CN115031412B - 自动控温加水装置和量热仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动控温加水装置和量热仪，涉及量热仪技术领域。自动控温加水装置包括水箱、电磁阀、液位开关组件、加热单元和温控开关，电磁阀的进水口连接到自来水路，电磁阀的出水口连接到水箱；液位开关组件安装在水箱内，液位开关组件与电磁阀的控制端电连接，在水箱内的水位低于预设水位的情况下，液位开关组件控制电磁阀导通、对水箱补水；加热单元安装在水箱内；温控开关与加热单元电连接，在水箱内的水温低于预设水温的情况下，温控开关控制加热单元加热水箱中的水。自动控温加水装置能够避免因外界气温骤降导致水箱中水温过低，致使量热仪检测结果偏高，又可避免因水箱水位过低导致量热仪停止分析，同时还解决了人工加水麻烦的问题。

Description

自动控温加水装置和量热仪

技术领域

本发明涉及量热仪技术领域，具体而言，涉及一种自动控温加水装置和量热仪。

背景技术

现有的量热仪为人工加水，一旦水箱中液位低于60％，量热仪就会停止检测，需要人工查看量热仪水箱液位，并人工进行加水。且现有的量热仪只能加入自来水管中的水，自来水的水温极易受到环境影响，不具备控温能力。

在正常情况下，量热仪每三天加一次水，需要人工加水，加水频次高。加水过程中水容易撒漏出来，溅湿周围的电器设备，存在触电安全隐患，且加水位置空间狭窄、加水口位置较高，人工加水极不方便。一旦出现水管异常漏水，现场操作人员未及时加水，则量热仪会停止工作，影响现场量热仪运行。

此外，现有的量热仪不具备自动加热功能，只有制冷功能，一旦遇到环境气温骤降，加入水箱的水温过低，会影响热值检测结果准确性。而且现市面上使用的量热仪都是人工加水，操作麻烦。

发明内容

本发明的目的包括提供一种自动控温加水装置和量热仪，其能够避免因外界气温骤降导致水箱中水温过低，致使量热仪检测结果偏高，又可避免因水箱水位过低导致量热仪停止分析，同时还解决了人工加水麻烦的问题。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种自动控温加水装置，应用于量热仪，自动控温加水装置包括：

水箱；

电磁阀，电磁阀的进水口连接到自来水路，电磁阀的出水口连接到水箱；

液位开关组件，安装在水箱内，液位开关组件与电磁阀的控制端电连接，在水箱内的水位低于预设水位的情况下，液位开关组件控制电磁阀导通、对水箱补水；

加热单元，安装在水箱内；

温控开关，与加热单元电连接，在水箱内的水温低于预设水温的情况下，温控开关控制加热单元加热水箱中的水。

在可选的实施方式中，液位开关组件包括第一液位开关和第二液位开关，第一液位开关的安装位置高于第二液位开关的安装位置，第一液位开关控制电磁阀导通的流量小于第二液位开关控制电磁阀导通的流量。

在可选的实施方式中，第一液位开关安装在水箱内80％水位处，第二液位开关安装在水箱内60％水位处。

在可选的实施方式中，第一液位开关控制电磁阀导通的流量为总流量的1/3，第二液位开关控制电磁阀导通的流量为总流量的100％。

在可选的实施方式中，在水箱内的水量超过80％的情况下，电磁阀不导通。

在可选的实施方式中，电磁阀为两位三通常开型电磁阀。

在可选的实施方式中，电磁阀包括：

壳体，开设有第一通道、第二通道以及滑道；

第一阀芯，安装在滑道内、且位于第一通道的一侧；

第一弹簧，安装在第一阀芯的端部，用于推动第一阀芯导通第一通道；

第一电磁铁，围绕第一阀芯设置、且与液位开关组件电连接，用于在接收到液位开关组件的信号情况下，驱动第一阀芯关闭第一通道；

第二阀芯，安装在滑道内、且位于第二通道的一侧；

第二弹簧，安装在第二阀芯的端部，用于推动第二阀芯导通第二通道；

第二电磁铁，围绕第二阀芯设置、且与液位开关组件电连接，用于在接收到液位开关组件的信号情况下，驱动第二阀芯关闭第二通道。

在可选的实施方式中，第二通道的流量大于第一通道的流量。

在可选的实施方式中，温控开关用于在水箱内的水温低于25℃的情况下，控制加热单元加热水箱中的水；在水箱内的水温达到25℃的情况下，控制加热单元停止加热水箱中的水。

第二方面，本发明提供一种量热仪，量热仪包括：

前述实施方式任一项的自动控温加水装置；

量杯，与水箱连通；

外桶，与水箱和量杯连通。

本发明实施例提供的自动控温加水装置和量热仪的有益效果包括：

1.通过设置电磁阀和液位开关组件，在水箱内的水位低于预设水位的情况下，液位开关组件控制电磁阀导通、对水箱补水，避免因水箱水位过低导致量热仪停止分析，同时还解决了人工加水麻烦的问题；

