CN107966186A - 一种可连续工作的气体收集与计量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续工作的气体收集与计量装置，为了解决现气体收集装置摩擦大，无法连续收集与精确计量的问题，主要特点有以下几点：1. 通过多套气体收集器填补单个收集器排气时无法收集气体的缺点，实现气体的连续收集。1.通过激光测距仪测量装置运行时活塞的位置，压力传感器测量气缸内部收集气体的压力并输入计算机***处理实现所集气体的体积计量2.通过在活塞外环加工槽道并注射水银使槽道与汽缸内壁形成水银密封环，不仅可以实现气体收集时的密封，更能极大地减少装置工作过程中活塞运行时的摩擦阻力。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种能够连续工作的气体收集与计量装置，尤其适用于需要精确计量与低摩擦阻力的气体收集与计量。
背景技术
目前，公知的气体收集装置是由气缸，活塞，驱动装置组成。活塞一般采用橡胶密封件密封，为达到密封效果需通过挤压橡胶密封件,使其变形, 来实现活塞运行时的密封，因此活塞运行过程中,需要克服比较大的摩擦阻力，而且运行过程中有时甚至会发生卡住的现象，且无法实现大量气体的连续收集与计量，从而限制了气体收集装置的应用。
发明内容
为了解决现有的气体收集装置存在的问题，本发明提供了一种能够连续工作的气体收集装置，该装置采用了特殊的密封方式,能极大地减少活塞运行时的摩擦阻力，且可实现不间断的气体收集，气缸内采用高精度的测距传感器与压力传感器满足对所收集气体总量的计量需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用水银作为密封材料实现活塞运行时的密封；通过激光测距仪精确测量活塞的位置，压力传感器精确测量气缸内部压力，进而计量所收集气体的体积；采用多个气体收集器并联工作，计算机***通过接收、处理激光测距仪和压力传感器的信号来控制阀门的开闭并为PID控制器提供信号从而控制电机运转进而实现气体的连续收集。
本发明的有益效果是，减少了装置工作时，活塞运行时的摩擦阻力实现了气体的连续收集，并能实现气体的体积计量。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明进一步说明，为了更清楚地说明本发明实例的技术方案，下面将对实例描述所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的，保护一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明活塞结构简图。
图2是本发明气体收集器示意图。
图3是整个装置的***结构简图。
图中1-圆环槽道，2-活塞，3-压力传感器，4-限位器，5-水银注射孔，6-激光测距仪，7-软线，8-气缸，9-阀门3，10-2号气体收集器排气口，11-4号电磁阀，(11,10与图中不符,阀门编号及后面的压力传感器,激光测距仪均要编号)12-2号压力传感器，13-2号电机，14-2号PID控制器，15-滑轮，16-2号激光测距仪，17-计算机***，18-1号激光测距仪，19-1号PID控制器，20-1号电机，21-1号压力传感器，22-1号气体收集器排气口，23-1号电磁阀，24-2号电磁阀，25-进气口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为气体收集装置所使用的活塞结构示意图。如图1活塞（2）形状为圆盘形,材料可以为有机玻璃,尼龙,聚四氟乙烯.在圆盘侧面中心开一个环形槽道（1）,槽道的形状为矩形。在使用时，活塞盘的环形槽和气缸内壁形成密闭环形槽道，通过向槽道中注入水银形成水银密封环来实现活塞在气缸内运行时的密封。
图2为气体收集器结构示意图。如图2气体收集器包括圆环槽道（1），活塞（2），压力传感器（3），限位器（4），水银注射孔（5），激光测距仪（6），软线（7），气缸（8）。在开始使用前，通过电机拉动软线（7）带动活塞（2）上升使得圆环槽道（1）与水银注射孔（5）在同一水平线上，此时用注射器将水银注射到圆环槽道（1）内与气缸（8）内壁形成水银密封环。在使用过程中，为防止水银泄漏，将水银注射孔（5）的位置作为活塞（2）运行时的位置上限值。压力传感器（3）、激光测距仪（6）分别测量活塞运行过程中，气缸内气体的压力和活塞的位置，均通过通讯电缆与计算机***连接。整个装置在限位器（4）的作用下保持位置固定。
