CN115435856A - 一种皂膜控制装置及皂膜流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种皂膜控制装置及皂膜流量计，该皂膜控制装置包括：皂液容纳腔、皂膜生成组件、第一驱动组件及抽吸组件。该皂膜控制装置采用皂膜进行润管，而非使用皂液，不会产生大量皂液贴挂在玻璃管内壁而造成实际体积减小，影响定量准确度；并且润管过程由仪器自动运行实现，在便于实验人员观察确认的情形下，避免了人为操作带来的个体差异和操作误差，节约了时间，提高了吸烟机抽吸容量测定校正过程的工作效率。

Description

一种皂膜控制装置及皂膜流量计

技术领域

本发明涉及烟草检测技术领域，具体涉及一种皂膜控制装置及皂膜流量计。

背景技术

由于采用吸烟机开展烟气分析，须遵循分析测试的相关标准，如：GB/T 16450(ISO3308)、GB/T 19609(ISO 4387)等，规定了烟支抽吸的每口抽吸容量，因此，在实验前需要采用皂膜流量计对吸烟机的每个抽吸孔道的抽吸容量进行测定和校正，传统的皂膜流量计为全人工操作，润管时采用洗耳球挤压产生的空气压力，使皂液容纳腔中的皂液进入测量抽吸容量的玻璃刻度管中，对玻璃刻度管内壁进行润湿，防止测量过程中玻璃刻度管内壁干燥而使皂膜破裂，操作过程较为繁琐，对实验人员的操作技能和经验要求较高。另外，由于现有技术中的润管方法是采用皂液润管，容易在玻璃刻度管内壁形成较厚的液膜，过度减少管内空腔体积，造成抽吸容量校正结果偏小的系统误差，为了克服产生这种误差，往往需要在润管后等待较长时间，让管内壁液体充分流下，减小玻璃刻度管内壁液膜厚度，实验工作的效率较低。并且没有统一的标准，不同的操作人员操作习惯不同，最后会使残留在玻璃刻度管内壁的液膜厚度也不同，会使每次抽吸容量校正的结果都不同，使校正精度下降。

因此，如何提供一种操作简单且精度高的皂膜流量计成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种操作简单且精度高的皂膜流量计，采用该皂膜流量计可以极大的简化操作过程，并且重复性好，精度高。

为了解决上述问题，本发明提供了一种皂膜控制装置，包括：

外壳，外壳内设有皂液容纳腔，用于盛放皂液，皂液容纳腔上设置有玻璃管插入口，玻璃管包括第一端和第二端，玻璃管插入口用于供玻璃管的第一端插入皂液容纳腔内；

皂膜生成组件，位于皂液容纳腔内；

第一驱动组件，用于带动皂膜生成组件在第一位置和第二位置之间移动，当皂膜生成组件从第一位置移动至第二位置的过程中，会在皂膜生成组件上生成皂膜，并将皂膜转移至玻璃管的第一端；

抽吸组件，与玻璃管的第二端连通，用于向玻璃管提供吸力。

采用该技术方案，在润管过程中，通过第一驱动组件带动皂膜生成组件在第一位置至第二位置之间移动，不断地将皂膜转移至玻璃管的第一端上，并且通过抽吸组件不停的向玻璃管的第二端提供吸力，皂膜会不停地沿玻璃管内壁向上移动，对玻璃管内壁进行润湿。由于初始状态的玻璃管内壁是干燥的，因此向上移动的皂膜会破裂，随着第一驱动组件反复产生并递送皂膜，在玻璃管内若干连续向上移动的皂膜会逐步均匀地润湿玻璃管内壁，直至玻璃管内壁被完全润湿并形成均匀的液膜，后续产生的皂膜随吸力作用在玻璃管内向上移动时不再破裂，此时，停止第一驱动组件和抽吸组件，完成润管。

本发明中，采用皂膜进行润管，而非使用皂液，不会产生大量皂液贴挂在玻璃管内壁而造成实际体积减小，影响定量准确度；并且润管过程由仪器自动运行实现，在便于实验人员观察确认的情形下，避免了人为操作带来的个体差异和操作误差，节约了时间，提高了吸烟机抽吸容量测定校正过程的工作效率。

