CN212459281U

CN212459281U - 一种用于测量包装袋中气体含量的测量仪器

Info

Publication number: CN212459281U
Application number: CN202021270373.8U
Authority: CN
Inventors: 商力强
Original assignee: Collier Tianjin Packaging Co ltd
Current assignee: Collier Tianjin Packaging Co ltd
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2021-02-02
Anticipated expiration: 2030-07-02

Abstract

本实用新型提供了一种用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，所述测量仪器包括气源、负压发生器、水源、下筒、测量筒、接水盘，所述测量筒包括相互套设的透明内筒和外筒，内筒上部开口于外筒中，筒壁上设有刻度标尺，所述下筒与水平面呈倾斜角度安装，下筒上部与内筒相连接，底部与水源相连接，所述负压发生器一端与外筒相连接，另一端与气源相连接，所述内筒、外筒、下筒均通过排水管道与接水盘相连接，所述气源、负压发生器、测量筒、下筒、水源由阀门、开关以及管路连接形成密闭的测量系统。本实用新型所述的测量仪器结构设计简单、合理，可用于判断包装袋中的气体含量是否符合相应的质量标准，可广泛应用于食品包装及食品加工行业中。

Description

一种用于测量包装袋中气体含量的测量仪器

技术领域

本实用新型涉及气体含量测量技术领域，具体涉及一种用于测量食品包装袋中气体含量的测量仪器。

背景技术

在食品包装材料行业中，生产食品工业用大容量三边封、四边封多层复合包装袋时不可避免会混入一定量的气体，通常气体存在于各层袋膜夹层间、里层膜间及喷嘴内部等处。过多空气混入包装袋中，会在包装袋装箱时造成问题以及客户灌装后混入气体中的氧气成分会导致包装内容物发生氧化黑变，所以袋中气体含量必须进行控制。控制气体含量以及判断食品包装袋中混入气体总量是否满足相关质量标准，首先要对气体含量进行测量，但对于包装袋中气体含量的测量手段，各专业测量仪器生产厂家都缺乏相应方法和产品。

本实用新型利用玻义耳-马略特定律(Boyle′s Law或Mariotte′s Law)：在一定条件下，气体的体积随压强改变而改变的规律，开发了一种测量方法并制作了一种专用测量仪器，可以实现对食品包装袋中气体含量进行测量的目的，满足了相关测量要求。

实用新型内容

为了解决食品加工行业中，包装袋中气体含量无法检测、无法判断所含气体总量是否符合相关质量标准的问题，本实用新型提供了一种专用测量仪器及测量方法用于包装袋中气体含量的测量。

本实用新型所采用的具体技术方案为：一种用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，包括气源、负压发生器、水源、下筒、测量筒、接水盘，

所述测量筒包括相互套设的透明内筒和外筒，所述内筒上部开口于外筒中，筒壁上设有刻度标尺；

所述下筒与水平面呈倾斜角度安装设置，所述下筒上部与内筒相连接，底部与水源相连接，所述下筒上设有下筒盖；

所述负压发生器一端与外筒相连接，另一端与气源相连接，所述外筒上方与负压发生器相连接的管路上设有负压表；

所述内筒、外筒、下筒均通过排水管道与接水盘相连接；

所述气源、负压发生器、测量筒、下筒、水源由阀门、开关以及管路连接形成密闭的测量系统。

进一步地，所述负压发生器与外筒相连接的管路上设有负压开关，所述水源与下筒的连接管路上依次设有调压阀和入水阀，所述气源与负压发生器的连接管路上设有减压阀及压力表、气阀开关。

进一步地，所述下筒与接水盘相连接的排水管道包括下筒排水管道，所述下筒排水管道与下筒的进水管道相连接，所述下筒排水管道上设有下筒排水阀，所述外筒与接水盘相连接的排水管道上设有外筒排水阀，所述内筒与接水盘相连接的排水管道上设有内筒排水阀。

进一步地，所述内筒的刻度标尺范围为0-380mm，所述下筒与水平面的夹角范围为60°。

优选地，所述负压发生器上设有消音器。

优选地，所述下筒与接水盘相连接的排水管道还包括下筒排空管道，所述下筒排空管道设置于下筒底部低位水口处，所述下筒排空管道上设有下筒排空阀。所述下筒排空阀以及下筒排空管道的设置，用于下筒中的测试介质的排空。

进一步地，所述测量仪器还包括校验筒，所述校验筒底部通过管道与内筒的排水管道相连接，顶部上方安装排气阀，所述校验筒与内筒排水管道相连接的管路上设有进排水阀门，所述校验筒的筒壁上设有刻度标尺。

