可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置的製作方法

2023-09-18 14:30:00

專利名稱：可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置。
背景技術：
打火機是「國際危規」明確列為必須強制檢驗的危險品，國際上對打火機有許多特 殊要求，而打火機壓力測試是考核打火機在實際使用和運輸過程中受高溫狀態時，打火機 氣箱的耐壓能力。根據IS09994 2005打火機壓力測試標準發生變化，打火機增壓速度由 150Kpa/s變為69Kpa/s，要求打火機氣箱壓力達到額定壓力1500Kpa並保壓60秒後氣壓無 明顯下降(壓力下降小於250kpa)。目前國內打火機壓力測試裝置是按照2005年之前的測試標準進行開發的，存在 以下缺點一是採用單一固定式增壓速度供氣，增壓過程所需時間較長，(如天津檢驗檢疫 局設計打火機壓力測試裝置)。二是不能滿足新標準對增壓速度的新要求，這就迫切需要研 究和開發新型打火機壓力測試裝置。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可控性強、測量精度高、安全可靠並 且便於操作的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置。為此本實用新型提供的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置，包括PLC和氣流 迴路，氣流迴路和PLC均設置於外殼內，PLC配置有控制機構，氣流迴路包括樣品連接埠， 樣品連接埠連接總送氣管，總送氣管連接多個送氣支路，總送氣管上樣品連接埠與送 氣支路設置有充氣閥，每個送氣支路均配置有節流閥和電磁閥，送氣支路均與減壓閥連接， 總送氣管還連接放氣支路，放氣支路上設置有壓力傳感器，傳感器連接PLC，放氣支路上壓 力傳感器外端設放氣閥，PLC根據預定程序或者觸控螢幕接收的指令控制所有節流閥、電磁 閥、放氣閥和減壓閥。由於本實用新型採用多個送氣支路多級步進法控制氣路開度，從而可以實現多級 的氣流開度，通過控制電磁閥的開啟、關閉，實現快速增壓、精確控制以及精準測量，多開度 控制方式相比傳統方法可控性更強。並且在總送氣管中增加了充氣閥，在增壓完畢時可以 快速關閉送氣迴路，防止氣壓超調，同時保壓過程有效截斷前端迴路，防止漏氣，既實現精 確控制又增強了安全性。本試驗裝置還設有減壓閥，使進氣壓力固定在1600kPa，在不超速 的前提下，增壓速度控制在< 69kPa/s時，增壓時間可以控制在28s之內，遠低於採用固定 開度的壓力測試機的增壓時間。增壓速度控制在< 150kPa/s時，增壓時間可以控制在15s 之內，即試驗時間比等速直線上升所需的時間稍長些，但遠低於固定開度方式增壓所需的 時間。

附圖為本實用新型提供的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置立體結構示意圖。附圖中1、計算機，2、印表機，3、PLC，4、觸控螢幕，5、節流閥A，6、外殼，7、樣品連接
埠，8、放氣閥，9、壓力傳感器，10、充氣閥，11、節流閥C，12、節流閥B，13、電磁閥F，14、電 磁閥E，15、電磁閥D，16、減壓閥，17、總送氣管，18、送氣支路，19、放氣支路，20、數據線。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型提供的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置包括PLC3 和氣流迴路，氣流迴路和PLC3均設置於外殼6內，PLC3配置有控制機構，本實施例中PLC3 配置有的控制機構機構為與其連接的觸控螢幕4氣流迴路包括樣品連接埠 7，樣品連接端 口 7連接總送氣管17，總送氣管17連接多個送氣支路18，總送氣管17上樣品連接埠 7 與送氣支路18設置有充氣閥10，每個送氣支路18均配置有節流閥和電磁閥，送氣支路18 均與減壓閥16連接，總送氣管17還連接放氣支路19，放氣支路19上設置有壓力傳感器9， 傳感器9連接PLC3，放氣支路19上壓力傳感器9外端設放氣閥8，PLC3根據預定程序或者 觸控螢幕接收的指令控制所有節流閥、電磁閥、放氣閥8和減壓閥16。