一種液體加注設備的製作方法
2023-09-23 11:27:35 1
專利名稱：一種液體加注設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及液體加注技術領域，具體涉及一種手持式的液體加注設備。
背景技術：
液體加注在工業領域應用十分廣泛，在不同的場合對加注系統的精度、可靠性和可操作性的要求不一。本實用新型主要針對的是適用於液體流量比較小的場合的手持式液體定量加注裝置，該設備通過手持式的設備進行液體加注。現有的技術方案的工作原理是將待加注的液體盛放在一個容器內，液體在壓力作用下流向加注管道，操作者通過控制管道上的閥門或者開關的開閉，來實現加注操作的開啟和停止。在閥門或開關的位置，一般還裝有液體流量表(有電子式和機械式兩種)。這種方法有以下缺點1、精度不高現有的液體流量表主要 是靠機械傳動來實現計量，如水錶是依靠水的壓力推動葉輪旋轉，葉輪再推動齒輪轉動，齒輪上通過個位數齒輪與用於計數的十進位數齒輪實現傳動。通過十進位數齒輪進行計數以獲得齒輪旋轉的圈數，從而實現計量。這種計量方式忽視了葉輪和流量表本體之間的液體滲漏，而且由於採用多個齒輪作為傳動機構，各個傳動機構之間會因長時間運轉產生磨損，造成計數不準，形成累積誤差，所以精度不高。機械配合的精度直接影響計量的精度，這種計量方式精度一般不高。2、不具備定量加注功能這種裝置計量的是開關打開後至開關閉合這段時間的液體流量，並不能實現定量加注。
發明內容本實用新型解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種計量精度高且能夠實現定量加注的液體加注設備。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案如下一種液體加注設備，包括控制裝置和與之相連的加注機構，所述加注機構包括中空的加注本體，所述加注本體兩端分別設有入口和出口 ；所述入口處設有開閉該入口的開關機構；所述加注本體的內腔設有相互嚙合的第一橢圓齒輪和第二橢圓齒輪，所述第二橢圓齒輪的齒面上偏心位置處設有磁鐵，靠近磁鐵一側的加注本體的內表面上設有靠磁鐵控制通斷的幹簧管；所述控制裝置包括集中控制模塊和分別與之相連的控制開關機構開閉的管路通斷控制模塊、輸入及顯示模塊、計算液體流量的計量模塊以及用來和外部計算機交換數據和控制指令信息的通訊模塊；所述幹簧管與計量模塊連接。本實用新型通過採用幹簧管來直接測量齒輪的旋轉圈數，省略了現有技術中的多個傳動機構，避免了現有技術中由於傳動機構的磨損而導致的精度不高，大大提高了測量精度。另外，本實用新型通過在輸入和顯示模塊輸入一個設定值，並通過計量模塊進行計量，到達設定值之後就由集中控制模塊控制關閉開關機構，實現了定量加注的功能。進一步的，所述加注本體的兩端分別連接有入口管路和出口管路，所述入口和出口分別設於入口管路和出口管路的末端。管路的設置可以更加方便的與外部裝置連接。[0008]進一步的，所述出口處設有防滴漏裝置，所述出口處設有防滴漏裝置，所述防滴漏裝置包括用於開閉出口的堵頭和連接於堵頭底部的第一中空管；第一中空管的下部插入有第二中空管，所述第二中空管的底端通過一環狀的固定板固定於出口管路上，所述第二中空管的底端低於第一中空管的底端；所述第一中空管外壁上設有環狀的限位板，所述限位板和固定板之間設有復位彈簧；所述第一中空管的側壁上在限位板和堵頭之間的位置處設有通孔；所述出口管路的末端為錐形，所述堵頭形狀與之匹配。