一種自動啟膜式皂膜流量計的製作方法
2023-05-14 00:32:31 2
一種自動啟膜式皂膜流量計的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種自動啟膜式皂膜流量計，包括皂膜管、皂膜生產裝置和皂膜回收裝置；皂膜生產裝置包括皂液管和進氣管，進氣管設置在皂液管的上部；皂膜回收裝置包括皂膜回收蓋、皂液回收管和皂液回收杯，皂液回收管的一端連接皂膜管頂部的皂液回收蓋，另一端伸入皂液回收杯內；皂液回收杯內裝有皂液，皂液管的底端連接於皂膜回收杯底部側壁，皂液的液面與進氣管進氣口的頂端處於同一高度。本發明採用連通器原理，實現自動啟膜的方式，彌補手動啟膜的缺陷，減小了檢定誤差。
【專利說明】一種自動啟膜式皂膜流量計
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種自動啟膜式皂膜流量計，屬於機械【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著現代科學技術不斷發展，提高過程控制，流量準確計量，變成十分重要的技術問題。特別地，對於微小氣體流量，流量的控制、氣流受環境溫度、壓力不同會導致氣體流量有較大的差異，準確度也可能受多種因素影響而各不相同。因此要想正確測量並傳遞流量數據，就要針對以上條件，研究出適合的氣體流量標準裝置。
[0003]目前皂膜流量計是測量微小氣體流量的主要流量計之一，主體部分是內壁光滑、內徑尺寸儘量均勻的玻璃管。使用皂膜流量計時，給皂膜管通氣，然後手動捏皂膜管下端膠球，膠球內的皂液上升，上升到皂膜管下端氣路口時，在氣體流動的推動下，皂液會在皂膜玻璃管內壁形成一層薄膜(即皂膜)。皂膜隨著氣流逐漸上升，先後經過下刻度線和上刻度線，上升到皂膜玻璃管上部時破裂。兩個刻度線之間的容積是確定的，由計時器或秒表計算皂膜在兩個刻度線之間移動的時間，由此可以計算出氣體的瞬時流量。但現有的皂膜流量計存在以下問題:
(I)皂膜流量計的啟膜方式問題。常規的皂膜流量計啟膜方式都是手動啟膜，如專利名稱為皂膜流量計(專利號為ZL2007103012867)的專利即為手動起膜。其缺陷是手捏膠球的力度很難把握，會造成皂膜的厚度不同，影響檢定結果；且手動啟膜效率較低，增長檢定時間。如何改進啟膜方式，實現自動啟膜，提高檢定準確度和檢定效率成為新型皂膜流量計的研究目標之一。
[0004](2)皂膜破裂後皂液回流導致的附加誤差問題。現有的皂膜流量計的主體基本都是一個皂膜管，皂膜隨氣體在皂膜管內上升，到達頂部時破裂，氣體由出氣口排出，皂液則沿皂膜管內壁回流，這些皂液有的會殘留在內壁上，有的會向下流落到下一個正在上升的皂膜上，造成皂膜邊緣厚度增加、皂膜凸起弧度變化等，從而產生一系列誤差，且這些誤差不可定量計算，統稱為附加誤差。附加誤差一般都在0.3%以上，成為影響皂膜流量計準確度的重要因素。
[0005](3)皂膜流量計標準容積的標定方法。根據檢定規程，皂膜流量計採用稱重法標定。在流量計中灌滿蒸餾水，從下端出水口放出，當蒸餾水下降到上刻度線處時停止放水，然後把蒸餾水放入燒杯中，直到下降到下刻度線處。稱量燒杯中蒸餾水的質量，換算成20°C的標準體積，即皂膜流量計的標準容積。這一標定方法的缺陷是標定過程中蒸餾水受外界環境影響大，導致蒸餾水的溫度變化和蒸發，從而影響標定結果；同時，受重力影響，蒸餾水在下降過程中液面弧度變大，導致放出的蒸餾水量偏少，影響標定結果。所以，提高標準容積的標定要從減少影響因素和改進標定方法兩個方面考慮。
