打火機壓力試驗機的製作方法
2024-01-25 12:19:15 2
專利名稱：打火機壓力試驗機的製作方法
技術領域：
本發明屬於打火機測試試驗設備，特別涉及一種打火機壓力試驗機。
目前國內尚無類似試驗設備，屬於填補國內打火機檢驗技術領域的技術空白，國外僅有類似的試驗設備，但沒有實現操作、數據等方面的自動化，全部採用手工操作，人工讀數、記錄、處理數據、勞動強度大，且試驗精度較低，速度較慢。
本發明的目的是提供一種打火機壓力試驗機。打火機屬國際二類危險品，在生產和儲運中如處置不當很容易發生燃燒爆炸事故，打火機的耐壓特性是考察其安全性能的一項重要指標。本試驗機用於測試打火機貯氣箱的耐壓安全性能，解決了國外同類試驗設備存在的不足a注入氣體壓力波動較大，導致壓力表讀數困難，影響試驗準確度。
b難以滿足＜150Kpa/s的加壓速度。
c注氣壓力的控制由手動開閉限流閥變為計算機自動控制電磁限流閥注氣，從而提高試驗的精度。
d壓力變化數據由人工眼看手記變為計算機數據自動採集。
e數據的處理和結果的判定也由人工操作變為計算機判定，並自動列印測試結果，提高了試驗效率。
本發明的目的是這樣實現的一種打火機壓力試驗機，其特徵在於由氣源瓶1連接減壓裝置2，再經過限流閥3連接控制緩衝氣瓶4，緩衝氣瓶連接電磁限流閥5，電磁限流閥連接三通接頭18，電磁限流閥電控部分連接計算機10內的電磁閥氣壓自動調節模塊，三通接頭其中一通連接防爆遠傳壓力表6，另一通連接打火機注氣架12；防爆遠傳壓力表電信號部分連接由一個模/數轉換器和串行信號轉換器及24V直流電源7組成的信號變送器8，信號變送器連接計算機10，計算機連接印表機11。
打火機注氣架12是一方框形架，一邊是用來壓緊打火機15的緊定螺釘13和墊塊14，一邊是由螺母17固定的氣嘴16，氣嘴一端連接三通接頭，氣嘴另一端連接打火機的注氣孔；氣嘴由變紋螺母19連接變壓接頭20再連接氣管連接頭21組成；變壓接頭內是階梯狀的變壓管路22。
信號變送器由一個模/數轉換器A/D和串行信號轉換器及24V直流電源組成，壓力表6輸出的電流信號經過的電阻R1分壓後，在模/數轉換器IN(+)和IN(-)埠間產生400mV--2V的電壓信號，經1N(+)和IN(-)埠採集後由模/數轉換器轉換為數位訊號以RS485串行標準從模/數轉換器的(Y)DATA+和(G)DATA-輸出，分別對應輸入串行信號轉換器的(Y)DATA+和(G)DATA-，再經過串行信號轉換器將信號轉換至RS232標準信號由埠接至計算機。
整個軟體由主程序、電磁閥氣壓自動調節模塊、壓力測量顯示模塊、數據存儲模塊、數據瀏覽模塊、退出系統模塊組成。
主程序(1)在程序啟動時先顯示測試主界面及操作菜單；(2)設定通訊埠的通訊協議波特率為9600，無奇偶校驗，8位數據，1位停止位；(3)當輸入佔用時，告訴VB控制項讀入整個緩衝區；(4)程序打開通訊埠COM1和COM2；電磁閥氣壓自動調節模塊(1)按測試主界面上的「開始檢測」按鈕；(2)程序將調用電磁閥氣壓自動調節模塊；該模塊的作用是控制電磁閥的開啟，給打火機注氣並在達到規定壓力後控制電磁閥關閉；(3)在電磁閥氣壓自動調節模塊中首先初始化COM1和COM2接口；(4)從COM2接口輸出信號使電磁限流閥開啟，閥門所開啟的大小以不超過150Kpa/s的注氣量給打火機注氣；(5)同時軟體通過COM2接口讀取壓力的數據，判斷壓力是否達到規定的1500Kpa；(6)如果沒有達到，則進一步判斷注氣的時間是否超過了20s；這是因為一旦打火機嚴重漏氣或者管路漏氣，可能使壓力無法達到規定的1500Kpa，程序將陷入死循環，所以要加入超時判斷；(7)當注氣的持續時間超過了20s時則進行報錯，並提示「是否重新開始檢驗？」