在本實施例中PLC3連 接計算機1，由計算機1對PLC3發出指令控制測試裝置。在上述實施例中節流閥包括節流閥A5、節流閥B12和節流閥C11，節流閥A5屬於 1倍開度，節流閥B12屬於2倍開度，節流閥Cll屬於4倍開度，電磁閥包括電磁閥D15、電 磁閥E14和電磁閥F13，電磁閥D15對應控制節流閥A5，電磁閥E14對應控制節流閥B12，電 磁閥F13對應控制節流閥C11。本實用新型提供的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置工作原理如下打火機氣箱迴路等效於一個節流盲室，根據氣路原理，氣箱中氣體壓力P2與進氣 壓力P1、進氣孔氣阻R、氣箱氣容C的關係式為如下特性方程P2 = Pl(l-e_t/τ ) (1)即試驗壓力Ρ2的時間特性為指數曲線。其中τ =RC為其時間常數。當氣路開度、試品氣箱及氣路容積一定時，其時間常數(τ =RC)將不變，對不同 的氣源壓力Ρ1，「增壓速度」初始值設為V = 69kPa/s，或ν = 150kPa/s，則根據式(1)得 τ =P1/V為常值。當氣源壓力越高時，達到試驗壓力上限1500kPa所需的時間越短。但 是當氣源壓力較高(如2000kPa以上)時，一方面需要更高的管路結構強度，另一方面在 試驗時容易造成壓力超調，控制難度增大，會給系統帶來負面影響。而當氣源氣壓降低(如 1600kPa)時，試驗時間就會增加，會降低試驗效率。為了解決上述問題，引入可變氣阻結構。在氣壓上升過程改變氣流開度，提高進氣 流量，以提高氣壓上升速度，實現縮短試驗時間的目的。改變氣流流量的方法有連續可變式 氣流開度法和步進式氣流開度法。連續可變式氣流開度法可以採用電動閥門。理論上，可以通過給電動閥門傳送連 續可變的電信號以控制閥門開度連續變化，實現等速增壓，使得試驗時間最短。實際上，本 試驗項目涉及的氣源壓力高、而且迴路容積很小、增壓速度限值低，要求電動閥門的通徑很 小、氣流開度調節極為細微，對電動閥門的執行速度、控制精度要求都很高，製造難度很大。步進式氣流開度法其原理是分級控制氣流開度，以步進方式改變R值，及時對氣 相壓力P2的上升速度進行提速，使之儘量接近69kPa/s線或150kPa/s線。從最小(1級)氣流開度開始，對每一級開度，按照指數曲線初始階段(指數曲線的初始階段接近69kPa/ s線或150kPa/s線)，當壓力上升速度降低時，及時增加開度，直到最大(7級)開度，使得 整個增壓過程的壓力上升曲線儘量接近69kPa/s線或150kPa/s線，以求增壓過程最短。本 方案優點是可以選擇較低的氣源壓力，降低結構強度要求，降低製造成本。具體實現過程如 下如附圖所示高壓氣源經過減壓閥16將試驗氣源壓力控制在1600kPa。節流閥A5 通經最小，節流閥B12通經居中，節流閥Cl 1通經最大，通過工控計算機1發布控制指令，通 過數據線20控制PLC3，PLC3根據氣體目前氣道中壓力傳感器9傳回的模擬信號，通過A/D 轉換變為數位訊號進行分析，PLC3通過開、關不同的電磁閥實現不同開度組合，及時增大和 減小開度，最大7級開度，給試驗樣品送氣。當樣品連接器7中的氣壓達到試驗的保壓要求 時充氣閥10在PLC3的控制下關閉，進入保壓時間，PLC3將這個時間信號通過數據連接線 17送回計算機1或在PLC3中進行計時，當到達保壓結束時間時計算機1發送信號給PLC3， PLC3打開放氣閥8讓氣道中的氣體放出。試驗結束計算機1發布指令給印表機2輸出試驗 結果。為增加該系統適應性，本實用新型採取高低兩套搭配方式，一種通過計算機1控 制PLC3採取上位機控制原理來實現可變開度調節，另外一種無控制計算機，只採用PLC3和 觸控螢幕4搭配以便降低設備成本向企業推廣，該方式是通過編寫觸控螢幕程序，通過觸控螢幕4 發布信號來控制PLC3發表控制信號來實現充氣氣路的可變開度調節，保壓時間也在PLC3 內部計時，電磁閥的開啟也是 收PLC3程序控制。
