CN207600957U - 动态湿度指示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动态湿度指示器，透明的管体内部设有放置变色硅胶的硅胶贮室，两个连接体固定被测压缩空气的容器上，连接体上设有气体通道，气体通道与硅胶贮室相通。本实用新型的有益效果如下：这种湿度显示器解决了目前变色硅胶湿度显示颜色变化显著滞后的问题，可以将颜色变化的反应时间缩短到数十倍。在整个检测过程中，可以对压缩空气的实际湿度进行实时监测。整个检测过程简单、方便、快捷。

Description

动态湿度指示器

技术领域

本实用新型涉及一种动态湿度指示器，属于压缩空气应用领域。

背景技术

湿度是表示大气干燥程度的物理量。通常采用水汽压、相对湿度或露点等三基本形式来表达。由于表达形式的不同而采用了许多不同的测量方式和方法；

空气湿度的测量和控制在许多方面有重要的用途，例如在大气学、气象学、医学、农业、林业、建筑业和藏储业等领域历来都有着重要的意义。随着科技的进步，在制造业和交通运输业对干燥、清洁的压缩空气的需求也日益增长和不可或缺，空气湿度是其重要的技术指标，需要经常的测量和控制。

变色硅胶是由具有高活性吸附材料制成的一种干燥剂，由于其颜色可以随着周围空气的湿度变化而改变，因此被作为一种湿度指示剂得到广泛的应用。过去含有氯化钴的兰色硅胶使用较多，由于氯化钴是二类致癌物被各国禁用，目前无钴变色硅胶得到了推广。它的外形为球形或不规则形状的颗粒，外观为的橙黄色，其主要成分为二氧化硅，颜色随湿度不同而变化，未受潮时为橙黄色，随着自身吸附水分的增加而逐渐变成绿色、墨绿色或其它不同的颜色(取决于湿度和变色硅胶染色剂的品种)，具有不含氯化钴，无毒、无害的优点。

目前变色硅胶作为湿度指示剂广泛的应用于以下行业：

1、制作成湿度显示卡广泛的应用于包装、仓储行业。这是由于大部分的电子元器件、精密光学部件等高端电子、仪器设备容易受到湿气的影响导致产品锈蚀、灵敏度降低甚至导致不可恢复的损坏。为避免产品受到湿气的侵蚀及损坏，大部分产品会采用防潮包装组合，在最后成品及半成品的包装阶段对产品进行保护，而湿度显示卡就是便捷、经济的检测湿度是否在受控范围的物料，当打开密封袋，湿度卡上的颜色显示读出的数据就可以作为监察密封包装内的湿度是否在规定的湿度范围之内的依据，同时，也能间接反映出密封包装内的干燥剂是否发挥吸潮效果。

2、直接作为湿度指示剂，放置在需要保持干燥的密封容器内，以便显示容器内当前的大体湿度，使得使用者随时随地可以非常便捷的可以观察。例如我们在实验室最常用的玻璃干燥器：它就是一个比较大的密封性良好的透明玻璃容器，盖子是磨口的，以保持密封，容器的上部可以放要干燥的物品，下面用来装入“变色硅胶”(实验室常用的一种干燥剂)，上部用来存放被干燥的材料或物品。中间是一块多孔的瓷板。这种干燥器不需要加温和电源，“变色硅胶”在这里既是干燥剂，又是湿度指示剂。如果当变色硅胶的颜色由干燥色(例如蓝色)变成了潮湿色(例如浅红色)，说明干燥剂失去了干燥作用，只需更换成干燥的变色硅胶就可以循环便用。应当把已经潮湿干燥剂放到恒温干燥箱中，在规定的温度下进行干燥，使它的颜色由浅红色变为蓝色即可。

从工作原理上讲，变色硅胶作为湿度指示剂其色变是可逆的，但是在上述几种应用场合下，变色硅胶只有通过其与周围空气的接触表面吸收或散发了足够的水份后，才会出现明显的色变，这个全过程往往需要数小时甚至十几个小时，这就限制了其使用范围。在实际应用中，已经因为受潮而变色的变色硅胶或湿度指示卡都是经过重新烘干而恢复干燥色之后才能重新投入使用。既使周围的空气变的比较干燥后，变色硅胶颜色的恢复也需要一个相当长的过程，所以这类湿度显示方式基本上是属于静态湿度显示。