在本實用新型中，將靠近出口的一端定義為上部，靠近入口的一端定義為下部。通過防地漏裝置的設置，可以在本實用新型的設備停止工作之後，即可封堵出口，防止裝置內殘留的少部分液體出現滴漏現象。優選的，所述固定板和限位板為金屬片，比如採用薄鋁板。進一步的，所述入口處的開關機構為固定於加注本體上並通過一電機驅動的機械伸縮機構，所述電機與管路通斷控制模塊連接。機械伸縮機構結構較為簡單實用，成本低，操作方便，而且不易損壞。
進一步的，所述控制裝置包括兩種控制模式自動計量模式和定量加注模式。通過選擇相應的控制模式，即可實現相應的計量功能。進一步的，所述計量模塊設有調整計量參數以進行計量補償的計量補償模塊。當集中控制模塊發出指令去關閉加注機構入口處的開關機構時，需要一定的響應時間，在這段時間內，橢圓齒輪在液體的壓力和慣性作用下仍然會旋轉，並且旋轉的圈數和液體壓力有關，也就是說液體加注的誤差隨壓力改變而改變。本實用新型專利可以通過測量幹簧管產生的脈衝的頻率來推算液體的壓力大小，從而可以通過集中控制模塊中內置的控制程序來計算該種壓力下液體加注的誤差，並反饋給計量補償模塊進行不同的計量補償數值，這樣集中控制模塊可以提前發出指令關閉加注機構入口處的開關機構，指令在響應時間內的液體流量計入實際加注量，這樣就會極大地減小誤差，提高了計量精度。換句話說，本實用新型能夠智能實時根據液體壓力來調整測量參數，進行計量補償，抵消了現有技術中由於液體壓力不同導致齒輪和本體之間的不同液體滲流而產生的測量誤差。進一步的，本實用新型還包括太陽能供電模塊，所述太陽能供電模塊包括依次連接的太陽能電池、充電模塊以及可充電電池或超級電容，所述可充電電池或超級電容與控制裝置連接。現有技術中的電子式計量裝置通常是用乾電池供電，電池使用壽命較短，需頻繁更換，易造成環境汙染。而本實用新型可以不用更換電池就能保證系統供電，十分綠色環保。一種上述的液體加注設備的控制方法，所述控制裝置包括兩種控制模式自動計量模式和定量加注模式，包括如下步驟步驟一，設備接入加注機構的入口與裝有待加注液體的容器，出口與待加注裝置連接；步驟二，模式選擇通過輸入及顯示模塊選擇控制模式；如果是選擇定量加注模式，需輸入一個流量設定值；步驟三，開啟加注手動或者由集中控制模塊控制管路通斷控制模塊打開加注機構入口處的開關機構；步驟四，液體計量集中控制模塊控制計量模塊在入口打開的同時開始計量液體的流量；[0018]步驟五，加注完成在自動計量模式下，當手動或者由集中控制模塊控制管路通斷控制模塊關閉加注機構入口處的開關機構時，加注操作結束，加注的液體量在輸入及顯示模塊顯示；在定量加注模式下，當計量模塊測得的液體的流量達到所述流量設定值時，由集中控制模塊控制管路通斷控制模塊關閉加注機構入口處的開關機構。所述步驟四中液體流量的計量方法為液體進入加注本體內腔時,第一橢圓齒輪和第二橢圓齒輪在液體壓力的推動下同時轉動，液體被擠向出口 ；第二橢圓齒輪上的磁鐵會同時隨第二橢圓齒輪做圓周運動，磁鐵上方的幹簧管由於磁鐵的靠近和遠離不斷地吸合和斷開，在電路裡產生連續的脈衝，計量模塊通過測量脈衝頻率和數量計算第一橢圓齒輪和第二橢圓齒輪旋轉的圈數，得到液體的流量。通過齒輪轉動發送脈衝的方式來測量液體流量，結構簡單可靠。進一步的，所述計量模塊還包括計量補償模塊，在所述步驟四中，還包括計量補償步驟，具體為計量補償模塊根據第一橢圓齒輪和第二橢圓齒輪的不同轉速得到的不同脈衝寬度，來判斷液體壓力的大小，根據液體壓力的不同進行計量補償。