權利要求一種可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置，其特徵是包括PLC(3)和氣流迴路，氣流迴路和PLC(3)均設置於外殼(6)內，PLC(3)配置有控制機構，所述氣流迴路包括樣品連接埠(7)，樣品連接埠(7)連接總送氣管(17)，總送氣管(17)連接多個送氣支路(18)，總送氣管(17)上樣品連接埠(7)與送氣支路(18)設置有充氣閥(10)，每個送氣支路(18)均配置有節流閥和電磁閥，所有送氣支路(18)均與減壓閥(16)連接，所述總送氣管(17)還連接放氣支路(19)，放氣支路(19)上設置有壓力傳感器(9)，傳感器(9)連接PLC(3)，放氣支路(19)上壓力傳感器(9)外端設放氣閥(8)，PLC(3)根據預定程序或者觸控螢幕接收的指令控制所有節流閥、電磁閥、放氣閥(8)和減壓閥(16)。
2.根據權利要求1所述的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置，其特徵是所述 PLC(3)配置有的控制機構機構為與其連接的觸控螢幕(4)。
3.根據權利要求1或2所述的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置，其特徵是所 述PLC (3)連接計算機(1).
4.根據權利要求1或2所述的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置，其特徵是所 述節流閥包括節流閥A(5)、節流閥B(12)和節流閥C(ll)，節流閥A(5)屬於1倍開度，節流 閥B (12)屬於2倍開度，節流閥C (11) 4倍開度，電磁閥包括電磁閥D (15)、電磁閥E (14)和 電磁閥F (13)，電磁閥D (15)對應控制節流閥A (5)，電磁閥E (14)對應控制節流閥B (12)，電 磁閥F(13)對應控制節流閥C(Il)。
5.根據權利要求3所述的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置，其特徵是所述節 流閥包括節流閥A(5)、節流閥B(12)和節流閥C(Il)，節流閥A(5)屬於1倍開度，節流閥 B (12)屬於2倍開度，節流閥C (11) 4倍開度，電磁閥包括電磁閥D (15)、電磁閥E (14)和電 磁閥F (13)，電磁閥D (15)對應控制節流閥A (5)，電磁閥E (14)對應控制節流閥B (12)，電磁 閥F(13)對應控制節流閥C(Il)。
專利摘要本實用新型公開了一種可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置，包括PLC和氣流迴路，氣流迴路和PLC均設置於外殼內，PLC配置有控制機構，氣流迴路包括樣品連接埠，樣品連接埠連接總送氣管，總送氣管連接多個送氣支路，總送氣管上樣品連接埠與送氣支路設置有充氣閥，每個送氣支路均配置有節流閥和電磁閥，送氣支路均與減壓閥連接，總送氣管還連接放氣支路，放氣支路上設置有壓力傳感器，傳感器連接PLC，放氣支路上壓力傳感器外端設放氣閥，PLC根據預定程序或者觸控螢幕接收的指令控制所有節流閥、電磁閥、放氣閥和減壓閥。本實用新型提供的可變氣流開度打火機氣箱壓力測試裝置可控性強、測量精度高、安全可靠並且便於操作。
文檔編號G01M99/00GK201569575SQ20092021554
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者仇高賀, 高熙康, 黃雲樞 申請人:中華人民共和國溫州出入境檢驗檢疫局