，此時由檢驗人員檢查管路，如果發現是打火機的問題，則判定此打火機不合格；(8)如果沒有發生注氣超時，則繼續注氣直到壓力達到規定的1500Kps時關閉電磁限流閥；(9)調用壓力測量顯示模塊；(10)壓力測量顯示模塊首先進行60秒倒計時；(11)從數據埠讀入變送器輸出的電壓信號；(12)計算機將電壓信號計算轉化為壓力值；(13)在屏幕上將轉化結果作為初始壓力值顯示；(14)此後進入60秒延時等待狀態；(15)當60秒倒計時完成後，程序顯示備註輸入窗口，這時候由用戶輸入備註(包括打火機的編號、特性等)；(16)從數據埠讀入變送器輸出的電壓信號；(17)經過與上述相同的轉換將電壓信號轉換為壓力值在屏幕作為終止壓力值上顯示；(18)計算機將終止壓力值與初始壓力值之差和標準壓力值進行比較，判定出是否合格；(19)在屏幕上顯示出持續時間、壓力下降值，標準值及結果是否合格、備註等；數據存儲模塊(1)按下在程序主界面下的「數據存儲」按鈕；(2)系統軟體將調用數據存儲模塊；模塊可將測得的一系列數據存入計算機中，以後可以方便的調出瀏覽及列印；(3)進入數據存儲模塊中，首先顯示一個窗口用來輸入廠家名稱；(4)在輸入完畢後按「確定」按鈕結束輸入；(5)系統將自動為此次檢驗結果編號；(6)存入到系統內部的資料庫中；資料庫中所給的編號是唯一對應的；(7)首先打開資料庫；(8)將資料庫指針移到資料庫的末尾；(9)將最新的檢驗數據存放到資料庫末尾；(10)關閉資料庫返回主界面；數據瀏覽模塊(1)在軟體主界面下按「數據瀏覽」按鈕將調用數據瀏覽模塊；該模塊是用來將存儲的檢驗數據調出以供瀏覽及列印；(2)程序首先顯示數據瀏覽及報表生成界面，界面上的窗口顯示了廠家的列表；
(3)用戶窗口控制條可以選擇不同的廠家；(4)在選定了所需要瀏覽或列印的廠家之後，按「按表生成」按鈕可進行報表生成；(5)打開所指定廠家的資料庫；(6)定義所要顯示的欄位、序號、初始壓力、終止壓力、持續時間、壓力下降、標準值、結果、備註等；(7)調用Microsoft Visual Basic所特有的Crystal Reports控制項，生成廠家檢驗結果報表；(8)顯示在屏幕上；(9)按下顯示的報表下端的「print」按鈕；(10)彈出印表機設置窗口；(11)在對印表機設置完畢以後按「OK」按鈕；(12)印表機自動列印報表；(13)也可以按顯示的報表下端的「close」按鈕(14)程序返回數據瀏覽界面；退出系統模塊(1)在軟體主界面下按「退出」按鈕；(2)調用系統退出模塊；(3)關閉所有的資料庫及窗口；(4)清除未保存的數據；(5)退出程序。
本發明的優點是以往試驗設備無緩衝氣瓶，使系統管路氣流壓力變化劇烈，導致壓力表指針抖動，加上用肉眼讀數，誤差較大，壓力表示值誤差為1.5％加上以上兩因素，總的誤差達4％，數值誤差達60KPa。試驗的標準洩漏值為250KPa/分鐘，因此人工讀數誤差使試驗結果的準確性大打折扣。採用計算機系統及緩衝氣瓶後，誤差僅限於電流輸出誤差，其最大值為1％，僅為人工讀數的25％。另外，以往手工記錄、計時需時4分鐘/打火機，採用自動記錄、計時後縮短到1.5分鐘/打火機，效率提高了一倍以上，每批樣品可節約2小時左右的檢驗時間，節省了寶貴的人力和時間，縮短了檢驗出證書的周期，極大的提高了工作效率。
圖1是打火機壓力試驗機示意圖圖2是打火機壓力試驗機氣嘴示意圖圖3是打火機壓力試驗機主程序圖圖4是打火機壓力試驗機電磁閥氣壓自動調節模塊圖圖5是打火機壓力試驗機壓力測量顯示模塊圖圖6是打火機壓力試驗機數據存儲模塊上部分圖圖7是打火機壓力試驗機數據存儲模塊部下分圖圖8是打火機壓力試驗機數據瀏覽模塊圖圖9是打火機壓力試驗機信號變送器電原理圖