在现代化的科学技术和生产实践中，压缩空气得到日益广泛的应用，例如机械、交通、电子、矿业和自动化等行业都需要大量的清洁、干燥的压缩空气，空气湿度的控制、检查的需求处处可见。尽管目前测试空气湿度的方法很多，常见的如干湿球测量法以及利用物质几何尺寸变化测量法设计的各种测量相对湿度的仪器，而露点湿度测量法是比较准确和可靠的方法。但是这些测试方法都需要一定的仪器、设备和环境等条件，只能适用于实验室、测试台等环境下，需要比较准确计量的场合。在压缩空气的实际生产、输送、干燥、净化和使用

等过程中，往往需要有一种可靠、便捷的方法对压缩空气的实际湿度进行实时监测、超标时予以报警。以变色硅胶作为湿度指示剂的湿度指示器就是一种简易、廉价的方法，目前在铁路机车上安装的一种湿度显示器的结构非常简单，外形类似于显示液面的普通油窗，其半封闭的内腔中装满了变色硅胶颗粒，从正面的透明玻璃窗口可以清楚的观察到内腔中变色硅胶的色泽，利用背面的管螺纹可以将其牢固的安装在充满或输送压缩空气的密封容器或管道上，使内腔中的变色硅胶颗粒与容器或管道中的压缩空气能够得到充分的接触，从显示器的玻璃窗口观察变色硅胶的色泽变化就可以判断出压缩空气的相对湿度。还有一种是用一种圆形湿度卡替代装入其内腔中的变色硅胶，根据湿度卡的色泽变化来判断湿度的变化。这类湿度显示器和上述在普通空气中使用的湿度显示器都存在对湿度变化反应相当滞后的问题，所以并没有得到广泛的采用。目前现有的湿度显示器均存在变色缓慢及再生能力差的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是针对现有的湿度指示器存在的不足，提出一种动态湿度指示器，能够快速、可靠、便捷的对压缩空气的实际湿度进行实时监测。

本实用新型采用的技术方案是：动态湿度指示器，透明的管体内部设有放置变色硅胶的硅胶贮室，两个连接体将管体固定在被测压缩空气的容器上，连接体上设有气体通道，气体通道与硅胶贮室相通。

所述的两个连接体穿过管体两端将管体固定在被测压缩空气的容器上，两个连接体上的气体通道分别与被测压缩空气的容器的再生通道的进气口和出气口连接，且再生通道的进气口和出气口可以互换。

所述的连接体通过固定螺钉固定在底板上，管体的两端穿进连接体中心孔，管体的一端连接被测压缩空气的容器或者阀门上，管体另一端连接流量调节阀。

所述的变色硅胶为橙色硅胶。

所述的管体或安装体上设有若干个标签，且每个标签的颜色互不相同，每种颜色对应变色硅胶反映的一种湿度状态。

所述的连接体为安装螺钉。

所述的连接体外部设有用于连接被测压缩空气的容器或阀门的连接管，管体的两端设有滤网。

所述的被测压缩空气的容器为吸附式压缩空气干燥器或压缩空气储罐或输气管路。

所述的连接体与管体接触处设有密封垫圈。

所述的连接体与管体接触处设有密封螺母和密封垫圈。

所述的连接体的气体通道的孔径为再生通道的最小内孔。本实用新型的有益效果如下：这种湿度显示器解决了目前变色硅胶湿度显示颜色变化显著滞后的问题，可以将颜色变化的反应时间缩短到数十倍。在整个检测过程中，可以对压缩空气的实际湿度进行实时监测。整个检测过程简单、方便、快捷。

附图说明

图1为板式动态湿度指示器的俯视图。

图2为板式动态湿度指示器的剖视图。

图3为板式动态湿度指示器安装在压缩空气干燥器上前半循环的原理图。

图4为板式动态湿度指示器安装在压缩空气干燥器上后半循环的原理图。

图5为管式动态湿度指示器的结构示意图。

图6为管式动态湿度指示器安装在压缩空气储罐上的结构示意图。

图中标记：1-管体，2-硅胶贮室，3-连接体，4-气体通道，5-变色硅胶，6-被测压缩空气的容器，7-再生通道，8-干燥剂，11-密封垫圈，12-密封螺母，13-底板，14-滤网，31-紧固螺钉，61-吸附式压缩空气干燥器，62-压缩空气储罐，621-流量调节阀，71-再生通道进气口，72-再生通道出气口，A1-前半循环进气口，A2-前半循环排水口，A3-后半循环进气口，A4-后半循环排水口，B1-吸附气流，B2-再生气流。

