CN2486965Y

CN2486965Y - 玻璃瓶罐内压力测试机

Info

Publication number: CN2486965Y
Application number: CN 01244200
Authority: CN
Inventors: 王普; 孙沭生; 徐仁贵; 侯德洪; 陆长厚
Original assignee: SHANDONG PROV PRODUCTS QUALITY SUPERVISORY INSPECTION OFFICE; Shandong yuanda electric research institute
Current assignee: SHANDONG PROV PRODUCTS QUALITY SUPERVISORY INSPECTION OFFICE; Shandong yuanda electric research institute
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2002-04-17
Anticipated expiration: 2011-08-02

Abstract

一种玻璃瓶罐内压力测试机,由测试台和电器箱组成,二者之间有电连接线,在测试台内有伺服电机、电磁阀、压力缸、传动机构以及玻璃瓶罐夹具,控制电路包含压力给定电路A、一级放大电路B、二级放大电路C、驱动电路D和信号调理电路E,均安装于电器箱内,在控制电路中设置了压力、电压负反馈,测试时伺服电机通过一组传动机构驱动压力缸活塞运动,所产生压力信号分别传递到压力传感器、压力表和已注满水的被测玻璃瓶罐内部,通过电气控制使压力按0.4MPa/s的速率连续线性增压,测试值通过压力表显示,工作可靠、测试速度快、造价低,且试验方法全面符合新国标等特点,适于车间和质检部门使用。

Description

玻璃瓶罐内压力测试机

(一)技术领域

本实用新型涉及一种压力试验机械，尤其是确定一种小型玻璃容器内压力的测试机械。

(二)背景技术

目前市场上销售的饮料，如啤酒、可乐等，大量采用玻璃瓶罐包装，从安全角度考虑，玻璃瓶罐需要有一定的耐内压力的性能，因此，玻璃瓶罐成品在出厂前，都必须进行耐内压力的抽样试验，尤其是对于啤酒瓶、饮料瓶来说，耐内压力性能更加是一项重要的技术指标。近年来，媒体上屡屡出现因为啤酒瓶爆炸造成严重的人身伤害和经济损失的报道，引起了各有关部门和生产厂家的高度重视，国家技术监督局于1998年发布了关于玻璃瓶耐内压力试验方法的新国家标准：GB/T4546-1998。该标准参照国际标准IS0/CD7548明确规定了玻璃瓶罐耐内压力的新试验方法，其中重要的一点就是要求在测试过程中试验压力以一定速率线性增长。而目前国内通常使用的玻璃瓶内压力测试机的原理是：采用压缩空气推动压力缸活塞以增加被试瓶内的水压，这种测试机不能控制增压速率，不符合新国标的要求。随着市场上瓶装啤酒和瓶装可乐的销量不断增大，安全性成为亟待解决的问题，而安全性的重要条件之一就是玻璃瓶耐内压力的性能。因此，无论是生产玻璃瓶的企业还是使用玻璃瓶的用户，都急需符合新国标且性能良好的玻璃瓶测试机。

(三)发明内容

本实用新型的目的是为玻璃瓶生产企业和用户提供一种符合新国标要求，即在测试过程中试验压力以一定速率线性增长的、具有高可靠性的测量玻璃瓶罐内压力的测试机。

本实用新型的基本工作原理如下：采用补液法增加被测玻璃瓶罐的内压力，测试时伺服电机驱动压力缸中的活塞，向已注满水的瓶内补液，通过电气控制使压力按0.4MPa/s的速率连续线性增压，直到达到设定压力值(通过性试验)或玻璃瓶破碎(破坏性试验)。

本实用新型由测试台和电器箱组成，二者之间有电连接线，在测试台内有伺服电机、电磁阀、压力缸、传动机构以及玻璃瓶罐夹具，控制电路均安装于电器箱内，其特征在于：控制电路由压力给定电路A、一级放大电路B、二级放大电路C、驱动电路D和信号调理电路E组成，压力给定电路A中的运算放大器Q1D输出端接至一级放大电路B中运算放大器Q1G的反相端，一级放大电路B的输出端接至二级放大电路C中Q2G的反相端，控制电路中设置了压力、电压负反馈，信号调理电路E的输入来自驱动电路D的输出电压，输出端与二级放大电路C的Q2G的反相端连结，二级放大电路C的输出端与驱动电路D中Q1F的反相端相连接，压力传感器将压力缸输出端的压力信号Up反馈至一级放大电路B的输入端。

