶针头时，锥形结构的密封性更好。

一种压力传感器测流量的测量系统的流量测量方法，包括如下步骤：

S1、分别采集两个压力传感器4的压力值，计算累计压损和总标定流量值；

S2、根据泊肃叶定律建立累计压损和总标定流量值的流量计算模型，计算出温度修正系数k_t和管路弹性修正k₁，泊肃叶定律公式如下：

（1）

（2）

其中，Q_sum为总标定流量值，k为测量次数，1≤k≤n，

为第K次标定流量值,

为压力传感器之间的压损，T为材料温度，L为管路长度，ρ为胶水密度系数，η为粘度系数，r为管路半径；

S3、实际应用时，利用流量计算模型根据某次测得压力传感器的压损、材料温度和胶水密度系数计算出某次流量Q。

本发明的有益效果：

本发明通过在阀泵连接件内开设的连接流道上安装压力传感器，每两个压力传感器所在的连接流道存在压力关系，根据两个压力传感器测得的压力值可计算液体流量，结构简单且压力测量为静态测量，材料中的颗粒不会对检测部件产生磨损，可减少系统维护工作量。

本发明通过测试数据建立流量计算模型，实际应用过程中通过测量压力传感器的压损、胶体温度和胶水密度系数可以准确计算出胶量，方法简单，准确率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明中胶水流入的示意图；

图3是本发明中胶水流出的示意图；

图4是本发明胶体温度T为25.6^oC时压力传感器的压损与流量对比图；

图5是本发明胶体温度T为26.3 ^oC时压力传感器的压损与流量对比图；

图6是本发明胶体温度T为26.2 ^oC时压力传感器的压损与流量对比图；

图中：

1、活塞泵模块；101、第一进液部；1011、第一缸体上盖；1012、第一缸体下盖；1013、第一活塞杆；1014、第一气管接头；1015、第二气管接头；1016、进胶接头；1017、第一进液流道；102、第二进液部；1021、第二缸体；1022、第二活塞杆；1023、第二进液流道；

2、单液阀模块；201、单液活塞缸上盖；202、单液活塞缸下盖；203、单液出液座；204、密封块；205、出胶针头；206、单液活塞杆；207、第三气管接头；208、第四气管接头；209、出液流道；

3、阀泵连接件；301、连接流道；

4、压力传感器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图3所示，本发明是一种压力传感器测流量的测量系统，包括依次连通的活塞泵模块1、阀泵连接件3及单液阀模块2；

所述活塞泵模块1用于将流入其内的胶水推入单液阀模块2；

所述单液阀模块2用于将流入其内的胶水推出进行点胶作业；

所述阀泵连接件3连接所述活塞泵模块1及单液阀模块2，且相互之间螺纹连接；所述阀泵连接件3内开设有连接流道301，所述连接流道301上安装有至少两个压力传感器4。

连接流道301可为一个等截面流道，通过安装在上面的至少两个压力传感器4测得的压力值得出压力损失，计算流量；连接流道301也可为变截面流道，因点胶机中液体流出时，流速较慢，当连接流道301采用等截面时，两端压力损失较小，受环境、设备等各因素影响计算流量时所得流量值误差较大，当采用变截面流道时，连接流道301至少有三个，每个压力传感器4对应安装在一个连接流道301上，每两个压力传感器4所在的两个连接流道301之间通过若干连接流道301连通，位于两个压力传感器4所在的两个连接流道301之间的若干连接流道301中的至少一个连接流道301的横截面面积小于两个压力传感器4所在的两个连接流道301的横截面面积。液体通过中间小截面连接流道301后压力损失较为明显，通过两个压力传感器4测定的压力值可得出位于中间的连接流道301的压力损失，经计算可得出较为精确的流量值。

所述活塞泵模块1包括第一进液部101及第二进液部102，第一进液部101包括第一缸体及第一活塞杆1013，所述第一缸体包括固定连接的第一缸体上盖1011与第一缸体下盖1012，第一缸体上盖1011与第一缸体下盖1012之间形成有第一活塞腔，第一活塞杆1013滑动安装在第一活塞腔内，第一活塞腔中的无杆腔连接有第一气管接头1014，第一活塞腔中的有杆腔连接有第二气管接头1015，第一缸体下盖1012连接有进胶接头1016，胶水从进胶接头1016进入，第一缸体下盖1012内设有与进胶接头1016连通的第一进液流道1017；

第二进液部102包括第二缸体1021及第二活塞杆1022，所述第二缸体1021内设有第二进液流道1023和第二活塞腔，第二活塞杆1022滑动安装在第二活塞腔内，第二活塞腔的无杆腔和所述第二进液流道1023连通，所述第二进液流道1023连接所述第一进液流道1017以及连接流道301，所述第一活塞杆1013的自由端伸入第一进液流道1017内，用于控制第一进液流道1017和第二进液流道1023之间的通断，第一活塞杆1013的自由端为锥形，当阻断第一进液流道1017及第二进液流道1023时，锥形结构的密封性更好。