具体实施方式

下面结合附图对动态湿度指示器进行进一步说明。

根据动态湿度指示器的安装方式和外部结构可以分为板式动态湿度指示器和管式动态指示器两种，它们的工作原理和主要组成是相同的，只不过与被测气体容器的连接方式不同。图1、图2所示为板式结构，适用于吸附式压缩空气干燥器。管式结构则适用于直接替代现有的静态湿度指示器。如使用在压缩空气储罐、输气管路或其它装置上的湿度指示。

实施例一：这种动态湿度指示器，为板式动态湿度指示器，透明的管体1内部设有放置变色硅胶5的硅胶贮室2，两个连接体3分别穿过管体1的两端将管体1固定在压缩空气干燥器的出气止回阀体上，连接体3上设有气体通道4，气体通道4与硅胶贮室2相通。连接体3选用安装螺钉，安装螺钉开有通孔即气体通道4。为了增加气体通道的气密性，安装螺钉与管体1之间设有密封垫圈11。安装螺钉上的气体通道4分别与吸附式压缩空气干燥器的再生通道7的端口连接，且再生通道7的进气口71与再生通道出气口72可以互换。变色硅胶5为橙色硅胶。管体1或出气止回阀体上设有若干个标签，且每个标签的颜色互不相同，每种颜色对应变色硅胶的一种湿度状态。司乘人员对比变色硅胶5的颜色就可以迅速的判断出压缩空气干燥器的工作状态是否正常，并及时做出反应。连接体3的气体通道4的孔径为再生通道7的最小内孔，即连接体3的气体通道4的孔径大小为再生通道7中再生气体的通道的最小尺寸，在安装动态湿度指示器前再生通道7的内孔大小根据干燥器的规格及干燥剂的不同进行调整以满足对不同的再生气体的流量要求。当在再生通道7中加装动态湿度指示器后，则由改变连接体3的气体通道4的孔径的大小替代。

由于动态湿度指示器是安装在吸附式压缩空气干燥器61出气止回阀的阀体的再生通道7中，通过安装螺钉中心的通孔，即气体通道4，让已经经过压缩空气干燥器处理后的压缩空气穿过装满变色硅胶5的通道，通过气体通道4的压缩空气的方向、压力和流速不断地周期性的变化，为压缩空气和变色硅胶5之间的水分子提供了良好的被吸附-再生-吸附-再生的环境，所以压缩空气的相对湿度会迅速的反映在动态湿度指示器内变色硅胶5的颜色改变上。安装动态湿度指示器时除了需要更换出气止回阀体之外，不需要改变原有空气干燥器上的任何零部件，也不会改变原有的各项性能参数。

吸附式压缩空气干燥器61主要是由两个内部装满了干燥剂8，外部安装了进、出气阀门和排水口的筒体组成。其工作过程分为前后各半个循环，前半循环如图3所示：在前半循环，来自空压机的带有水分的潮湿的压缩空气从左侧的筒体下部的空气进气口进入，即气体从前半循环进气口A1进入，经过筒内的干燥剂8的干燥，从筒体上部的出口输出，同时其中有一小部分干燥的压缩空气通过再生通道7的再生通道进气口71进入动态湿度指示器中，然后从再生通道出气口72排出将筒中潮湿的干燥剂的水分吹向底部的排水口排出，即气体从前半循环排水口A2排出。经过一段时间例如90秒，在左面的筒体内干燥剂达到一定的饱和度程度时，通过自动控制系统，进入后半循环，后半循环如图4所示：来自空压机的带有水分的潮湿的压缩空气改为从右面的筒体下部的入口进入右面的筒体，即气体从后半循环的进气口A3进入，经过干燥后从筒体上部的出口输出，同样一小部分干燥的压缩空气通过再生通道7的从上部进入左面的筒体将筒中潮湿的干燥剂的水分吹向底部从排水口排出，此时再生通道进气口71与再生通道出气口72互换，即水分从后半循环的排水口排出A4，90秒后再恢复到前半循环的状态，从而开始进入下一轮循环，这样就可以将干燥后的压缩空气源源不断从上部的出口输出。