與現有技術相比，本實用新型技術方案的有益效果是本實用新型的液體加注設備，通過特別設計的加注機構，通過幹簧管的通斷產生的脈衝來測量液體流量，以及採用控制裝置的自動化控制，提高了測量精度。另外，通過設置了計量補償模塊，可以根據齒輪的轉速來調節不同的計量參數，進行計量補償，進一步降低了測量誤差，提高了計量精度，實現了精確計量液體的流量的目的。本實用新型還能夠根據需要進行定量加注，只需要預先輸入流量設定值，即可實現自動定量加注。另外，本實用新型設有太陽能供電模塊，能夠持續供電，無需像現有技術那樣頻繁更換電池，綠色環保。
圖I為本實用新型實施例的液體加注設備的結構框圖；圖2為本實用新型實施例的液體加注設備的加注機構結構示意圖；圖3為圖2中A處放大圖；圖4為本實用新型實施例的太陽能供電模塊結構示意圖；圖5為本實用新型實施例的液體加注設備的控制方法流程圖；圖6為圖5中計量補償模塊的控制流程圖；圖7為電機驅動模塊結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案做進一步的說明。實施例I如圖I所示，為本實用新型的液體加注設備，包括控制裝置和與之相連的加注機構，控制裝置包括集中控制模塊11和分別與之相連的管路通斷控制模塊14、輸入及顯示模塊15、計量模塊12以及用來和外部計算機交換數據和控制指令信息的通訊模塊13。管路通斷控制模塊14和計量模塊12均與加注機構連接。計量模塊12還設有計量補償模塊。加注機構的具體結構如圖2和3所示，加注機構包括中空的加注本體2，加注本體2兩端分別連接有入口管路和出口管路，入口管路和出口管路的末端分別是入口 31和出口32。入口管路和出口管路的末端指的是這兩個管路背離加注本體方向的端部。入口處設有開閉該入口的開關機構7，本實施例的開關機構7為通過電機控制的機械伸縮機構7，機械伸縮機構7固定於入口管路上，電機與管路通斷控制模塊14連接。管路通斷控制模塊14是根據集中控制模塊11發出來的信號，控制電機的正反轉，從而控制機械伸縮機構7的伸出或收回從而關閉或開啟入口管路，具體在後面詳述。加注本體2的內腔設有相互嚙合的第一橢圓齒輪41和第二橢圓齒輪42。為了配合這兩個橢圓齒輪的形狀和結構，同時最大限度的節約空間，加注本體2的內腔設置為橢圓形或近似橢圓形。第二橢圓齒輪42的齒面上偏心位置處設有磁鐵5，靠近磁鐵5 —側的加注本體的內表面上設有幹簧管(圖中未示出)。幹簧管與計量模塊12連接。磁鐵5不能設於第二橢圓齒輪42中心，而必須設於非中心的位置，這樣才能保證磁鐵5跟隨第二橢圓齒輪42旋轉時，與幹簧管的距離在周期性的發生變化，時近時遠。距離近的程度要保證幹簧管的接點能夠吸合，距離遠的程度要保證幹簧管的接點能夠斷開，這樣幹簧管才能隨著磁鐵位置的變化而不斷吸合與斷開，進而在電路中產生脈衝。本實施例中的磁鐵只有一個，但是也可以設置兩個或者多個。如果設置兩個，則可以設於第二橢圓齒輪42相對稱的兩個偏心位置上，即在本實施例的 基礎上，在第二橢圓齒輪42上與磁鐵5相對稱的位置再設置一個磁鐵。如圖3放大圖所示，本實用新型的加注機構在出口處設有防滴漏裝置6，為了便於描述，將出口 32的位置定義為「上方」，入口 31的位置定義為「下方」。但本實用新型的液體加注設備在使用時並非限於這樣的放置方式，可以沿任何方向放置使用，比如水平，傾斜或者將入口置於上方等。