以下結合
實施例各部件位置關係及連接方式見附圖1在測試開始前，現將待測打火機內的燃料排空，然後在打火機貯氣箱上打一個1/8英寸(3.06mm)孔，此孔用來向打火機貯氣箱注入氣體。將打火機固定在打火機注氣架12)上，將氣嘴16)插入打火機上1/8英寸孔中，加入墊塊14)擰動緊定螺扣13)固定打火機15)。本試驗機採用氮氣作為試驗介質對打火機進行壓力測試。試驗所用氮氣應能產生2MPa的標準內部壓力，由氣源1)提供。經減壓裝置2)減壓後的氮氣先經過限流閥3)此限流閥3)是用來控制緩衝氣瓶4)的注氣，緩衝氣瓶4)在此系統中扮演一個重要角色，它使氣流對壓力表6)的衝擊減至相小，從緩衝氣瓶4)中出來的氣流經過電磁限流閥5)。這個電磁限流閥5)將由計算機控制，使其根據壓力情況自動開閉，使流經此限流閥的氣體以不超過150KPa/s的加壓速度自動給打火機15)加壓，並在達到1500KPa後自動關閉，在外界不再注握情況下觀察打火機15)上氣體的洩漏情況。經過電磁限流閥5)的氣體經一個三通接頭18)分別通入壓力表6)和打火機15)，這樣就使壓力表6)的壓力與打火機15)的內部壓力始終保持一致。
壓力的測試是由壓表6)完成的，當按下了計算機上「開始檢測」按鈕後，程序將控制電磁限流閥5)自動打開給打火機加壓，並且在達到要求的1500KPa壓力後自動關閉電磁限流閥5)。此時打火機部件的任何洩漏就能由壓力表6)準確反映出來。本系統與現有技術不同之處在與由計算機控制讀取壓力表6)數據，實現動態反饋，控制壓力增減，壓力表6)是採用本安型防爆遠傳壓力表，其輸出端可輸出與壓力成某種線性關係的電流。在給壓力表6)加上24V直流電源後，其輸出電流可達4-20mA，輸出的電流信號還無法利用，須經過一個信號變送器8)將其變為計算機能識別的串行總線信號。
圖9中信號變送器(圖1中的部件8)由(圖9)一個模/數轉換器A/D和串行信號轉換器及24V直流電源組成，壓力表6輸出的電流信號經過的電阻R1分壓後，在模/數轉換器IN(+)和IN(-)埠間產生400mV--2V的電壓信號，經IN(+)和IN(-)埠採集後由模/數轉換器轉換為數位訊號以RS485串行標準從模/數轉換器的(Y)DATA+和(G)DATA-輸出，分別對應輸入串行信號轉換器的(Y)DATA+和(G)DATA-，再經過串行信號轉換器將信號轉換至RS232標準信號由埠接至計算機，計算機內的專用數據處理軟體(程序框圖見附圖3-7)從接口讀取數據後進行數據處理。
計算機軟體用Microsoft Visual Basic.5.0語言編寫。整個軟體由主程序(見圖3)、電磁閥氣壓自動調節模塊(見圖4)、壓力測量顯示模塊(見圖5)、數據存儲模塊(見圖8)、數據瀏覽模塊(見圖6、7)、退出系統模塊等軟體模塊組成。
主程序(見圖3)(1)在程序啟動時先顯示測試主界面及操作菜單。
(2)設定通訊埠的通訊協議波特率為9600，無奇偶校驗，8位數據，1位停止位。
(3)當輸入佔用時，告訴VB控制項讀入整個緩衝區。
(4)程序打開通訊埠COM1和COM2。
電磁閥氣壓自動調節模塊(見圖4)(1)按測試主界面上的「開始檢測」按鈕。
(2)程序將調用電磁閥氣壓自動調節模塊(見圖4)。
該模塊的作用是控制電磁閥的開啟，給打火機注氣並在達到規定壓力後控制電磁閥關閉。
(3)在電磁閥氣壓自動調節模塊中首先初始化COM1和COM2接口。
(4)從COM2接口輸出信號使電磁限流閥開啟，閥門所開啟的大小以不超過150Kpa/s的注氣量給打火機注氣。