当第一气管接头1014通入空气，第一活塞杆1013两端压力P1大于压力P2，第一活塞杆1013向右移动直至第一活塞杆1013抵住第二进液流道1023，从而将第一进液流道1017及第二进液流道1023阻断；当第二气管接头1015通入空气，第一活塞杆1013两端压力P1小于压力P2，第一活塞杆1013向左移动，从而第一进液流道1017及第二进液流道1023连通。

所述单液阀模块2包括依次连接的单液活塞缸上盖201、单液活塞缸下盖202、单液出液座203、密封块204及出胶针头205，单液活塞缸上盖201与单液活塞缸下盖202之间形成有单液活塞腔，所述单液活塞腔内滑动安装有单液活塞杆206，单液活塞腔的无杆腔连接有第三气管接头207，有杆腔连接有第四气管接头208，所述单液出液座203设有与所述连接流道301连通的出液流道209，所述单液活塞杆206的自由端伸入出液流道209内，用于控制出液流道209与出胶针头205的通断，单液活塞杆206的自由端为锥形，当阻断出液流道209与出胶针头205时，锥形结构的密封性更好。

当第三气管接头207通入空气，单液活塞杆206两端压力P3大于压力P4，单液活塞杆206向下移动至进入密封块204，从而将出液流道209与出胶针头205阻断；当第四气管接头208通入空气，单液活塞杆206两端压力P3小于压力P4，第一活塞杆1013向上移动至单液活塞杆206与密封块204脱离，出液流道209与出胶针头205连通。

一种压力传感器测流量的测量系统的流量测量方法，包括如下步骤：

S1、分别采集两个压力传感器4的压力值，计算累计压损和总标定流量值；

本实施例中采集两个压力传感器数据如表1：

表1：采集到的压力传感器的压力值

表1中累计压损为71.77bar，对应的总标定流量值为10.012g；

S2、根据泊肃叶定律建立累计压损和总标定流量值的流量计算模型，计算出温度修正系数k_t和管路弹性修正k₁，泊肃叶定律公式如下：

（1）

（2）

其中，Q_sum为总标定流量值，k为测量次数，1≤k≤n，

为第K次标定流量值,

为压力传感器的压损，T为材料温度，L为管路长度，ρ为胶水密度系数，η为粘度系数，r为管路半径；

本实施例中，材料温度为胶体温度设为26.20^oC，管路长度设为L=1.5m，ρ=1.25g/cm³，r=0.15m；

根据累计压损和总标定流量值结合公式（1）计算出Kv=0.139；

根据公式（2）计算得到K_t*K₁/η=0.994；

通过多次测量数据对不同温度下的流量计算模型进行验证，如图4-6所示温度T分别取25.6^oC、26.3 ^oC和26.2 ^oC时，某次压力传感器的压损与某次测量胶体流量值的变化趋势基本一致；

另外，通过多次测量数据统计对不同密度条件下流量差值变化，如表2所示，当分别取ρ=2.48g/cm³和ρ=2.58g/cm³时，监测胶体流量与称重胶体流量偏差值在（-2.5%、+1.5%）波动；称重胶体流量值指对出胶针头205输出的胶量进行称重，监测胶体流量是指通过流量计算模型计算得到的胶体流量。

表2：监测胶体流量与称重胶体流量偏差值

通过两方面测试可以看出本发明的流量计算模型准确有效。

S3、实际应用时，利用流量计算模型根据某次测得压力传感器的压损、材料温度和胶水密度系数计算出某次胶体流量Q。

工作原理：

液体流入时管路连接进胶接头1016，胶水流入，第二气管接头1015通入空气，第一活塞杆1013两端压力P1小于压力P2，第一活塞杆1013向左移动，此时第一进液流道1017与第二进液流道1023连通，液体流入时，液体水平向右流动经过压力传感器4流至单液阀模块2，第三气管接头207通入空气，单液活塞杆206两端压力P3大于压力P4，单液活塞杆206向下移动至进入密封块204将液体流入通道阻断，液体无法流出阀门，液体充满连接流道301后其余液体流入第二缸体1021内，此时连接流道301内的液体为静止状态，两个压力传感器4所测的压损为零，若两个压力传感器4之间存在压损，则表示连接流道301内液体流动，单液阀模块2的阀门出现故障。