进一步地，所述校验筒的刻度标尺范围为0-50ml。

本实用新型所述测量仪器进行气体含量测定时，具体测量原理如下：测量仪器遵循波义尔-马略特定律(Boyle′s law或Mariotte′s Law，简称波-马定律)：密闭容器中的定量气体，在恒温下，气体的压强和体积乘积为常数(或气体的压强和体积成反比)。在本实用新型中，下筒、测量筒、负压发生器出口通过管路连接形成密闭容器，被测包装袋子浸没在下筒内的水中，测量筒上部由负压发生器形成负压后，密闭容器中压强降低。根据波-马定律，袋中气体体积膨胀，由于流体的不可压缩性，测量筒中水面上升高度可以换算为袋中气体膨胀体积。根据袋中气体膨胀体积及负压值即可计算袋中气体含量。

测量公式推导：根据波-马定律，推导如下：

PV＝C

P₁V₁＝P₂V₂

P₁V₁＝(P₁-ΔP)(V₁+ΔV)

C＝常数，P₁-常压(即一个大气压)，V₁-常温常压下袋中气体体积(即袋中气体含量)，P₂-产生负压后密闭测量系统中的压强，V₂-产生负压后袋中气体的体积，ΔP-负压值(即负压表读数)，ΔV-产生负压后袋中气体体积膨胀量(由测量内筒内径D和水面上升高度计算)。

继续推导如下：

P₁V₁＝P₁V₁+P₁ΔV-ΔPV₁-ΔPΔV

ΔPV₁+ΔPΔV＝P₁ΔV

ΔPV₁＝P₁ΔV-ΔPΔV

代入内筒内径D和内筒负压后水面上升高度H，继续推导：

直径和高度单位统一为mm、体积单位统一为ml、压强和负压单位统一为KPa，结果如下：

测量内筒内径D＝43.6mm，取P₁为一个标准大气压(101.3KPa)，有如下结果：

当测量负压ΔP＝60.65KPa时有

V₁＝H，即袋中气体含量(ml)＝测量内筒负压后水面上升高度H(mm)

当测量负压ΔP＝40KPa时有

V₁＝2.29H，即袋中气体含量(ml)＝2.29倍的测量内筒负压后水面上升高度H(mm)。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本实用新型所述的用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，结构设计简单、合理，可实现对食品包装袋中气体含量的进行测量，以判断袋中的气体含量是否符合相应的质量标准，可广泛应用于食品包装及食品加工行业中。

2、本实用新型所述的测量仪器，根据在一定条件下，气体的体积随压强的改变而改变的规律，通过负压发生器，在测量筒中产生负压，下筒中的包装袋体积变大，测量内筒中的水位上升，根据水位上升的高度以及测量的中的负压值，即可计算得到相应包装袋中的气体含量，测量方法简单、可行，测量结果精确、可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述测量仪器的结构示意图。

标号说明：1、下筒；2、接水盘；3、内筒；4、外筒；5、负压表；6、调压阀；7、减压阀及压力表；8、气阀开关；9、负压开关；10、下筒排空阀；11、入水阀；12、下筒排空阀；13、负压发生器；14、内筒排水阀；15、外筒排水阀；16、消音器；17、校验筒；18、排气阀；19、进排水阀门。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1：如图1所示，一种用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，包括气源、负压发生器13、水源、下筒1、测量筒、接水盘2，

所述测量筒包括相互套设的透明内筒3和外筒4，所述内筒3上部开口于外筒4中，底部与外筒4不连通，筒壁上设有刻度标尺，刻度标尺的范围为0-380mm；

所述下筒1与水平面呈倾斜角度安装设置，所述下筒1上部高位水口与内筒3相连接，底部高位水口与水源相连接，所述下筒1上设有下筒盖；

所述负压发生器13一端与外筒4相连接，另一端与气源相连接，所述外筒4上方与负压发生器13相连接的管路上设有负压表5；

所述内筒3、外筒4、下筒1均通过排水管道与接水盘2相连接；

所述气源、负压发生器13、测量筒、下筒1、水源由阀门、开关以及管路连接形成密闭的测量系统，实现测量功能。

具体地，如图1所示，所述负压发生器13与外筒4的连接管路上设有负压开关9，所述水源与下筒1的连接管路上依次设有调压阀6和入水阀11，所述气源与负压发生器13的连接管路上依次设有减压阀以及压力表7、气阀开关8，所述下筒1与接水盘2相连接的排水管道包括下筒排水管道，所述下筒排水管道与下筒1的进水管道相连接，所述下筒排水管道上设有下筒排水阀10，所述外筒4与接水盘2相连接的排水管道上设有外筒排水阀15，所述内筒3与接水盘2相连接的排水管道上设有内筒排水阀14。