变色硅胶变色原理：变色硅胶的生产方法是以细孔硅胶(孔径2-3nm，比表面600㎡/g以上)为载体，将某种染色剂通过一定的工艺步骤结合在硅胶内部孔隙的表面上。由于细孔硅胶内部的孔径很小，微孔密度很大，比表面达数百平方米，是一种很好的透明的吸附剂，当含有一定水蒸气的空气与其接触时，这些水分子就会吸附到硅胶颗粒孔隙的内表面上，从而改变了染色剂周围的PH值，使变色硅胶表面的颜色逐渐改变，这就是变色硅胶的工作原理。

动态湿度指示器的工作原理是：让被测的压缩空气以一定的流速和在变化的压力下通过一个作为湿度显示器的装满变色硅胶5的透明而相对密封的小直径通道，这样不仅可以加速压缩空气与变色硅胶5之间的水分子互相扩散、达到平衡过程，更重要的在压缩空气的压力的变化的场合下，会在变色硅胶5的微孔内部和周围的空气之间产生压力差，这将显著的加速水分子在它们之间的流动，从而加快变色硅胶5颜色变化过程，特别有利于处于潮湿状态的变色硅胶通过再生恢复到干燥状态，其工作原理其实与吸附式空气干燥器，即通过吸附--再生--吸附--再生的循环使保持一种动态平衡的原理非常近似。解决了目前压缩空气湿度指示器颜色变化显著滞后的问题。通过实验初步证明，采用这个方案可以将颜色变化的反应时间缩短数十倍。

实施例二：这种动态湿度指示器为管式动态湿度指示器，管式动态湿度指示器的结构如图5所示：在透明的管体1的硅胶贮室2中装满变色硅胶5，管体1的两端穿进固定在底板13上的两个连接体3的中心孔中，连接体3上设有气体通道4，管体1通过紧固螺钉31固定在底板13上，并通过密封螺母12和密封垫圈11将内部的气体通道与外部完全封闭起来。两个完全相同且对称的连接体3的外部设有螺纹用来与被测压缩气体的容器或阀门连接，透明管体1两端的滤网14是用来防止变色硅胶5流出。底板13用于将各个零件连接成一体，并可以利用它将动态湿度指示器固定在某个位置。

图6是其连接在压缩空气储罐上的结构示意图：管式结构的动态湿度指示器的一端连接待测的压缩空气储罐62或管路，另一端连接一个流量调节阀621。当流量调节阀621在关闭状态时，动态湿度指示器就完全等同于一个普通的静态湿度指示器，在容器内的气体湿度变化时，指示器中的变色硅胶的变化将会十分缓慢和滞后。如果需要尽快获知气体湿度变化的实际情况时，可以打开流量调节阀621的阀口，使容器内的微量气体通过管体1内的变色硅胶5缓慢的放空到大气，经过若干分钟以后，变色硅胶5的颜色就会反映出气体湿度的实际情况。使用这种方法时，每次时会消耗少量的压缩空气，所以在观察完毕后，应当将流量调节阀621关闭。

Claims (11)

1.动态湿度指示器，其特征在于：透明的管体内部设有放置变色硅胶的硅胶贮室，两个连接体将管体固定在被测压缩空气的容器上，连接体上设有气体通道，气体通道与硅胶贮室相通。

2.根据权利要求1所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的两个连接体穿过管体两端将管体固定在被测压缩空气的容器上，两个连接体上的气体通道分别与被测压缩空气的容器的再生通道的进气口和出气口连接，且再生通道的进气口和出气口可以互换。

3.根据权利要求1所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的连接体通过固定螺钉固定在底板上，管体的两端穿进连接体中心孔，管体的一端连接被测压缩空气的容器或者阀门上，管体另一端连接流量调节阀。

4.根据权利要求1所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的变色硅胶为橙色硅胶。

5.根据权利要求1所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的管体或安装体上设有若干个标签，且每个标签的颜色互不相同，每种颜色对应变色硅胶反映的一种湿度状态。

6.根据权利要求2所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的连接体为安装螺钉。

7.根据权利要求3所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的连接体外部设有用于连接被测压缩空气的容器或阀门的连接管，管体的两端设有滤网。

8.根据权利要求1所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的被测压缩空气的容器为吸附式压缩空气干燥器或压缩空气储罐或输气管路。

9.根据权利要求1或2所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的连接体与管体接触处设有密封垫圈。

10.根据权利要求3所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的连接体与管体接触处设有密封螺母和密封垫圈。

11.根据权利要求2所述的动态湿度指示器，其特征在于：所述的连接体的气体通道的孔径为再生通道的最小内孔。