防滴漏裝置6包括用於開閉出口的堵頭61和連接於堵頭61底部的第一中空管63，第一中空管63的下部插入有第二中空管64，第二中空管64的底端通過一環狀的固定板65固定於出口管路上。第二中空管64的底端低於第一中空管63的底端，以預留出第一中空管63向下移動的空間。第一中空管63外壁上設有環狀的限位板62，第一中空管63的側壁上設有通孔631，通孔的位置是在限位板62和堵頭I之間，以確保從第二中空管流入第一中空管的液體，能夠從該通孔631流出後作用於限位板上，下壓限位板以打開出口。限位板62和固定板65之間設有復位彈簧66，以使得堵頭61在下移之後能夠自動復位以重新堵住出口。復位彈簧可以直接放置在限位板和固定板之間，為了作用力均勻，可以對稱的放置兩條或均布的放置更多條。當然，優選的，復位彈簧66是套設於第一中空管63上。限位板62可以是薄鋁板或者其他金屬薄片，主要是起到限定彈簧位置的作用。固定板65也可以選用薄鋁板或其他金屬薄片，其可以與第二中空管64—體成型而成，也可以通過焊接等方式與第二中空管64固定連接，只要能夠將第二中空管64固定於出口管路上即可。出口管路的末端為錐形，堵頭61形狀與之匹配。其中第一中空管63和第二中空管64為中空的鋼管，為了確保第二中空管64順利插入第一中空管63內，並保證第一中空管63可以沿第二中空管64順暢移動，顯然第一中空管63的內徑須大於第二中空管64的外徑。上述防滴漏裝置6的工作原理是在非工作的初始狀態時，加注本體2的內腔裡沒有液體，限位板62上表面沒有液體壓力，復位彈簧66自然伸展，推擠著限位板62的下表面使得堵頭封住出口 32。當機械伸縮機構7受到電機控制打開入口 31時，液體通過第二中空管64流入第一中空管63，再通過第一中空管63側壁上的通孔631流出並推動限位板62壓縮復位彈簧66，帶動堵頭61向復位彈簧66壓縮的方向活動，從而打開出口 32。當機械伸縮機構7受到電機控制關閉入口 31時，加注本體2的橢圓內腔裡的液體壓力減小，復位彈簧66自然伸展，從而推動限位板62帶動第一中空管63上移，進而堵頭61也隨之上移堵住出口 32，防止液體滴漏。本實用新型還包括太陽能供電模塊，如圖4所示，太陽能供電模塊包括依次連接的太陽能電池81、充電模塊82以及可充電電池83，可充電電池83與液體加注設備的控制裝置連接。太陽能電池能81在較微弱的光照下發出電能，當本實用新型的液體定量加注設備沒有使用時，太陽能電池儲存的電能向可充電電池83充電；當加注系統被使用時，太陽能電池81和可充電電池83同時向系統供電。由於本實用新型的液體加注設備的耗能較小，使用本實用新型中的太陽能電池即可以保證系統供電，這樣在系統壽命期內不需要更換電池，十分節能環保。本實用新型中的可充電電池還可以採用超級電容來替代，作用相同。本實用新型的控制裝置包括兩種控制模式自動計量模式和定量加注模式，上述的液體加注設備的控制方法，包括如下步驟步驟一，設備接入加注機構的入口 31與裝有待加注液體的容器，出口 32與待加 注裝置連接；步驟二，模式選擇通過輸入及顯示模塊15選擇控制模式；如果是選擇定量加注模式，需輸入一個流量設定值；步驟三，開啟加注手動或者由集中控制模塊11控制管路通斷控制模塊14打開入Π ；步驟四，液體計量集中控制模塊11控制計量模塊12在入口打開的同時開始計量液體的流量，並通過計量補償模塊進行計量補償；步驟五，加注完成在自動計量模式下，當手動或者由集中控制模塊11控制管路通斷控制模塊14將機械伸縮機構7伸出以關閉入口 31，加注操作結束，加注的液體量在輸入及顯示模塊15顯示；在定量加注模式下，當計量模塊12測得的液體的流量達到流量設定值時，由集中控制模塊11控制管路通斷控制模塊14將機械伸縮機構7伸出以關閉入口 31。