其中，所述负压发生器13通过气阀开关8连接压缩气源作为能源，经负压开关9连接外筒4上部，用于产生测量所需的负压。下筒排水管道的设置，用于将下筒1中的测试介质排放至低于下筒1上口最低边缘，以便取出测量包装袋。

所述下筒1为与水平面呈60°倾斜安装的金属圆筒，所述下筒盖设置于下筒1的上端部。进行包装袋气体含量测定时，通过调压阀6、入水阀11向下筒1中注入清水，当水位上升至低于下筒1上口最低边缘时，关闭入水阀11、调压阀6，放入被测试包装袋。

作为优选的实施方式，所述负压发生器13上设有消音器，用于降低负压发生器13工作时产生的噪音。

在本实施例1中，各种阀门及开关的作用如下：

减压阀以及压力表7，用于连接压缩空气气源并调节气压，以调整负压发生器13产生负压的速度和强度。

调压阀6，用于连接水源，向下筒1中注入测试介质，并调节供水流量和速度。

入水阀11，用于开启和关闭下筒1进水。

下筒排水阀10，用于下筒排水至水位低于下筒1上口最低边缘，以便打开盖子放入或取出被测袋子。

气阀开关8，用于开启和关闭负压发生器13的供气。

负压开关9，用处开启和关闭测量筒的负压连接，以及用入水阀11向下筒1中注水时的排气。

外筒排水阀15，用于测量外筒4排水。

内筒排水阀14，用于测量内筒3排水。

实施例2：如图1所示，一种用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，与实施例1的区别在于，所述下筒1与接水盘2相连接的排水管道还包括下筒排空管道，所述下筒排空管道设置于下筒1底部低位水口处，所述下筒排空管道上设有下筒排空阀12。其中，所述下筒排空阀12，用于下筒1内测试介质自来水的排空。

实施例3：如图1所示，一种用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，与实施例1、实施例2的区别在于，所述测量仪器还包括校验筒17，所述校验筒17底部通过管道与内筒3的排水管道相连接，顶部上方安装排气阀18，所述校验筒17与内筒排水管道相连接的管路上设有进排水阀门19，所述校验筒17的筒壁上设有刻度标尺，刻度标尺范围为0-50ml。

其中，所述校验筒，用于测量仪器中当零部件维修或管路、接头更换时，测量系统气密性的校准。

进排水阀门19，用于校验筒17的进水和排水。

排气阀18，用校准筒17与外部的通断。

在本实用新型实施例1至3所述的测量仪器中，测量筒外筒4上部由负压发生器13形成负压后，密闭容器中压强降低。根据波-马定律，测试包装袋中气体体积膨胀，由于流体的不可压缩性，根据测量筒中水面上升高度可以换算为袋中气体膨胀体积。根据袋中气体膨胀体积及负压值即可计算袋中气体含量。

利用本实用新型实施例1至3所述的测量仪器对包装袋中气体含量进行测量时，包括以下步骤：

(1)测试前准备阶段：用减压阀调节气源压力至4bar左右，放好接水盘2，确保所有的开关阀门都在关闭位置；

(2)打开入水阀11，通过调压阀6控制水源流量流速，向下筒1中注入清水至水位低于下筒上口最低边缘，关闭入水阀；

(3)打开下筒盖，将需检测的包装袋从短边方向卷成松散圆筒(大尺寸袋子对折后再卷)，放入下筒1中，然后尽量调整袋子到尽可能松散状态，避免紧密卷绕，关闭下筒盖；

(4)打开入水阀11、负压开关9，在下筒1中注入水源至水位上升至内筒3中的零位刻度线，关闭入水阀11，观察水位应以水面最低点为准，注水时调节阀门开度以控制水流。如果水位超过零位可以打开内筒排水阀14使水位降低到零位。

(5)打卡气源开关8、开启负压发生器13，测量筒内产生负压，记录内筒内3水位上升的高度H、测量筒内的负压值ΔP，根据公式：

计算包装袋中气体的含量V₁，其中，D为内筒直径，单位为：mm；P₁为大气压强，单位为：KPa；ΔP的单位为：KPa；H的单位为：mm；V₁的单位为：ml。

其中，在步骤(5)中，内筒直径D取值为43.6mm时，

判断包装袋中气体的含量是否小于380ml，当气体含量小于380ml时，观察负压表ΔP为60.65KPa且内筒3中水位不再上升时，先闭负压开关9，在关闭气源开关8等待一分钟，记录测量内筒3的水位刻度H，此数值即为包装袋中气体的含量V₁＝H；当包装袋中的气体含量大于380ml时，观察负压表ΔP为40Kpa且内筒3中水位不再上升时，先闭负压开关9，在关闭气源开关8等待一分钟，记录内筒3内的水位刻度H，被侧包装袋中的气体含量V₁＝2.29H，即：内筒3内上升的水位乘以2.29等于包装袋中气体的含量。