(5)同時軟體通過COM2接口讀取壓力的數據，判斷壓力是否達到規定的1500Kpa。
(6)如果沒有達到，則進一步判斷注氣的時間是否超過了20s。這是因為一旦打火機嚴重漏氣或者管路漏氣，可能使壓力無法達到規定的1500Kpa，程序將陷入死循環，所以要加入超時判斷。
(7)當注氣的持續時間超過了20s時則進行報錯，並提示「是否重新開始檢驗？」，此時由檢驗人員檢查管路，如果發現是打火機的問題，則判定此打火機不合格。
(8)如果沒有發生注氣超時，則繼續注氣直到壓力達到規定的1500Kps時關閉電磁限流閥。
(9)調用壓力測量顯示模塊(見圖5)。
(10)壓力測量顯示模塊首先進行60秒倒計時。
(11)從數據埠讀入變送器輸出的電壓信號。
(12)計算機將電壓信號計算轉化為壓力值。
(13)在屏幕上將轉化結果作為初始壓力值顯示。
(14)此後進入60秒延時等待狀態。
(15)當60秒倒計時完成後，程序顯示備註輸入窗口，這時候由用戶輸入備註(包括打火機的編號、特性等)。
(16)從數據埠讀入變送器輸出的電壓信號。
(17)經過與上述相同的轉換將電壓信號轉換為壓力值在屏幕作為終止壓力值上顯示。
(18)計算機將終止壓力值與初始壓力值之差和標準壓力值進行比較，判定出是否合格。
(19)在屏幕上顯示出持續時間、壓力下降值，標準值及結果是否合格、備註等。
數據存儲模塊(見圖8)(1)按下在程序主界面下的「數據存儲」按鈕。
(2)系統軟體將調用數據存儲模塊(見圖7)。模塊可將測得的一系列數據存入計算機中，以後可以方便的調出瀏覽及列印。
(3)進入數據存儲模塊中，首先顯示一個窗口用來輸入廠家名稱。
(4)在輸入完畢後按「確定」按鈕結束輸入。
(5)系統將自動為此次檢驗結果編號。
(6)存入到系統內部的資料庫中。資料庫中所給的編號是唯一對應的。
(7)首先打開資料庫。
(8)將資料庫指針移到資料庫的末尾。
(9)將最新的檢驗數據存放到資料庫末尾。
(10)關閉資料庫返回主界面。
數據瀏覽模塊(見圖6、7)
(1)在軟體主界面下按「數據瀏覽」按鈕將調用數據瀏覽模塊(見圖6)。該模塊是用來將存儲的檢驗數據調出以供瀏覽及列印。
(2)程序首先顯示數據瀏覽及報表生成界面，界面上的窗口顯示了廠家的列表。
(3)用戶窗口控制條可以選擇不同的廠家。
(4)在選定了所需要瀏覽或列印的廠家之後，按「按表生成」按鈕可進行報表生成。
(5)打開所指定廠家的資料庫。
(6)定義所要顯示的欄位、序號、初始壓力、終止壓力、持續時間、壓力下降、標準值、結果、備註等。
(7)調用Microsoft Visual Basic所特有的Crystal Reports控制項，生成廠家檢驗結果報表。
(8)顯示在屏幕上。
(9)按下顯示的報表下端的「print」按鈕。
(10)彈出印表機設置窗口。
(11)在對印表機設置完畢以後按「OK」按鈕。
(12)印表機自動列印報表。
(13)也可以按顯示的報表下端的「close」按鈕(14)程序返回數據瀏覽界面。
退出系統模塊(1)在軟體主界面下按「退出」按鈕。
(2)調用系統退出模塊。
(3)關閉所有的資料庫及窗口。
(4)清除未保存的數據。
(5)退出程序。
通過以上軟體，計算機可以完成自動注氣、自動測量、智能存儲、瀏覽列印等強大功能，從而實現了試驗的自動化。
該試驗機的氣路內壓達到二十個大氣壓，屬中壓範圍，要求系統的承壓能力相當強，製作時我們採用了進口自鎖氣動接頭，很好的滿足了要求。國中計算機自動數據採集，使系統更安全可靠。以往國外的打火機壓力測試裝置缺少緩衝氣瓶，使壓力表受氣流衝擊指針波動劇烈，加之人工讀表，出現較大誤差，可靠性降低。在分析對比之後，我們採用了這個緩衝氣瓶，使壓力表讀數穩定，從而解決了這項難題。