出於節約能源的考慮，入口的開啟一般是採用手動方式操作機械伸縮機構7。在自動計量模式下，通常通過手動操作機械伸縮機構7關閉入口，而在定量加注模式下，則須通過自動控制的方式關閉入口 31。具體的，在系統處於手動工作方式時，手動抬起機械伸縮機構7，入口 31開啟，液體流經第一橢圓齒輪和第二橢圓齒輪，系統自動計量液體流量，並通過輸入及顯示模塊顯示實際的流量和總流量。手動推進機械伸縮機構7，則入口 31關閉，停止計量。在系統處於自動工作方式時，首先通過輸入及顯示模塊輸入所需的流量設定值，然後手動抬起機械伸縮機構7，系統自動計量流量並顯示。當實際的加注量等於輸入的流量設定值時，集中控制模塊11發出信號，驅動電機自動推進機械伸縮機構9，從而關閉入口 31，停止加注。步驟三中液體流量的計量方法具體為液體進入加注本體內腔時,第一橢圓齒輪41和第二橢圓齒輪42在液體壓力的推動下同時轉動，液體被擠向出口 32 ;第二橢圓齒輪42上的磁鐵5會同時隨第二橢圓齒輪42做圓周運動,磁鐵5上方的幹簧管由於磁鐵5的靠近和遠離不斷地吸合和斷開，在電路裡產生連續的脈衝，計量模塊12通過測量脈衝頻率和數量計算第一橢圓齒輪41和第二橢圓齒輪42旋轉的圈數，再結合橢圓齒輪每旋轉一周對應的液體流量，得到液體的流量。[0044]具體的計量補償方法如圖6所示，在步驟三中，計量模塊根據第一橢圓齒輪41和第二橢圓齒輪42的轉速來獲得脈衝寬度，如圖6中所示，計量模塊中預先存儲了 A、B、C和D四種不同的脈衝寬度區間，在實際使用中，也可以根據需要設置更多或者更少的脈衝寬度參數，根據讀取的脈衝寬度，對應A、、B、C和D其中一個脈衝寬度區間，不同的脈衝寬度區間對應不同的計量參數Al、BI、Cl和D1。根據不同的計量參數判斷液體壓力的大小，並根據液體壓力大小進行計量補償。如前所述，因為液體壓力的不同，在關閉了開關機構之後，響應時間內還是會有不同流量的液體流過。為了提高測量的精確度，需要將響應時間內流過的液體(即計量補償值)計入實際加注量。具體補償方式為預先通過實驗得到液體壓力和計量補償值之間的函數關係圖，存儲於集中控制模塊內。每個液體壓力值都對應一個計量補償值。當根據上述步驟判斷出液體壓力值並傳送給集中控制模塊之後，集中控制模塊會根據預先儲存好的上述函數關係圖，輸出與相應的液體壓力對應的計量補償值，與已經測得的計量數值相加而得到經補償後的實際液體流量值，並反饋給輸入和顯示模塊進行顯示，此時輸入和顯示模塊顯示的已經是經過計量補償之後的實際加注值。參見圖7中電機驅動模塊的電路結構圖，在步驟三和五中，管路通斷控制模塊14 打開和關閉入口的具體工作原理是集中控制模塊11發出信號，管路通斷控制模塊14控制電機轉動，當圖7中Ql導通、Q2關斷時，電機LI左端為「 + 」，右端為電機反轉，機械伸縮機構7在電機帶動下被收回，從而入口 31打開，入口管路導通；相反，當圖7中Ql關斷、Q2導通時，電機LI左端為右端為「 + 」，電機正轉，機械伸縮機構7在電機帶動下伸出，從而入口 31關閉，入口管路阻斷。由於本裝置的體積較小，所以本實用新型中的電機優選的採用微型直流電機，以儘可能的實現設備的小型化和便攜性。