[0006](4)標定過程的精確控制問題。標定過程中蒸餾水的流速是通過手動閥門控制的，通常情況下可以控制解析度為一滴，約為0.05ml。對於規格較小皂膜流量計(容積為25ml)來說，誤差達到±0.2%，降低了流量計的準確度等級。因此，如何提高控制精度，解決微小流量的控制問題成為提聞標定準確度的關鍵之一。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種自動啟膜式皂膜流量計，實現皂膜流量計的自動啟膜，還帶有皂液回收功能。其彌補了手動啟膜的缺陷，減小了檢定誤差，提高了檢定效率，該自動啟膜式皂膜流量計還便於使用新型的標定方法，進一步減少操作時的誤差，該自動啟膜式皂膜流量計的準確度可達到0.2級。
[0008]為解決以上技術問題，本發明提供如下技術方案:一種自動啟膜式皂膜流量計，所述皂膜流量計包括皂膜管、皂膜生產裝置、皂膜回收裝置，皂膜回收裝置包括皂膜回收蓋、皂液回收管和皂液回收杯，皂液回收管的一端連接皂膜管頂部的皂液回收蓋，另一端伸入皂液回收杯內；皂膜生產裝置包括皂液管和進氣管，進氣管設置在皂液管的上部；所述皂液回收杯內裝有皂液，皂液管的底端連接於皂膜回收杯底部側壁，所述皂液的液面與進氣管進氣口的頂端處於同一高度。
[0009]進一步地，所述皂液回收杯頂部連接有加液器。
[0010]進一步地，所述皂液回收杯上部連接有溢流管，溢流管的管口底端與進氣管的進氣口頂端處於同一水平面內，溢流管伸入溢流杯內。
[0011 ] 進一步地，所述溢流管上連接有閥門。
[0012]進一步地，所述皂液管與皂膜回收杯之間通過橡膠軟管連接。
[0013]進一步地，所述皂液管管壁上、進氣管的下方設有閥門。
[0014]進一步地，所述皂膜回收蓋的頂部設有出氣口，出氣口處連接流量控制管。
[0015]進一步地，所述流量控制管上連接有流量控制閥的一端。
[0016]進一步地，所述流量控制閥另一端連接有預留管。
[0017]進一步地，所述自動啟膜式皂膜流量計配置有用於對皂液回收杯稱重的電子天平。
[0018]本發明涉及的這種自動啟膜式皂膜流量計，與現有技術相比，具有如下有益效果:
(I)本發明採用連通器原理，實現了自動啟膜的方式，彌補了手動啟膜的缺陷，減小了檢定誤差，提聞了檢定效率。
[0019](2)本發明的自動啟膜式皂膜流量計還具有皂液回收功能，有效避免了皂液回流導致的附加誤差，提高了皂膜流量計的準確度。同時避免了皂液的揮發和浪費。在皂膜流量計正常運行後，可以實現封閉式運行，避免外界因素對流量計的影響。
[0020](3)常規的皂膜流量計準確度等級最高為0.5級，本發明的皂膜流量計減少了運行過程中的影響因素、提高標準容積標定準確度、避免附加誤差的影響，提高了流量計的準確度，可以達到0.2級。
[0021](4)本發明的自動啟膜式皂膜流量計適於採用新型標定方法，把密封的皂液回收杯一直放在電子天平上，讀出放出蒸餾水過程中皂膜管中液面分別位於下刻度線和上刻度線時的質量差，從而計算出標準容積。避免了常規標定導致的液面弧度變化，同時不需要反覆移動皂液回收杯，減少操作帶來的誤差；標定時通過流量控制管和控制閥能夠精確控制標定準確度，有效控制液體解析度達到0.005ml,比常規的控制精度提高了 10倍。【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的自動啟膜式皂膜流量計結構示意圖；
圖2是本發明的自動啟膜式皂膜流量計進行標準容積標定時的結構示意圖；