另外，在打火機氣嘴連接處加入了變壓結構，使氣路中的氮氣在高壓狀態以極小流量注入到打火機中。經過氣管連接頭21)的氮氣經過變壓接頭20)的變壓管路22)後流量驟然減小，從而實現以不超過150Kpa/s壓力給打火機注氣。氣嘴採用高精度加工成1/8英寸直徑，確保氣密。氣嘴由氣嘴固定螺母17固定在注氣架12)上，再通過一個變紋螺母19)與變壓接頭相連。經過這一系列結構後，解決了注氣速率的問題。全新的計算機自動數據採集及處理系統更是以往任何設備所無法比擬的，高度的智能化管理使系統大大提高了效率，節省了人力，增加了可靠安全程度，取得了不小的進步。
以往試驗設備無緩衝氣瓶，使系統管路氣流壓力變化劇烈，導致壓力表6)指針抖動，加以用肉眼讀數，誤差較大，壓力表示值誤差為1.5％，加上以上兩因素，總的誤差達4％。數值誤差達60Kpa。試驗的標準洩漏值為250Kpa/分鐘，因此人工讀數誤差使試驗結果的準確性大打折扣。採用計算機系統及緩衝氣瓶後，誤差僅限於電流輸出誤差，其最大值為1％。僅為人工讀數的25％。另外，以往手工記錄、計時需時4分鐘/打火機，採用自動記錄、計時後縮短到1.5分鐘/打火機，採用自動記錄、計時後縮短到1.5分鐘/打火機，效率提高了一倍以上，每批樣品可節約2小時左右的檢驗時間，節省了寶貴的人力和時間，縮短了檢驗出證書的周期，極大的提高了工作效率。
權利要求1.一種打火機壓力試驗機，其特徵在於由氣源瓶1連接減壓裝置2，再經過限流閥3連接控制緩衝氣瓶4，緩衝氣瓶連接電磁限流閥5，電磁限流閥連接三通接頭18，電磁限流閥電控部分連接計算機10內的電磁閥氣壓自動調節模塊，三通接頭其中一通連接防爆遠傳壓力表6，另一通連接打火機注氣架12；防爆遠傳壓力表電信號部分連接由一個模/數轉換器和串行信號轉換器及24V直流電源7組成的信號變送器8，信號變送器連接計算機10，計算機連接印表機11。
2.根據權利要求1所述的打火機壓力試驗機，其特徵在於所述的打火機注氣架12是一方框形架，一邊是用來壓緊打火機15的緊定螺釘13和墊塊14，一邊是由螺母17固定的氣嘴16，氣嘴一端連接三通接頭，氣嘴另一端連接打火機的注氣孔；氣嘴由變紋螺母19連接變壓接頭20再連接氣管連接頭21組成；變壓接頭內是階梯狀的變壓管路22。
3.根據權利要求1或2所述的打火機壓力試驗機，其特徵在於信號變送器由一個模/數轉換器A/D和串行信號轉換器及24V直流電源組成，壓力表6輸出的電流信號經過的電阻R1分壓後，在模/數轉換器IN(+)和IN(-)埠間產生400mV--2V的電壓信號，經IN(+)和IN(-)埠採集後由模/數轉換器轉換為數位訊號以RS485串行標準從模/數轉換器的(Y)DATA+和(G)DATA-輸出，分別對應輸入串行信號轉換器的(Y)DATA+和(G)DATA-，再經過串行信號轉換器將信號轉換至RS232標準信號由埠接至計算機。
專利摘要一種打火機壓力試驗機,由氣源瓶、減壓裝置、限流閥、控制緩衝氣瓶、電磁限流閥、三通接頭、防爆遠傳壓力表、打火機注氣架連接組成,電磁限流閥連接計算機的電磁閥氣壓自動調節模塊,防爆遠傳壓力表還連接由模/數轉換器等組成的信號變送器,再連接計算機及印表機。其優點是:測量誤差小,誤差最大僅1%,縮短了測驗時間,提高檢測效率一倍以上,縮短了整個檢驗出證書的周期,極大的提高了檢測的工作效率。
文檔編號F23Q23/00GK2379712SQ9920824
公開日2000年5月24日 申請日期1999年4月8日 優先權日1999年4月8日
發明者趙國慶, 王利兵, 崔平分 申請人:中華人民共和國天津進出口商品檢驗局