(6)打开负压开关9、打开下筒排水阀10，下筒1排水至水位低于下筒1上口最低边缘时，关闭下筒排水阀10，打开下筒盖子，取出被测袋子，准备下一次检测。

当本实用新型实施例3所述的测量仪器零部件维修或更换阀门打开管路重新连接时，需要对测量系统的气密性进行校验，具体的校验方法包括以下步骤：

S1，确认下筒1内没有袋子，关闭下筒盖子，打开负压开关9并用入水阀向下筒1中注入清水至内筒1中水位上升至大于校验筒17的最大刻度，注水过程中注意调节调压阀6开度，关闭入水阀11；

S2，打开校验筒排气阀18，打开校验筒进排水阀19并控制开度，将内筒3中的水冲入校验筒17至最大刻度50ml标记处，关闭排气阀18及进排水阀19；

S3，打开内筒排水阀14并控制开度，将内筒3中的水排放至零位刻度线，关闭内筒排水阀14；

S4，打开气源开关8，负压发生器13在测量筒中产生负压，注意测量筒中的水位，当它停止上升或1分钟后，记录内筒3的水位刻度A，关闭负压开关9和气源开关8；

S5，打开校验筒进排水阀19，将校验筒17内50ml水全部排入内筒3中，记录内筒3中上升的水位刻度B，B-A的差值应等于35.5mm(对应50ml体积)，当B-A的差值不等于校验筒17内水的总体积对应的高度35.5mm时，调整气源减压阀以改变抽气量，得到一个正确的水位B，当B-A的差值等于校验筒内水的总体积对应的高度时，关闭负压开关9，将内筒3的水排入校验筒17内，校验筒内的水应回到最大刻度50ml处，关闭校准筒进排水阀19，此时测量系统(气密性)确认完毕，仪器重新建立了正确测量袋中气体含量的条件。打开下筒排水阀10至水面低于下筒1上口最低边缘处，打开下筒盖子，放入测试袋子进行测量。

S6，当系统校验完毕后，还可对系统测量准确度进行复核，具体方法为：

a，准备一只气球，吹入空气，注意最好不要带压，吹鼓即可；

b，准备一只适当容量的量杯，用排水法测量气球的体积并记录；

c，通过本实用新型所述的测量方法测定气球的气体体积，测量结果应与排水法测量的气球体积相等；

d，仪器测量准确度复核完毕，可以进行测量。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，其特征在于，包括气源、负压发生器、水源、下筒、测量筒、接水盘，

所述内筒、外筒、下筒均通过排水管道与接水盘相连接；

2.根据权利要求1所述的用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，其特征在于，所述负压发生器与外筒的连接管路上设有负压开关，所述水源与下筒的连接管路上依次设有入调压阀、入水阀，所述气源与负压发生器的连接管路上依次设有减压阀以及压力表、气阀开关。

3.根据权利要求2所述的用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，其特征在于，所述下筒与接水盘相连接的排水管道包括下筒排水管道，所述下筒排水管道与下筒的进水管道相连接，所述下筒排水管道上设有下筒排水阀，所述外筒与接水盘相连接的排水管道上设有外筒排水阀，所述内筒与接水盘相连接的排水管道上设有内筒排水阀。

4.根据权利要求1所述的用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，其特征在于，所述内筒的刻度标尺范围为0-380mm，所述下筒与水平面的夹角为60°，所述下筒盖设置于下筒的上端部。

5.根据权利要求1所述的用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，其特征在于，所述负压发生器上设有消音器。

6.根据权利要求3所述的用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，其特征在于，所述下筒与接水盘相连接的排水管道还包括下筒排空管道，所述下筒排空管道设置于下筒底部低位水口处，所述下筒排空管道上设有下筒排空阀。

7.根据权利要求1至6任一所述的用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，其特征在于，所述测量仪器还包括校验筒，所述校验筒底部通过管道与内筒的排水管道相连接，顶部上方安装排气阀，所述校验筒与内筒排水管道相连接的管路上设有进排水阀门，所述校验筒的筒壁上设有刻度标尺。

8.根据权利要求7所述的用于测量包装袋中气体含量的测量仪器，其特征在于，所述校验筒的刻度标尺范围为0-50ml。