根据本发明的另一具体实施方式，皂膜生成组件包括一个圆形的皂膜生成孔。

根据本发明的另一具体实施方式，皂膜生成组件为环形带状或环形丝状。

根据本发明的另一具体实施方式，皂膜生成组件呈水平；或皂膜生成组件与水平面有夹角，夹角大于0°，小于等于30°。

根据本发明的另一具体实施方式，包括控制组件，用于控制第一驱动组件和抽吸组件。

根据本发明的另一具体实施方式，控制组件包括润管模式和/或测定模式，

在润管模式，控制组件控制第一驱动组件带动皂膜生成组件在第一位置和第二位置之间往返移动，并控制抽吸组件持续向玻璃管提供吸力；

在测定模式，控制组件控制第一驱动组件带动皂膜生成组件从第一位置移动至第二位置，并控制抽吸组件向玻璃管提供预定的吸力，使皂膜从玻璃管的第一端移动至预定的位置。

根据本发明的另一具体实施方式，控制组件还包括皂膜位置检测组件，在润管模式中，当皂膜位置检测组件检测到皂膜移动至第一预设位置时，控制第一驱动组件和抽吸组件停止。

根据本发明的另一具体实施方式，第一驱动组件为第一步进电机。

根据本发明的另一具体实施方式，抽吸组件包括蠕动泵和第二步进电机。

根据本发明的另一具体实施方式，还包括三通管，三通管包括第一开口、第二开口和第三开口，第一开口用于与玻璃管的第二端相连，第二开口与抽吸装置相连，第三开口用于与吸烟机相连。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明还提供一种皂膜流量计，包括：玻璃管和前述任一种皂膜控制装置，玻璃管包括第一端和第二端，玻璃管的第一端插入皂液容纳腔内且位于皂液的液面上方。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明：

图1是本发明提供的一种皂膜流量计的立体结构示意图；

图2是本发明提供的一种皂膜流量计的主视图；

图3是图2的皂膜流量计沿A-A面的剖面示意图；

图4是本发明提供的一种皂膜流量计的立体剖面结构示意图；

图5是本发明提供的一种皂膜流量计的局部剖视图；

图6是本发明提供的一种皂膜流量计的局部立体剖面结构示意图。

附图标号：

外壳 110

夹套 111

皂液面观察窗 112

皂液容纳腔 120

皂膜生成组件 130

第一转轮 131

第二转轮 132

定位轴 133

连接件 134

搭接平板 135

第一驱动组件 140

第二步进电机 151

蠕动泵 152

模式选择开关 161

启动开关 162

第一微调按钮 163

第二微调按钮 164

三通管 170

玻璃管 200

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，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。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”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。

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。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

如图1至图4所示，本发明提供了一种皂膜控制装置，包括：

外壳110，外壳110内设有皂液容纳腔120，用于盛放皂液，皂液容纳腔120上设置有玻璃管插入口，玻璃管200包括第一端和第二端，玻璃管插入口用于供玻璃管200的第一端插入皂液容纳腔120内；

皂膜生成组件130，位于皂液容纳腔120内；

第一驱动组件140，用于带动皂膜生成组件130在第一位置和第二位置之间移动，当皂膜生成组件130从第一位置移动至第二位置的过程中，会在皂膜生成组件130上生成皂膜，并将皂膜转移至玻璃管200的第一端；

抽吸组件，与玻璃管200的第二端连通，用于向玻璃管200提供吸力。

采用该技术方案，在润管过程中，通过第一驱动组件140带动皂膜生成组件130在第一位置至第二位置之间移动，不停的将皂膜转移至玻璃管200的第一端上，通过抽吸组件不停的向玻璃管200提供吸力，皂膜不停的沿玻璃管200内壁向上移动，对玻璃管200内壁进行润湿。由于初始状态的玻璃管200内壁是干燥的，因此向上移动的皂膜会破裂，随着第一驱动组件140和皂膜生成组件130反复产生并递送皂膜，在玻璃管200内若干连续向上移动的皂膜会逐步均匀地润湿玻璃管200内壁，直至玻璃管200内壁被完全润湿并形成均匀的液膜，后续产生的皂膜随吸力作用在玻璃管200内向上移动时不再破裂，此时，停止第一驱动组件140和抽吸组件，完成润管。

本发明中，采用皂膜进行润管，而非使用皂液，不会产生大量皂液贴挂在定量管内壁而造成实际体积减小，影响定量准确度；并且润管过程由仪器自动运行实现，在便于实验人员观察确认的情形下，避免了人为操作带来的个体差异和操作误差，节约了时间，提高了吸烟机抽吸容量测定校正过程的工作效率。