各部分线路连接详述如下：压力给定电路A中的运算放大器Q1D输出端通过开关SWIM接至一级放大电路B的2G端，来自压力给定电路A的压力给定信号通过串联电阻R9G和R1G送到运算放大器Q1G的反相端，一级放大电路B的输出端3G通过串联电阻R11G接至二级放大电路C中Q2G的反相端，压力传感器将压力缸4输出端的压力信号Up反馈至一级放大电路B的输入端，该反馈信号与压力给定电路A的给定压力信号进行比较后作为一级放大电路B的输入信号，信号调理电路E的输入来自驱动电路D的输出电压N1--N2，其输出端(20F)与二级放大电路C的4G端口连结，将电压反馈信号Uv与一级放大电路B的输出电压比较后作为二级放大电路C的输入信号，二级放大电路C的输出端21F通过串联电阻R1F、R2F与驱动电路D中Q1F的反相端相连接，驱动电路D的输出端与控制伺服电机1的继电器RY1连接，控制伺服电机的正、反转，伺服电机的输出轴与一组包含滚珠丝杠的传动机构相连接，驱动压力缸活塞运动，从而产生压力信号，分别传递到压力传感器5、压力表13和被测玻璃瓶罐12内部，从压力表可以观察压力信号的变化情况。

本实用新型为玻璃瓶罐生产厂和啤酒厂等企业贯彻新国标GB/T4546-1998提供了符合新国标要求、性能优越的测试设备，为严格把好充气瓶的内压力试验、消除充气瓶爆炸事故提供了可靠的试验设备。

(四)附图说明

图1是测试机结构示意图。

图2是压力回路流程图。

图3是控制电路原理图。

图4是压力给定、一级放大、二级放大和信号调理电路简图。

图5是驱动电路简图。

下面结合附图简要描述本实用新型的工作过程。

进行测试前，测试机处于预备状态，此时1号电磁换向阀9开启，2号电磁换向阀8关闭。进水经过减压阀7调整水压之后分为两路，一路通过1号电磁换向阀9进入被测玻璃瓶；另一路通过软化水罐14和3号电磁换向阀6进入压力缸4。进行测试时，1号电磁换向阀9关闭，2号电磁换向阀8开通，电器控制电路驱动伺服电机1转动，通过一级齿轮2减速，带动滚珠丝杠3变为直线运动，驱动压力缸活塞运动产生压力送至高压管道。高压管道分三路：第一路通到压力传感器5，产生压力信号；第二路通到压力表13，指示实际压力；第三路经过2号电磁阀8进入被测容器12，通过电气控制使压力按0.4MPa/s的速率连续线性增压，直到达到设定压力值(通过性试验)或玻璃瓶破碎(破坏性试验)，此时压力表指示的即为额定压力值或极限压力值。测试所需时间仅需5-6秒，测试结束后，系统自动恢复到预备状态。

测试的步骤如下：1、接通水源；2、合上电源开关和水源开关；3、设定试验压力；4、将注满水的被试玻璃瓶夹紧在瓶口夹头上；5、关闭防护门，测试自动进行。

测试结束时，防护门自动打开，数码管显示测试压力值，测试周期仅需5--6秒钟。

(五)具体实施方式：

附图给出了一种玻璃瓶内压力测试机最佳实施例的结构图、系统图、压力流程图和部分电气控制原理图。本实施例的外部结构为上下两大部分，上部是电器箱15，电器箱面板上装有电源开关、水源开关等操作按钮和相应的指示灯，控制电路固定在箱内，所有的电气线路穿过支撑电器箱的立柱17连结到测试机下部的测试台16内，立柱直径为φ50。这种结构的优点在于将电器部分与测试部分分离并使电器箱高于测试台，测试过程中水不会流到电器箱，测试台后部连接着进水管，进水管与减压阀7连接，从减压阀出来的管道分为两路，一路连接1号电磁换向阀9：另一路连接软化水罐14，软化水罐14与3号电磁换向阀6相连接，3号电磁换向阀6与压力缸4相连接。1号电磁换向阀的输出分别与被测玻璃瓶12、2号电磁换向阀8连接，2号电磁换向阀的输出接至压力传感器5。测试台一侧安装有伺服电机1、与伺服电机输出轴连接的齿轮2、滚珠丝杠3等传动机构，传动机构与压力缸4中的活塞连接，带动活塞运动产生压力信号，连接压力缸输出的高压管道分成三路，分别与压力传感器5、3号电磁换向阀6和压力表13连接，在测试台台面上有用于固定被测玻璃瓶12的夹具体10和夹口11、防护门开关等。防护门的作用是防止被试玻璃瓶发生破碎使碎片飞出。