2.通过设置温控开关和加热单元，在水箱内的水温低于预设水温的情况下，温控开关控制加热单元加热水箱中的水，避免因外界气温骤降导致水箱中水温过低，致使量热仪检测结果偏高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的自动控温加水装置的结构示意图；

图2为电磁阀的结构示意图；

图3为本发明第二实施例提供的量热仪的结构示意图。

图标：100-自动控温加水装置；1-水箱；2-电磁阀；21-壳体；211-第一通道；212-第二通道；213-滑道；22-第一阀芯；23-第一弹簧；24-第一电磁铁；25-第二阀芯；26-第二弹簧；27-第二电磁铁；3-第一液位开关；4-第二液位开关；5-加热单元；6-测温探头；7-温控开关；8-冷水机；9-第一泵；200-量热仪；10-量杯；11-外桶；12-隔热材料；13-内桶；14-氧弹；15-量杯进水阀；16-平衡阀；17-第二泵；18-第三泵；19-外桶进水阀；20-内桶放水阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

燃烧热与燃烧产物最终温度关系：任何物质(包括煤)的燃烧热，随燃烧产物的最终温度而改变，温度越高，燃烧热越低。因此，一个严密的发热量定义，应对燃烧产物的最终温度(参比温度)有所规定，例如ISO1928规定的参比温度为25℃。但在实际发热量测定时，由于具体条件的限制，把燃烧产物的最终温度限定在一个特定的温度或一个很窄的范围内都是不现实的。温度每升高1K，煤和苯甲酸的燃烧热约降低0.4J/g～1.3J/g。当按规定在相近的温度下标定热容量和测定发热量时，温度对燃烧热的影响可近于完全抵消，而无需加以考虑。

根据燃烧热与燃烧产物最终温度关系，要确保量热仪检测发热值的稳定性，故需保证水箱中水温保持在25℃这个较为恒定的温度区间。一旦水箱水温过低，温度每降低1K，煤和苯甲酸的燃烧热约升高0.4J/g～1.3J/g，会导致此状态下检测到的发热值结果较25℃时偏高。

第一实施例

请参考图1，本实施例提供了一种自动控温加水装置100，自动控温加水装置100包括水箱1、电磁阀2、液位开关组件、加热单元5、测温探头6、温控开关7、冷水机8和第一泵9。

电磁阀2的进水口连接到自来水路，电磁阀2的出水口连接到水箱1；液位开关组件安装在水箱1内，液位开关组件与电磁阀2的控制端电连接，在水箱1内的水位低于预设水位的情况下，液位开关组件控制电磁阀2导通、对水箱1补水，避免因水箱1水位过低导致量热仪200停止分析，同时还解决了人工加水麻烦的问题。而且，进水管联通至水箱1，加水过程不会出现水撒漏溅出情况，从本质上杜绝了人工加水过程中存在的水撒漏溅湿电器设备、导致的人员触电或设备损坏的事故发生。

冷水机8与水箱1连接形成循环回路，第一泵9安装在循环回路上，第一泵9用于将冷水机8的冷水输送至水箱1。冷水机8具备制冷功能，当水温过高时，冷水机8工作制冷，以使水箱1降温，将水箱1水温控制在25℃。

加热单元5安装在水箱1内；测温探头6安装在水箱1中、且与温控开关7电连接，温控开关7与加热单元5电连接，在水箱1内的水温低于预设水温的情况下，温控开关7控制加热单元5加热水箱1中的水，避免因外界气温骤降导致水箱1中水温过低，致使量热仪200检测结果偏高。

具体的，加热单元5的电源插头与温控开关7相连，温控开关7通过测温探头6监测水箱1中水温，一旦水温低于25℃，温控开关7通电，加热单元5运作给水箱1中水体加热；当水温达到25℃时，温控开关7断电，加热单元5停止加热。以此方式将水箱1中水温控制在25℃±1℃。

具体的，液位开关组件包括第一液位开关3和第二液位开关4，第一液位开关3的安装位置高于第二液位开关4的安装位置，优选地，第一液位开关3安装在水箱1内80％水位处，第二液位开关4安装在水箱1内60％水位处。