圖中標記如下:1-皂膜管，2-皂液回收蓋，3-皂液回收杯，4-進氣管，5-閥門，6-上刻度線，7-下刻度線，8-橡膠軟管，9-出氣口，10-皂膜，11-皂液回收管，12-加液器，13-閥門，14-溢流管，15-溢流杯，16-皂液，17-皂液的液面位置，18-電子天平，19-流量控制管，20-流量控制閥，21-蒸餾水，22-皂液管，41-進氣口。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，皂膜流量計包括皂膜管1、皂膜生產裝置、皂膜回收裝置，皂膜回收裝置包括皂膜回收蓋2、皂液回收管11和皂液回收杯3，皂液回收管11 一端連接皂膜管I頂部的皂液回收蓋2，另一端伸入皂液回收杯3內；皂膜生產裝置包括皂液管22和進氣管4，進氣管4設置在皂液管22的上部；皂液回收杯3內裝有皂液，皂液管22的底端連接於皂膜回收杯11底部側壁，皂液的液面與進氣管4進氣口的頂端處於同一高度。
[0024]皂膜管的管壁設有上刻度線6和下刻度線7。
[0025]所述皂液回收杯3頂部連接有加液器12，側壁上部連接有溢流管14，溢流管14的管口底端與進氣管4的進氣口 41頂端處於同一水平面內，溢流管14伸入溢流杯15內，溢流管14上設有閥門13。
[0026]所述皂液管22與皂膜回收杯3之間通過橡膠軟管8連接，進氣管4的下方設置閥門5。
[0027]所述皂膜回收蓋2的頂部設有出氣口 9，出氣口 9連接流量控制管19，流量控制管19上連接流量控制閥20的一端，流量控制閥20另一端設有預留管，自動啟膜式皂膜流量計配置有用於對皂液回收杯稱重的電子天平。在對皂膜流量計進行標準容積標定時，該預留管用於連接皂液回收杯，如圖2所述，皂液回收杯放置在電子天平上進行稱重。
[0028]皂膜回收蓋2呈近似圓柱殼體形，其軸線與皂膜管I的軸線重合，截面直徑大於皂膜管I的直徑，皂膜回收蓋2包括回收蓋上底面、回收蓋側壁和回收蓋下底面，所述回收蓋下底面環繞皂膜管I的頂部設置，其從皂膜管I的頂部以一向下凹的圓弧面伸展至回收蓋側壁的底部。皂液回收管11通過所述回收蓋下底面與皂液回收蓋2連通。
[0029]溢流管14從皂液回收杯3的一側向外開設，溢流管14與皂液回收杯3的連通位置的水平高度和進氣管4與皂液管22的連通位置的水平高度相同，如圖1的皂液的液面位置17。加液器12從皂液回收杯的頂部插入到皂液回收杯3中，在本實施例中，加液器12是一漏鬥。
[0030]皂液管22的直徑小於皂膜管I的直徑，皂液管22和皂液回收杯3均容納有相同水平高度的皂液16。皂液的液面位置17正好位於進氣管4與皂液管22的連通位置，以便從進氣管4中進入的氣體可使皂液產生皂膜。本實施例的自動啟膜式皂膜流量計使用時，其運行的操作過程表述如下:
如圖1所示連接好各部分。把進氣管4連接到被檢氣體流量計上；打開閥門5和閥門13 ;把皂液通過加液器12加入到皂液回收杯3中，直到溢流管14有皂液流出，停止加液，等待沒有皂液流出後關閉閥門13 ;此時皂液的液面位置17位於進氣管4下端的水平位置；氣體經過被檢氣體流量計進入進氣管4，在進氣管4的下端接觸到皂液，能夠產生皂膜10 ;由於進氣壓力的作用，推動皂膜10沿著皂膜管I勻速上升，經過下刻度線7時開始計時，經過上刻度線6時停止計時；皂膜10上升到皂膜管I上端開口處破裂，皂液滴落到皂液回收蓋2中，氣體從出氣口 9排出；皂液沿著皂液回收管11流入到皂液回收杯3中，由此完成一個運行過程。
[0031]由於運行過程中閥門13處於關閉狀態，整個皂膜流量計只有進氣和排氣兩個過程，基本處於封閉的內循環狀態，避免了與外界的接觸，提高了運行準確度。同時，皂液重複利用，不會揮發，構成良好的循環過程。
[0032]如圖2所示，是皂膜流量計標準容積的標定結構圖，主要的構成部分較圖1多了電子天平18、流量控制管19、流量控制閥20、蒸餾水21四個部分。
[0033]本皂膜流量計的標定方法採用一種新型標定方法和新型標定裝置，標定原理與檢定規程中規定相同，採用稱量皂膜管I上刻度線6和下刻度線7之間蒸餾水21的質量，進而換算成體積，即為皂膜流量計的標準容積。