压力给定电路A、放大电路B、放大电路C、驱动电路D、调理电路F和伺服电机的继电器、开关置于电器箱中，各部分线路连接详述如下：

压力给定电路A是由运算放大器Q1D、高精度稳压管ZD1D、电阻R1D-R6D、电容C1D和开关S1组成的积分电路，其中R1D、R2D、R3D、R4D串联连结，高精度稳压管ZD1D并联在R2D、R3D、R4D两端，R3D是可变电阻，其滑动端通过串联电阻R6D连结至运算放大器Q1D的反相端，开关S1用来控制积分电路有无输出，当S1闭合时，Q1D输出为零，当S1断开时，从Q1D输出随时间线性增长的电压信号，通过开关SW1M，在2G端得到线性增长的压力给定信号，接到电路B。

一级放大电路B由运算放大器Q1G、电阻R1G-R8G、电容C1G-C3G组成。压力信号Up来自压力传感器，从1G端通过串联电阻R2G输入到运算放大器Q1G的同相端；给定信号来自压力给定信号电路A，从2G通过串联电阻R9G、R1G输入到运算放大器Q1G的反相端，经比较放大后通过串联电阻R6G输出压力的误差信号至二级放大电路C的3G端。

二级放大电路C由运算放大器Q2G、电阻R11G-R14G和电容C4G组成。3G端得到的压力误差信号通过R11G接到运算放大器的反相端，在该端同时引入来自电路E的伺服电机电压的负反馈信号4G，二级放大电路C的输出端12G接到电路D的21F端。

驱动电路D由电压绝对值控制电路、电压极性判别电路和无触点开关这三部分组成。电压绝对值控制电路是一个由运算放大器Q1F和Q2F、二极管D1F和D2F、电阻R1F-R8F组成的全波整流电路，其作用是使从15F端输出的电压信号反映从21F端输入电压信号的绝对值。此电压信号用来控制直流电源，结果使直流电源输出电压Y1、Y2的大小反映压力误差的大小；电压极性判别电路由比较器Q4E、电阻R18E-R21E、非门Q3E：A和Q3E：B组成，当7F端的电压为正时，Q4E输出“0”电平，结果使Q3E：A输出“1”电平，Q3E：B输出“0”电平；当7F端的电压为负时，Q4E输出“1”电平，结果使Q3E：A输出“0”电平，Q3E：B输出“1”电平；无触点开关电路由三极管Q1M-Q4M、光电耦合器Q5E-Q8E、电阻R3M-R10M和R10E-R17E、电容C6M-C9M组成，当Q3E：A输出“1”电平、Q3E：B输出“0”电平时，光电耦合器Q6E和Q8E截止，而光电耦合器05E和Q7E导通，使三极管Q2M和04M截止，而三极管Q1M和Q3M导通，结果使N1-N2两端电压极性与Y1-Y2两端电压极性相同；若继电器RY1吸合，电机M正转。当Q3E：A输出“0”电平、Q3E：B输出“1”电平时，情况相反，结果使N1-N2两端电压极性与Y1-Y2两端电压极性相反；若继电器RY1吸合，电机M反转，电机的正转或反转都是为了使实际压力跟随给定压力信号，实现测试过程中的线性增压。

电压反馈信号调理电路E由光电耦合器Q3F和Q4F、电阻R14F-R26F、电容C3F和C4F组成，当N1一N2两端的电机控制电压为正时，光电耦合器Q3F导通，Q4F截止，结果从20F端输出正电压信号；当N1-N2两端电压为负时，光电耦合器Q4F导通，Q3F截止，结果从20F端输出负电压信号，此电压信号接到运算放大器Q2G的反相端，实现伺服电机控制电压的负反馈。电容C3F和C4F的作用是实现动态反馈，电压负反馈强度通过电位器R20F-R23F可调。

本实施例的传动机构中采用了传动齿轮与滚珠丝杠配合的方式。

测试机的操作区有电源开关、水源开关和相应的指示灯、瓶口夹头以及防护门开关等。

压力回路的主要元器件的参数为：压力缸，直径φ20，行程70mm；电磁换向阀，二位二通；齿轮付，模数1，变比170/17；滚珠丝杠，M16，螺距4mm，工作长度80mm；压力表，YB-160型精密压力表，0.4级，0-6Mpa。控制电路中主要元器件的参数为：压力给定电路A中的基准稳压管ZD1D采用2DW232，运算放大器Q1D采用OP07；两级放大电路中的运算放大器Q1G和Q2G均采用OP07；驱动电路D中的三极管Q1M-Q4M采用BUV22，光耦Q5E-Q8E采用TIL113；伺服电机M采用76ZYT001；电压反馈电路E，光耦Q3F和Q4F采用TIL113；压力传感器，ZQ-Y1型，0.1级，0-5Mpa，其余均为一般元器件。

为了保证实际压力测量精度和压力增长速率，测试机设置了包括转换开关、调节电位器、压力设定开关、时间显示以及压力指示表在内的校正装置，通常只校正低电压点(0.38Mpa)和高电压点(2.40Mpa)就能保证符合要求。