液体流出时，第一气管接头1014通入空气，第一活塞杆1013两端压力P1大于压力P2，第一活塞杆1013向右移动直至第一活塞杆1013将第一进液流道1017与第二进液流道1023阻断，第二活塞杆1022向下运动，按照预定流量值控制第二活塞杆1022向下运动的速度，第二缸体1021内部液体水平向右流动经过压力传感器4流到单液阀模块2；第四气管接头208通入空气，单液活塞杆206两端压力P3小于压力P4，单液活塞杆206向上移动至单液活塞杆206与密封块204脱离，出液流道209与出胶针头205连通，最终液体由第二缸体1021内通过单液阀模块2流出，液体流出时，通过两个压力传感器4测得的压损计算监测流量值，将监测流量值与标定流量值进行比较，当两者偏差超过设定值时表示系统出现故障。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种压力传感器测流量的测量系统，其特征在于：包括依次连通的活塞泵模块（1）、阀泵连接件（3）及单液阀模块（2）；

所述活塞泵模块（1）用于将流入其内的胶水推入单液阀模块（2）；

所述单液阀模块（2）用于将流入其内的胶水推出进行点胶作业；

所述阀泵连接件（3）连接所述活塞泵模块（1）及单液阀模块（2），所述阀泵连接件（3）内开设有连接流道（301），连接流道（301）上安装有至少两个压力传感器（4）。

2.根据权利要求1所述的压力传感器测流量的测量系统，其特征在于：所述连接流道（301）至少有三个，每个压力传感器（4）对应安装在一个连接流道（301）上，每两个压力传感器（4）所在的两个连接流道（301）之间通过若干连接流道（301）连通，位于两个压力传感器（4）所在的两个连接流道（301）之间的若干连接流道（301）中的至少一个连接流道（301）的横截面面积小于两个压力传感器（4）所在的两个连接流道（301）的横截面面积。

3.根据权利要求1所述的压力传感器测流量的测量系统，其特征在于：所述活塞泵模块（1）包括第一进液部（101）及第二进液部（102）；

第一进液部（101）包括第一缸体及第一活塞杆（1013），所述第一缸体包括固定连接的第一缸体上盖（1011）与第一缸体下盖（1012），第一缸体上盖（1011）与第一缸体下盖（1012）之间形成有第一活塞腔，第一活塞杆（1013）滑动安装在第一活塞腔内，第一活塞腔中的无杆腔连接有第一气管接头（1014），第一活塞腔中的有杆腔连接有第二气管接头（1015），第一缸体下盖（1012）连接有进胶接头（1016），第一缸体下盖（1012）内设有与进胶接头（1016）连通的第一进液流道（1017）；

第二进液部（102）包括第二缸体（1021）及第二活塞杆（1022），所述第二缸体（1021）内设有第二进液流道（1023）和第二活塞腔，第二活塞杆（1022）滑动安装在第二活塞腔内，第二活塞腔的无杆腔和所述第二进液流道（1023）连通，所述第二进液流道（1023）连接所述第一进液流道（1017）及连接流道（301），所述第一活塞杆（1013）的自由端伸入第一进液流道（1017）内，用于控制第一进液流道（1017）与第二进液流道（1023）之间的通断。

4.根据权利要求1所述的压力传感器测流量的测量系统，其特征在于：所述单液阀模块（2）包括依次连接的单液活塞缸上盖（201）、单液活塞缸下盖（202）、单液出液座（203）、密封块（204）及出胶针头（205），单液活塞缸上盖（201）与单液活塞缸下盖（202）之间形成有单液活塞腔，所述单液活塞腔内滑动安装有单液活塞杆（206），单液活塞腔的无杆腔连接有第三气管接头（207），单液活塞腔的有杆腔连接有第四气管接头（208），所述单液出液座（203）设有与所述连接流道（301）连通的出液流道（209），所述单液活塞杆（206）的自由端伸入出液流道（209）内，用于控制出液流道（209）与出胶针头（205）之间的通断。

5.根据权利要求1所述的压力传感器测流量的测量系统，其特征在于：所述活塞泵模块（1）与阀泵连接件（3）螺纹连接，所述单液阀模块（2）与阀泵连接件（3）螺纹连接。

6.根据权利要求3所述的压力传感器测流量的测量系统，其特征在于：所述第一活塞杆（1013）的自由端为锥形。

7.根据权利要求4所述的压力传感器测流量的测量系统，其特征在于：所述单液活塞杆（206）的自由端为锥形。

8.采用权利1-7任意一项所述的压力传感器测流量的测量系统的流量测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、分别采集两个压力传感器（4）的压力值，计算累计压损和总标定流量值；

S2、根据泊肃叶定律建立累计压损和总标定流量值的流量计算模型，计算出温度修正系数k_t和管路弹性修正k₁，泊肃叶定律公式如下：

（1）

（2）

其中，Q_sum为总标定流量值，k为测量次数，1≤k≤n，

为第K次标定流量值,

为压力传感器之间的压损，T为材料温度，L为管路长度，ρ为胶水密度系数，η为粘度系数，r为管路半径；

S3、实际应用时，利用流量计算模型根据某次测得压力传感器的压损、材料温度和胶水密度系数计算出某次流量Q。

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