[0034]把圖1中橡膠軟管8拆除，換成流量控制管19 ;把流量控制管19 一端安裝在皂液回收杯3的下端出水口，另一端連接帶有流量控制閥20的細針管，穿過皂液回收蓋2的出氣口 9，進入到皂膜管I中，使得蒸餾水21能夠順利流入皂膜管I ;把皂液回收杯3置於電子天平18上，這兩個部分均水平放置在高於皂膜管I的位置。
[0035]新型標定方法的操作過程如下表述: 按照圖2連接好各部件。使用蒸餾水反覆清洗皂液回收杯3、流量控制管19和皂膜管1，達到標定規程規定的標準；密封進氣管4、關閉閥門5、關閉流量控制閥20、關閉閥門13 ；把蒸餾水21通過加液器12加入到皂液回收杯3中，蒸餾水的體積要多於皂膜管的標準容積；逐漸打開流量控制閥20，使得蒸餾水21流入到皂膜管I中，當液面逐漸接近下刻度線7時，調小流量控制閥20，達到微量控制狀態，同時觀察液面的高度，當與下刻度線7齊平時關閉流量控制閥20 ;等待皂液回收杯3中蒸餾水21穩定，讀取電子天平18的讀數％ ;逐漸打開流量控制閥20，使得蒸餾水21流入到皂膜管I中，當液面逐漸上升到接近上刻度線6時，調小流量控制閥20，達到微量控制狀態，同時觀察液面的高度，當與上刻度線6齊平時關閉流量控制閥20 ;等待皂液回收杯3中蒸餾水21穩定，讀取電子天平18的讀數m2 ;則此時皂膜管I中上刻度線6、下刻度線7之間的蒸餾水質量為111=!?-!?,由此根據溫度和壓力換算為皂膜流量計的標準容積。
[0036]本發明所述的【具體實施方式】並不構成對本申請範圍的限制，凡是在本發明構思的精神和原則之內，本領域的專業人員能夠作出的任何修改、等同替換和改進等均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自動啟膜式皂膜流量計，所述皂膜流量計包括皂膜管、皂膜生產裝置和皂膜回收裝置；皂膜生產裝置包括皂液管和進氣管，進氣管設置在皂液管的上部；皂膜回收裝置包括皂膜回收蓋、皂液回收管和皂液回收杯，皂液回收管的一端連接皂膜管頂部的皂液回收蓋，另一端伸入皂液回收杯內；其特徵在於，所述皂液回收杯內裝有皂液，皂液管的底端連接於皂膜回收杯底部側壁，所述皂液的液面與進氣管進氣口的頂端處於同一高度。
2.根據權利要求1所述的一種自動啟膜式皂膜流量計，其特徵在於，所述皂液回收杯頂部連接有加液器。
3.根據權利要求1或2所述的一種自動啟膜式皂膜流量計，其特徵在於，所述皂液回收杯上部連接有溢流管，溢流管的管口底端與進氣管的進氣口頂端處於同一水平面內，溢流管伸入溢流杯內。
4.根據權利要求3所述的一種自動啟膜式皂膜流量計，其特徵在於，所述溢流管上連接有閥門。
5.根據權利要求1所述的一種自動啟膜式皂膜流量計，其特徵在於，所述皂液管與皂膜回收杯之間通過橡膠軟管連接。
6.根據權利要求1所述的一種自動啟膜式皂膜流量計，其特徵在於，所述皂液管管壁上、進氣管的下方設有閥門。
7.根據權利要求1所述的一種自動啟膜式皂膜流量計，其特徵在於，所述皂膜回收蓋的頂部設有出氣口，出氣口處連接流量控制管。
8.根據權利要求7所述的一種自動啟膜式皂膜流量計，其特徵在於，所述流量控制管上連接有流量控制閥的一端。
9.根據權利要求8所述的一種自動啟膜式皂膜流量計，其特徵在於，所述流量控制閥另一端連接有預留管。
10.根據權利要求1所述的一種自動啟膜式皂膜流量計，其特徵在於，所述自動啟膜式皂膜流量計配置有用於對皂液回收杯稱重的電子天平。
【文檔編號】G01F1/708GK103925957SQ201410131709
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月2日 優先權日:2014年4月2日
【發明者】蔡勤, 塔依爾·斯拉甫力, 黃湘來, 梁芳, 洪潮, 朱銳 申請人:新疆維吾爾自治區計量測試研究院