进一步地，外壳110上还包括夹套111，夹套111上形成有前述的玻璃管插入口，玻璃管200通过该夹套111上的玻璃管插入口插入皂液容纳腔120中，并且通过该夹套111将玻璃管200的下端固定在外壳110上。

进一步地，外壳110上还设有皂液面观察窗112，其设置在皂液容纳腔120的侧壁，操作人员通过该皂液面观察窗112可以观察皂液面的位置，适时补充皂液。

可以理解的是，为了避免抽吸组件抽吸玻璃管200第二端时，皂液容纳腔120内形成负压，皂液容纳腔120不是密封的，可以是在皂液容纳腔120上表面设有透气孔，或者是皂液容纳腔120侧表面没有完全密封，可以用于透气。

进一步地，玻璃管200为可替换件，用于测量抽吸容量。玻璃管200可以整个为直管，也可以如图1所示，玻璃管200中段为橄榄形球体，玻璃管200的第一端为下端，第二端为上端，球体下缘直管处标记单根基准0位刻度线，球体上方直管段标记容量刻度线，容量刻度可分别为：25mL、35mL、45mL、55mL等，附近刻度线分度值为0.1mL，玻璃管200下端通过夹套111固定在外壳110上，并插入皂液容纳腔120组件中，管口位于皂液液面上方，玻璃管200上端连接三通管170，分别通过胶管(图中未示出)连接抽吸组件和吸烟机。

进一步地，在本发明的一个优选实施例中，如图3所示，玻璃管200的第一端为下端开口，玻璃管200的第二端为上端开口。并且皂膜生成组件130的第一位置位于皂液面下方，第二位置位于皂液面和玻璃管200下端开口的上方。皂膜生成组件130包括皂膜生成孔，当皂膜生成组件130位于第一位置时，皂膜生成孔浸入到皂液内，当皂膜生成组件130向上移动，从第一位置移动至第二位置的过程中，皂膜生成孔脱离液面时，由于表面张力的作用，含有表面活性剂的溶液会在皂膜生成孔上形成一层皂膜，皂膜生成组件130继续向上运动至高于玻璃管200下端开口，皂膜被递送并保留在玻璃管200下端开口上。

进一步地，皂膜生成孔可以是各种可以形成皂膜的形状，例如可以为方形、三角形等，优选地，皂膜生成孔为圆形。

根据本发明的另一具体实施方式，皂膜生成组件130包括皂膜生成环，其为环形带状或环形丝状，减少皂膜生成组件130拍击皂膜液面的区域大小，避免产生泡沫。

优选地，如图5和图6所示，皂膜生成组件130为环形带状，环形带状的皂膜生成组件130包括一个圆管形内壁、一个圆管形外壁、一个环形上端面和一个环形下端面。由于圆管形内壁和圆管形外壁具有一定的高度，会粘附有一定量的皂液，皂膜生成组件130向上移动的过程中，圆管形内壁和圆管形外壁上皂液会源源不断的向环形下端面补充，保证皂膜的厚度，避免皂膜在移动过程中破裂。

根据本发明的另一具体实施方式，皂膜生成组件130可以是水平设置；或皂膜生成组件130与水平面有一定夹角，夹角大于0°，小于等于30°。当皂膜生成组件130与水平面有一定夹角时，皂膜生成组件130是逐渐浸入到皂液液面下，可以进一步减少瞬时皂膜生成组件130对皂液的冲击，进一步避免泡沫的产生。优选地，皂膜生成组件130与水平面的夹角大于等于3°，小于等于20°；更优选地，皂膜生成组件130与水平面的夹角大于等于5°，小于等于10°。

进一步地，第一驱动组件140为第一步进电机。抽吸组件包括蠕动泵152和第二步进电机151。通过蠕动泵152可以产生连续匀速而相对缓和的吸力，保证皂膜的平缓移动，减少皂膜破裂的概率。

进一步地，如图5和图6所示，还包括传动组件，所述传动组件包括一个第一转轮131、第二转轮132、定位轴133、连接件134和搭接平板135，第一转轮131包括输入轴和转盘，第一转轮131的输入轴和第一步进电机的输出轴同轴相连，由第一步进电机带动第一转轮131自转，第二转轮132连接在第一转轮131的转盘上径向边缘位置，第一转轮131自转时会带动第二转轮132沿第一转轮131的中轴线公转，连接件134套设在定位轴133上，可以沿定位轴133上下滑动，连接件134上端连接搭接平板135，下端连接皂膜生成组件130，连接件134通过搭接平板135搭接在第二转轮132上方，当第二转轮132公转时，可以通过搭接平板135带动整个连接件134沿定位轴133上下移动，进一步带动皂膜生成组件130上下移动。