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但並不受限於上述實施例，任何其他的未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合或簡化，均為等效的置換方式，而落入本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種液體加注設備，其特徵在於，包括控制裝置和與之相連的加注機構，所述加注機構包括中空的加注本體，所述加注本體兩端分別設有入口和出口 ；所述入口處設有開閉該入口的開關機構；所述加注本體的內腔設有相互嚙合的第一橢圓齒輪和第二橢圓齒輪，所述第二橢圓齒輪的齒面上偏心位置處設有磁鐵，靠近磁鐵一側的加注本體的內表面上設有靠磁鐵控制通斷的幹簧管；所述控制裝置包括集中控制模塊和分別與之相連的控制開關機構開閉的管路通斷控制模塊、輸入及顯示模塊、計算液體流量的計量模塊以及用來和外部計算機交換數據和控制指令信息的通訊模塊；所述幹簧管與計量模塊連接。
2.根據權利要求I所述的液體加注設備，其特徵在於，所述加注本體的兩端分別連接有入口管路和出口管路，所述入口和出口分別設於入口管路和出口管路的末端。
3.根據權利要求2所述的液體加注設備，其特徵在於，所述出口處設有防滴漏裝置，所述防滴漏裝置包括用於開閉出口的堵頭和連接於堵頭底部的第一中空管；第一中空管的下部插入有第二中空管，所述第二中空管的底端通過一環狀的固定板固定於出口管路上，所述第二中空管的底端低於第一中空管的底端；所述第一中空管外壁上設有環狀的限位板，所述限位板和固定板之間設有復位彈簧；所述第一中空管的側壁上在限位板和堵頭之間的位置處設有通孔；所述出口管路的末端為錐形，所述堵頭形狀與之匹配。
4.根據權利要求I所述的液體加注設備，其特徵在於，所述計量模塊設有調整計量參數以進行計量補償的計量補償模塊。
5.根據權利要求I所述的液體加注設備，其特徵在於，所述入口處的開關機構為固定於加注本體上並通過一電機驅動的機械伸縮機構，所述電機與管路通斷控制模塊連接。
6.根據權利要求1-5任一所述的液體加注設備，其特徵在於，所述控制裝置包括兩種控制模式自動計量模式和定量加注模式。
7.根據權利要求I所述的液體加注設備，其特徵在於，還包括太陽能供電模塊，所述太陽能供電模塊包括依次連接的太陽能電池、充電模塊以及可充電電池或超級電容，所述可充電電池或超級電容與控制裝置連接。
8.根據權利要求3所述的液體加注設備，其特徵在於，所述固定板和限位板為金屬片。
專利摘要本實用新型涉及液體加注技術領域，具體涉及一種手持式的液體加注設備。本實用新型的液體加注設備包括控制裝置和與之相連的加注機構，所述加注機構包括中空的加注本體，所述加注本體的內腔設有相互嚙合的第一橢圓齒輪和第二橢圓齒輪，所述第二橢圓齒輪的齒面上設有磁鐵，靠近磁鐵一側的加注本體的內表面偏心位置處設有幹簧管；所述控制裝置包括集中控制模塊和分別與之相連的管路通斷控制模塊、輸入及顯示模塊、計量模塊以及通訊模塊。幹簧管隨著磁鐵的靠近和遠離實現吸合和斷開，計量模塊通過幹簧管的通斷實現計量。本實用新型計量精度高且可實現定量加注。
文檔編號B67C3/20GK202575935SQ20122011571
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月26日 優先權日2012年3月26日
發明者王飛, 鄧杏生 申請人:中山大學, 珠海博士通電子設備有限公司