因为量热仪200的内铜实验用水需要2.1L，更换需要预留2L，水箱1容积是8L，那么正常做实验需要水箱1满足50％的液量，稍微预留一点水的蒸发及损耗，所以设定第二液位开关4安装在水箱1内60％水位处。因此，一旦第二液位开关4检测到水箱1的水位低于60％水位处就会自动停止试验，以确保检测数据的可靠性。

电磁阀2为两位三通常开型电磁阀2。第一液位开关3控制电磁阀2导通的流量小于第二液位开关4控制电磁阀2导通的流量。优选地，第一液位开关3控制电磁阀2导通的流量为总流量的1/3，第二液位开关4控制电磁阀2导通的流量为总流量的100％。

请参阅图2，电磁阀2包括壳体21、第一阀芯22、第一弹簧23、第一电磁铁24、第二阀芯25、第二弹簧26和第二电磁铁27。

壳体21开设有第一通道211、第二通道212以及滑道213。第一阀芯22安装在滑道213内、且位于第一通道211的一侧；第一弹簧23安装在第一阀芯22的端部，用于推动第一阀芯22导通第一通道211；第一电磁铁24围绕第一阀芯22设置、且与液位开关组件电连接，用于在接收到液位开关组件的信号情况下，驱动第一阀芯22关闭第一通道211。

第二阀芯25安装在滑道213内、且位于第二通道212的一侧；第二弹簧26安装在第二阀芯25的端部，用于推动第二阀芯25导通第二通道212；第二电磁铁27围绕第二阀芯25设置、且与液位开关组件电连接，用于在接收到液位开关组件的信号情况下，驱动第二阀芯25关闭第二通道212。

具体的，第二通道212的流量大于第一通道211的流量，优选地，在只导通第一通道211的情况下，电磁阀2的流量为总流量的1/3，在只导通第二通道212的情况下，电磁阀2的流量为总流量的2/3，在第一通道211与第二通道212均导通的情况下，电磁阀2的流量为总流量的100％。第二电磁铁27与第二液位开关4电连接，第一电磁铁24与第一液位开关3电连接。

也就是说，电磁阀2正常状态下导通，自来水进入电磁阀2，当水箱1中的水量低于60％水位处时，自来水可从第一通道211和第二通道212同时流出，此时水流流量最大，流量为总流量的100％。

当水箱1中的水量达到60％水位处时，水的浮力将第二液位开关4的浮子升起，触发第二液位开关4，电磁阀2的第二电磁铁27通电，第二电磁铁27将被第二弹簧26撑开的第二阀芯25吸紧，第二通道212封闭，水流仅能从第一通道211流出，此刻水流流量为总流量的1/3。

当水箱1中的水量达到80％水位处时，水的浮力将第一液位开关3的浮子升起，触发第一液位开关3，电磁阀2的第一电磁铁24通电，第一电磁铁24将被第一弹簧23撑开的第一阀芯22吸紧，第一通道211封闭，此刻水流流量为零，即在水箱1内的水量超过80％的情况下，电磁阀2不导通，以此将水箱1中水位控制在80％水位处。

通过特殊设计的电磁阀2可实现根据不同的水位来调节水流流速，确保水箱1水温不会因大量冷水涌入导致水温急降，能更有效的确保水箱1水温控制在25℃±1℃。

本实施例提供的自动控温加水装置100的有益效果包括：

1.在水位低于60％时，此刻需要快速给水箱1补充水，出水流量为100％；当水位达到60％时，已满足检测分析最低用水量需求，为避免大量冷水涌入导致水箱1整体水位急剧下降，故将出水流量控制为总流量的1/3，当水位达到80％时，出水流量为0，不再出水，可避免因水箱1水位过低导致量热仪200停止分析，同时还解决了人工加水麻烦、水溢出导致电路短路的隐患问题。

2.配备的加热单元5快速将水温恒定在25℃±1℃，避免因外界气温骤降导致水箱1中水温过低，致使量热仪200检测结果偏高；

3.自动控温加水装置100易于制造、维护，且使用成本更低。

第二实施例

请参阅图3，本实施例提供一种量热仪200，量热仪200包括量杯10、外桶11、隔热材料12、内桶13、氧弹14、量杯进水阀15、平衡阀16、第二泵17、第三泵18、外桶进水阀19、内桶放水阀20和第一实施例提供的自动控温加水装置100。

第一泵9、量杯进水阀15和量杯10依次连通，量杯10、平衡阀16和内桶13依次连通，外桶11、第二泵17和量杯进水阀15依次连通，内桶13、内桶放水阀20和第三泵18依次连通，氧弹14设置在内桶13中。其中，量杯10、内桶13以及外桶11的溢水口均连接到水箱1。