根据本发明的另一具体实施方式，还包括控制组件，用于控制第一驱动组件140和抽吸组件。控制组件可以包括润管控制开关和测定控制开关，分别控制润管模式和测定模式；或者是包括模式选择开关161和启动开关162，模式选择开关161可以选择为润管模式或测定模式，启动开关162用于控制开始或关闭。

当操作人员打开润管模式，第一驱动组件140和抽吸组件开始工作，第一驱动组件140带动皂膜生成组件130在第一位置至第二位置之间往返移动，反复产生皂膜，不断地将皂膜转移至玻璃管200的第一端上，同时通过抽吸组件不断的向玻璃管200提供吸力，皂膜不停的沿玻璃管200内壁向上移动，对玻璃管200内壁进行润湿。由于初始状态的玻璃管200内壁是干燥的，因此向上移动的皂膜会破裂，当操作人员观察到皂膜移动至玻璃管200上端刻度线以上时，表明上刻度线以下的玻璃管200内壁上被完全润湿并形成均匀的液膜，即已经完成润管，操作人员可以结束润管模式。

当操作人员打开测定模式，控制组件控制第一驱动组件140带动皂膜生成组件130从第一位置移动至第二位置，将一个皂膜转移至玻璃管200的第一端(下端开口)，并控制抽吸组件向玻璃管200提供预定的吸力，使皂膜从玻璃管200的第一端移动至预定的位置。其中这个预定的位置可以为玻璃管200的零刻度线。

具体来说，如图1～4所示，控制组件包括模式选择开关161和启动开关162，操作人员选择润管模式，启动自动润管，第一步进电机驱动位于皂液容纳腔120内的皂膜生成环连续快速上下运动，皂膜生成环向下运动时没入皂液容纳腔120中的皂液中，向上运动脱离液面时，由于表面张力的作用，含有表面活性剂的溶液会在皂膜生成环上形成一层皂膜，皂膜生成环继续向上运动至高于玻璃管200下端开口，皂膜被递送并保留在玻璃管200下端开口上；上述动作发生的同时，第二步进电机151驱动蠕动泵152，蠕动泵152通过润管硅胶连接管(图中未示出)连通的玻璃管200的上端开口，产生连续匀速而相对缓和的吸力，吸力使位于玻璃管200下端开口上的皂膜在管内向上移动。由于初始状态的玻璃管200内壁是干燥的，因此向上移动的皂膜会破裂，随着皂膜生成组件130反复产生并递送皂膜，在玻璃管200内若干连续向上移动的皂膜会逐步均匀地润湿玻璃管200内壁，直至玻璃管200内壁被完全润湿并形成均匀的液膜，后续产生的皂膜随吸力作用在玻璃管200内向上移动时不再破裂，此时可关闭润管模式，第一步进电机和第二步进电机151停止运行，润管过程结束。

随后，操作人员将模式选择开关161选择测定模式，启动测定模式，第一步进电机带动皂膜生成环在第一位置和第二位置之间移动一次，在玻璃管200下端开口形成一个皂膜，紧接着，第二步进电机151驱动蠕动泵152抽吸一定体积，将皂膜提升至基准0位刻度线，测试准备完成。随后在吸烟机上进行一口抽吸，皂膜由于抽吸吸力的作用，上升至容量刻度线，此时有人工读取抽吸容量值，完成抽吸容量的测定。

进一步地，如图1所示，控制组件还可以包括微调按钮，用于微量控制抽吸组件，调整测定模式下的皂膜的位置，例如可以包括第一微调按钮163和第二微调按钮164，分别用于控制第二步进电机151驱动蠕动泵152正反向运动，通过分别按压第一微调按钮163和第二微调按钮164，可实现对皂膜位置的提升和降下。当开始测定模式，第二步进电机151驱动蠕动泵152抽吸一定体积，将皂膜提升至基准0位刻度线后，由人工判断皂膜与0位刻度线是否对齐，如果没有对齐，根据情况采用第一微调按钮163和第二微调按钮164调整皂膜位置对齐0位刻度线，即完成了抽吸容量测定前的准备工作。

根据本发明的另一具体实施方式，控制组件还包括皂膜位置检测组件(图中未示出)，在润管模式中，当皂膜位置检测组件检测到皂膜移动至第一预设位置时，例如，第一预设位置可以是玻璃管200的容量刻度线，当皂膜移动至玻璃管200上端的容量刻度线以上时，控制第一驱动组件140和抽吸组件停止。以此实现润管过程的全自动，无需人工观察是否完成润管，人工控制关闭。