图3为能够连续工作的气体收集与计量装置示意图。如图3装置采用了两个气体收集器并联的结构，利用电磁阀的开闭实现两个收集器的轮换工作，从而实现了气体的连续收集。收集气体之前，2号电磁阀（24）保持开启、1号电磁阀（23）、3号电磁阀（9）、4号电磁阀（11）保持闭合。通过1号压力传感器（21）测量1号气缸内部的压力，此时活塞的位置为初始位置。当进气口（25）有气体进来时，通过控制1号PID控制器（19）来开启1号电机（19），并检测压力传感器1的测量数据，并通过PID控制器控制电机的转动，使1号气缸内的压力维持一个稳定的值，使气体能够连续不断地进入1号气缸当1号激光测距仪（18）测量到活塞的位置到达设定上限值时，1号电机（20）停止运动，关闭2号电磁阀（24），计算机***（17）记录1号激光测距仪（18），1号压力传感器（22）的数据，打开1号电磁阀（23），1号PID控制器（19）控制1号电机（20）反转，活塞在重力的作用下向下运动，将气体排出1号气缸 ，当活塞下落到初始位置时，关闭1号电磁阀（23）、1号电机（20）关闭；在1号气体收集器排气时（关闭2号电磁阀（24）时），打开3号电磁阀（9），2号气体收集器开始工作，通过控制2号PID控制器（14）来开启2号电机（13），记录2号活塞的初始位置，并检测2号压力传感器（12）的数据，并通过PID控制器控制电机的转动，使2号气缸内的压力维持一个稳定的值，使气体能够连续不断地进入2号气缸。当2号激光测距仪（16）检测到活塞2的位置到达设定上限值时，2号电机（13）停止运动，关闭电磁阀9，计算机***记录2号激光测距仪（16），2号压力传感器（12）的数据，打开4号电磁阀（11），2号PID控制器（14）控制2号电机 （13）反转，活塞在重力的作用下运动，将气体排出气缸2 ，当活塞2下落到初始位置2时，关闭4号电磁阀（11）、2号电机（13）关闭；在2号气体收集器排气时（关闭3号电磁阀（9）时），开启2号电磁阀（24）1号气体收集器开始下一个循环的工作。
当进气口断气时，不管此时是几号收集器在集气，随着电机的运转压力传感器测得压力下降，此时计算机***通过控制PID控制器实现该电机反转并关闭相应的进气口电磁阀，开启排气电磁阀完成排气功能。并记录该气体收集器中压力传感器，激光测距仪的数据实现气体的精确计量。以备下次下次气体收集。
Claims (6)
1.一种可连续工作的气体收集与计量装置，包括气体收集器和计算机***(17)，其特征在于：所述的气体收集器有两个，包括并联工作的一号气体收集器和二号气体收集器，所述的计算机***(17)通过导线分别与一号PID控制器(19)、二号PID控制器(14)相连接，所述的一号PID控制器(19)通过一号电机(20)控制一号气体收集器的气体收集工作，所述的二号PID控制器(14)通过二号电机(13)控制二号气体收集器的气体收集工作，所述的一号气体收集器底部设置有一号电磁阀(22)和二号电磁阀(24)，二号气体收集器底部设置有三号电磁阀(9)和四号电磁阀(11)，一号、二号、三号、四号电磁阀均与计算机***(17)通过通讯电缆连接。
2.根据权利要求1所述的可连续工作的气体收集与计量装置，其特征在于：所述的气体收集器包括圆盘形的新型活塞(2)、限位器(4)、水银注射孔(5)和气缸(8)，所述气缸(8)的上端侧壁设置有水银注射孔(5)，气缸(8)外壁上下均设置有限位器(4)，所述新型活塞(2)与气缸(8)的内壁间通过水银密封滑动配合连接。
3.根据权利要求1所述的可连续工作的气体收集与计量装置，其特征在于：两个气体收集器的底部均设置有压力传感器、上部均设置有激光测距仪，压力传感器与激光测距仪均通过通讯电缆与计算机***(17)连接，实现气体的体积计量功能。
4.根据权利要求1所述的可连续工作的气体收集与计量装置，其特征在于：两个气体收集器均设置电机，电磁阀，PID控制器通过通讯电缆与计算机***(17)连接，实现气体的连续收集功能。
5.根据权利要求2所述的可连续工作的气体收集与计量装置，其特征在于：所述的新型活塞(2)侧面中心开有环形槽道(1)，通过向环形槽道(1)中注入水银形成水银密封环实现新型活塞(2)在气缸(8)内滑动时的密封。
6.根据权利要求2所述的可连续工作的气体收集与计量装置，其特征在于：每个所述的新型活塞(2)上均连接有软线(7)，一号气体收集器中的软线(7)与一号电机(20)相连接，二号气体收集器中的软线(7)与二号电机(13)相连接。
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