如果被测产品是玻璃罐或其他形式的容器，则仅需改变夹紧装置的相应部分即可。

Claims

1、一种玻璃瓶罐内压力测试机，由测试台和电器箱组成，二者之间有电连接线，在测试台内有伺服电机、电磁阀、压力缸、传动机构以及玻璃瓶罐夹具，控制电路均安装于电器箱内，其特征在于，控制电路由压力给定电路A、一级放大电路B、二级放大电路C、驱动电路D和信号调理电路E组成，压力给定电路A中的运算放大器Q1D输出端接至一级放大电路B中运算放大器Q1G的反相端，一级放大电路B的输出端接至二级放大电路C中Q2G的反相端，控制电路中设置了压力、电压负反馈，信号调理电路E的输入来自驱动电路D的输出电压，输出端与二级放大电路C的Q2G的反相端连结，二级放大电路C的输出端与驱动电路D中Q1F的反相端相连接，压力传感器将压力缸输出端的压力信号Up反馈至一级放大电路B的输入端。

2、根据权利要求1所述的玻璃瓶罐内压力测试机，其特征在于，所述的控制电路中压力给定电路A中的运算放大器Q1D输出端通过开关SWIM接至一级放大电路B的2G端，通过串联电阻R9G和R1G送到运算放大器Q1G的反相端，一级放大电路B的输出端3G通过串联电阻R11G接至二级放大电路C中Q2G的反相端，控制电路中设置了压力、电压负反馈，压力传感器将压力缸4输出端的压力信号Up反馈至一级放大电路B的输入端，该反馈信号与压力给定电路A的给定压力信号进行比较后作为一级放大电路B的输入信号，信号调理电路E的输入来自驱动电路D的输出电压N1--N2，其输出端(20F)与二级放大电路C的4G端口连结，将电压反馈信号Uv与一级放大电路B的输出电压比较后作为二级放大电路C的输入信号，二级放大电路C的输出端21F通过串联电阻R1F、R2F与驱动电路D中Q1F的反相端相连接，驱动电路D的输出端与控制伺服电机1的继电器RY1连接，伺服电机的输出轴与一组包含滚珠丝杠的传动机构相连接。

3、根据权利要求1所述的玻璃瓶罐内压力测试机，其特征在于，所述压力给定电路A是由运算放大器Q1D、高精度稳压管ZD1D、电阻R1D-R6D、电容C1D和开关S1组成的积分电路，其中R1D、R2D、R3D、R4D串联连结，高精度稳压管ZD1D并联在R2D、R3D、R4D两端，R3D是可变电阻，其滑动端通过串联电阻R6D连结至运算放大器Q1D的反相端，Q1D的输出端接到电路B的2G端口。

4、根据权利要求1所述的玻璃瓶罐内压力测试机，其特征在于，所述一级放大电路B由运算放大器Q1G、电阻R1G-R8G、电容C1G-C3G组成，压力信号Up从1G端通过串联电阻R2G连接到运算放大器Q1G的同相端，电阻R9G、R1G连接到运算放大器Q1G的反相端，Q1G的输出端接至二级放大电路C的3G端。

5、根据权利要求1所述的玻璃瓶罐内压力测试机，其特征在于，所述二级放大电路C由运算放大器Q2G、电阻R11G-R14G和电容C4G组成，3G端通过串联电阻R11G接到运算放大器Q2G的反相端，二级放大电路C的输出端12G接到电路D的21F端。

6、根据权利要求1所述的玻璃瓶罐内压力测试机，其特征在于，所述驱动电路D由电压绝对值控制电路、电压极性判别电路和无触点开关组成，电压绝对值控制电路是由运算放大器Q1F和Q2F、二极管D1F和D2F、电阻R1F-R8F组成的全波整流电路，电压极性判别电路由比较器Q4E、电阻R18E-R21E、非门Q3E：A和Q3E：B组成，无触点开关电路由三极管Q1M-Q4M、光电耦合器Q5E-Q8E、电阻R3M-R10M和R10E-R17E、电容C6M-C9M组成，Q1M的射极输出与Q2M的射极输出接至伺服电机的继电器RY1。

7、根据权利要求1所述的玻璃瓶罐内压力测试机，其特征在于，所述电压反馈信号调理电路E由光电耦合器Q3F和Q4F、电阻R14F-R26F、电容C3F和C4F组成，光电耦合器Q3F和Q4F串联，Q4F的两端电压N1-N2接至伺服电机的继电器BY1，电位器R20F-R23F可调。

8、根据权利要求1所述的玻璃瓶罐内压力测试机，其特征在于，所述的传动机构中采用了传动齿轮与滚珠丝杠配合的方式。