进一步地，皂膜检测组件可以是现有的位置检测装置，例如红外线检测装置。

根据本发明的另一具体实施方式，如图1～4所示，还包括三通管170，三通管170包括第一开口、第二开口和第三开口，第一开口用于与玻璃管200的第二端相连，第二开口与抽吸组件相连，第三开口用于与吸烟机相连。

在润管模式中，三通管170的第三开口采用封帽封闭，避免漏气；或者是第三开口与吸烟机相连，吸烟机也可以起到和封帽相同的作用。在测定模式中，第二开口直接和抽吸组件相连，不会发生漏气。

根据本发明的另一具体实施方式，如图1～4所示，本发明还提供一种皂膜流量计，包括：玻璃管200和前述任一种皂膜控制装置，玻璃管200包括第一端和第二端，玻璃管200的第一端插入皂液容纳腔120内且位于皂液的液面上方。

采用本发明中的皂膜流量计，使用皂膜进行润管，而非使用皂液，不会产生大量皂液贴挂在定量管内壁而造成实际体积减小，影响定量准确度；并且润管过程由仪器自动运行实现，在便于实验人员观察确认的情形下，避免了人为操作带来的个体差异和操作误差，节约了时间，提高了吸烟机抽吸容量测定校正过程的工作效率。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种皂膜控制装置，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳内设有皂液容纳腔，用于盛放皂液，所述皂液容纳腔上设置有玻璃管插入口，所述玻璃管包括第一端和第二端，所述玻璃管插入口用于供所述玻璃管的第一端插入所述皂液容纳腔内；

皂膜生成组件，位于所述皂液容纳腔内；

第一驱动组件，用于带动所述皂膜生成组件在第一位置和第二位置之间移动，当所述皂膜生成组件从第一位置移动至第二位置的过程中，会在所述皂膜生成组件上生成皂膜，并将所述皂膜转移至所述玻璃管的第一端；

抽吸组件，与所述玻璃管的第二端连通，用于向所述玻璃管提供吸力。

2.如权利要求1所述的皂膜控制装置，其特征在于，所述皂膜生成组件包括一个圆形的皂膜生成孔。

3.如权利要求2所述的皂膜控制装置，其特征在于，所述皂膜生成组件为环形带状或环形丝状。

4.如权利要求2所述的皂膜控制装置，其特征在于，所述皂膜生成组件呈水平；或所述皂膜生成组件与水平面有夹角，所述夹角大于0°，小于等于30°。

5.如权利要求1～4中任一项所述的皂膜控制装置，其特征在于，包括控制组件，用于控制第一驱动组件和抽吸组件。

6.如权利要求5所述的皂膜控制装置，其特征在于，所述控制组件包括润管模式和/或测定模式，

在所述润管模式，所述控制组件控制所述第一驱动组件带动所述皂膜生成组件在第一位置和第二位置之间往返移动，并控制所述抽吸组件持续向所述玻璃管提供吸力；

在所述测定模式，所述控制组件控制所述第一驱动组件带动所述皂膜生成组件从第一位置移动至第二位置，并控制所述抽吸组件向所述玻璃管提供预定的吸力，使皂膜从玻璃管的第一端移动至预定的位置。

7.如权利要求6所述的皂膜控制装置，其特征在于，所述控制组件还包括皂膜位置检测组件，在润管模式中，当所述皂膜位置检测组件检测到皂膜移动至第一预设位置时，控制第一驱动组件和抽吸组件停止。

8.如权利要求1～4中任一项所述的皂膜控制装置，其特征在于，所述第一驱动组件为第一步进电机。

9.如权利要求1～4中任一项所述的皂膜控制装置，其特征在于，所述抽吸组件包括蠕动泵和第二步进电机。

10.如权利要求1～4中任一项所述的皂膜控制装置，其特征在于，还包括三通管，所述三通管包括第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口用于与所述玻璃管的第二端相连，所述第二开口与所述抽吸组件相连，所述第三开口用于与吸烟机相连。

11.一种皂膜流量计，其特征在于，包括：玻璃管和权利要求1～10中任一项所述的皂膜控制装置，所述玻璃管包括第一端和第二端，所述玻璃管的第一端插入所述皂液容纳腔内且位于所述皂液的液面上方。

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