本实施例提供的量热仪200的工作过程：

自动控温加水装置100自动将水加入水箱1，并将水温控制在25℃，然后通过第一泵9将水箱1中的水抽入外桶11和量杯10，量杯10每次定量排液2.1L至内桶13，其中内桶13与外桶11之间有一层隔热效果良好的隔热材料12，检测过程中，将充入足量氧气的氧弹14送入内桶13中，通过点火丝将煤样点燃，煤样燃烧产生的热量与内桶13中的水产生交互作用，通过测量内桶13中水温的变化，来计算煤样发热量。

本实施例提供的量热仪200的有益效果包括：

可有效保证内桶13、外桶11的进水水温在25℃±1℃，提升量热仪200在不同环境温度中的适用性，且可将水箱1水位控制在80％左右，避免因外界气温骤降导致水箱1中水温过低，致使量热仪200检测结果偏高，又可避免因水箱1水位过低导致量热仪200停止分析，同时还解决了人工加水麻烦、水溢出导致电路短路的隐患问题。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种自动控温加水装置，应用于量热仪，其特征在于，所述自动控温加水装置包括：

水箱（1）；

电磁阀（2），所述电磁阀（2）的进水口连接到自来水路，所述电磁阀（2）的出水口连接到所述水箱（1）；

液位开关组件，安装在所述水箱（1）内，所述液位开关组件与所述电磁阀（2）的控制端电连接，在所述水箱（1）内的水位低于预设水位的情况下，所述液位开关组件控制所述电磁阀（2）导通、对所述水箱（1）补水；

加热单元（5），安装在所述水箱（1）内；

温控开关（7），与所述加热单元（5）电连接，在所述水箱（1）内的水温低于预设水温的情况下，所述温控开关（7）控制所述加热单元（5）加热所述水箱（1）中的水；

所述液位开关组件包括第一液位开关（3）和第二液位开关（4），所述第一液位开关（3）的安装位置高于所述第二液位开关（4）的安装位置，所述第一液位开关（3）控制所述电磁阀（2）导通的流量小于所述第二液位开关（4）控制所述电磁阀（2）导通的流量；

所述电磁阀（2）包括：

壳体（21），开设有第一通道（211）、第二通道（212）以及滑道（213）；

第一阀芯（22），安装在所述滑道（213）内、且位于所述第一通道（211）的一侧；

第一弹簧（23），安装在所述第一阀芯（22）的端部，用于推动所述第一阀芯（22）导通所述第一通道（211）；

第一电磁铁（24），围绕所述第一阀芯（22）设置、且与所述液位开关组件电连接，用于在接收到所述液位开关组件的信号情况下，驱动所述第一阀芯（22）关闭所述第一通道（211）；

第二阀芯（25），安装在所述滑道（213）内、且位于所述第二通道（212）的一侧；

第二弹簧（26），安装在所述第二阀芯（25）的端部，用于推动所述第二阀芯（25）导通所述第二通道（212）；

第二电磁铁（27），围绕所述第二阀芯（25）设置、且与所述液位开关组件电连接，用于在接收到所述液位开关组件的信号情况下，驱动所述第二阀芯（25）关闭所述第二通道（212）。

2.根据权利要求1所述的自动控温加水装置，其特征在于，所述第一液位开关（3）安装在所述水箱（1）内80%水位处，所述第二液位开关（4）安装在所述水箱（1）内60%水位处。

3.根据权利要求2所述的自动控温加水装置，其特征在于，所述第一液位开关（3）控制所述电磁阀（2）导通的流量为总流量的1/3，所述第二液位开关（4）控制所述电磁阀（2）导通的流量为总流量的100%。

4.根据权利要求2所述的自动控温加水装置，其特征在于，在所述水箱（1）内的水量超过80%的情况下，所述电磁阀（2）不导通。

5.根据权利要求1所述的自动控温加水装置，其特征在于，所述电磁阀（2）为两位三通常开型电磁阀（2）。

6.根据权利要求1所述的自动控温加水装置，其特征在于，所述第二通道（212）的流量大于所述第一通道（211）的流量。

7.根据权利要求1所述的自动控温加水装置，其特征在于，所述温控开关（7）用于在所述水箱（1）内的水温低于25℃的情况下，控制所述加热单元（5）加热所述水箱（1）中的水；在所述水箱（1）内的水温达到25℃的情况下，控制所述加热单元（5）停止加热所述水箱（1）中的水。

8.一种量热仪，其特征在于，所述量热仪包括：

权利要求1~7任一项所述的自动控温加水装置；

量杯（10）；

外桶（11），与所述水箱（1）和所述量杯（10）连通。