CN201408034Y - 皂膜流量计启膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及皂膜流量计启膜装置，连接方式如下：皂膜管一端嵌入在储液皿内，皂膜管另一端与缓冲皿连接固定，且皂膜管的启膜口与储液皿底部保持4－6mm间距，启膜环套装在皂膜管的启膜口端，连杆从储液皿顶端***，连杆***储液皿一端与启膜环相连并固定，连杆另一端安装有按钮，弹簧穿在连杆上并置于按钮与储液皿顶端之间，缓冲皿内装有透气隔板，缓冲皿底部一侧、储液皿顶部一侧分别都设有气嘴，缓冲皿上的气嘴要穿过透气隔板。本实用新型可以实现皂膜流量计的自动或手动启膜功能，采用这种启膜原理能保证启膜成功率高达98％，且启膜厚度均匀，一致性好，操作简单可靠，特别适合皂膜流量计各流量范围段的手动或自动启膜。

Description

皂膜流量计启膜装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体流量测量装置，特别是一种皂膜流量计自动或手动启膜装置。

背景技术

皂膜流量计作为一种气体流量测量装置，具有测量可靠、体积小、成本低等优点，被广泛应用到各种气体流量测量及流量检定领域。由于其总体结构的设计合理性，尤其是启膜及气路缓冲结构的合理性设计将直接影响到装置的测量精度和总体性能。目前，在我国使用的皂膜流量计中，其结构大都采用一玻璃皂膜管，在其底部装设有橡胶套，在橡胶套中装入一定量的皂液，在橡胶套旁边高出皂液面处设置有一进气嘴，通过手动挤压橡胶套方式提升皂液的液面高度，当液面提升到刚淹没进气嘴时，在气流的带动下便产生一个液膜泡并进入皂膜管，通过设置在皂膜管上下两组光电传感器检测液膜的运行时间配合相关参数，从而计算得到气体的流量。这种启膜方式由于靠手动挤压橡胶套来提升液位，因每次挤压的力度难以控制适度，使启膜的成功率较低，且每次启膜的厚度一致性难以保证，根据电子皂膜流量计的工作原理，膜的厚薄不均匀使膜经过光电传感器的时间判断产生误差，直接影响到测量的重复性和最终的测量准确度。由于橡胶套的容积及手动挤压的范围有限，使其只适合小流量范围的皂膜流量计启膜场合。另一种结构的启膜方式是在一皂膜管启膜口出套有一启膜外罩，并将启膜外罩侵入一皂液皿中，启膜时将皂液皿向上抬提升液面高度至启膜口处，在气流的带动下产生一液膜，为了防止气流的瞬间冲击而导致杂泡或启膜破裂，该装置增加了一启膜阀串入气路中做分流作用，如专利94218474.2中所描述的装置。采用这种结构可实现较大流量的测量启膜，但由于其皂液皿盛入皂液量较大，平常状态都必须淹没住启膜外罩，手动向上抬皂液皿时会产生液体晃动，使液面不能保证平整地与启膜口处相切，尤其在大流量比如几十升每分钟或更大的流量下，液面与启膜口不平整的接触会产生大量的杂乱气泡，当启膜后再放下皂液皿过程中，由于液膜与皂液皿中晃动且不同心的皂液粘连，导致启膜的成功率和启膜的质量难以达到要求。为了减小气流的冲击，该装置又额外增加了一个阀门串接到气路中，在启膜时对气流进行分流减小冲击，以协助启膜的可操作性，另外在正压或负压两种不同的测量场合下必须进行相应的装置调整才能进行，因此降低了工作效率，且结构复杂不具备先进性。

在上述列举的几种皂膜流量计启膜装置中，其结构设计均未考虑到气流的缓冲平滑，以及在负压测量场合下启膜后的膜泡将流出装置出口，直接进入后级管路及设备，当使用者没有采取保护措施时，将直接对被测设备构成威胁。根据电子皂膜流量计的工作原理，抖动的液膜在上升的过程中经过光电传感器会产生较大的时间误差，由于被测气流可能存在不稳定，比如被测气流是以薄膜式或活塞式抽气泵等做为抽气动力时，其抽气气流会产生一定的抖动，如果对进入启膜装置的气流未进行一定的缓冲平滑处理，会导致测量的重复性及测量准确度难以保证。另外，当需要连续对一个流量进行多次重复测量时，为了提高工作效率、保证操作的一致性及连续启膜的可靠性，必需采用自动启膜方式，这就对启膜装置的启膜成功率和启膜质量提出了更高的要求，国内目前尚未有能够实现自动启膜功能的电子皂膜流量计设备。

发明内容

本实用新型为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，提供一种高精度、高可靠性、结构简单、先进合理且可操作性极强的皂膜流量计启膜装置。

为实现上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：皂膜流量计启膜装置，包括皂膜管、储液皿、启膜环、连杆、弹簧、按钮、缓冲皿、透气隔板及气嘴，其特征在于：皂膜管一端嵌入安装在储液皿内，皂膜管另一端与缓冲皿相连并固定，且使皂膜管的启膜口与储液皿底部保持4-6mm间距，启膜环套装在皂膜管的启膜口端，连杆从储液皿的顶端***，连杆***储液皿的一端与启膜环相连并固定，连杆的另一端安装有按钮，弹簧穿设在连杆上并置于按钮与储液皿顶端之间，缓冲皿内安装有透气隔板，缓冲皿的底部一侧、储液皿的顶部一侧分别各设有一气嘴，缓冲皿上设有的气嘴要穿过透气隔板。

所述的透气隔板上设有筛状小孔。所述的按钮设计成台阶形。

本实用新型还包括电磁铁和压杆，电磁铁固定在储液皿靠近连杆一侧，电磁铁的联动轴上安装一压杆，并使压杆的另一端与按钮的台面相连，电磁铁通电或断电由单片机或计算机发出电信号来控制，这样就可以完成皂膜流量计自动启膜。

还可以通过减速电机或步进电机来作为皂膜流量计自动启膜的机械力，在电机的轴上装有压杆或旋转凸轮，压杆或旋转凸轮可以压在按钮的台面上，来完成皂膜流量计自动启膜。

本实用新型采取以上技术方案，具有以下优点：1、启膜关键部位在于采取了一启膜环，利用液体本身的粘度在启膜环中心产生的边界效应来提取到一片均匀平整的单膜，并在提取后平稳地送入到皂膜管中。根据实际测试，这种启膜结构的启膜成功率高达98％，且启膜质量非常好。2、采用机械连杆式按钮来操作，启膜环的运动路径和运动行程由机械限位并完全一致，不存在人为因素导致启膜的质量受到影响。3、储液皿和缓冲皿分别在正、负压测量场合下对气流产生一定的缓冲，使进入皂膜管的气流更稳定，不至使液膜在上升运行的过程中产生抖动，保证测量的重复性和精度。4、缓冲皿的双层结构及其中透气隔离板设计的筛状小孔结构使液膜在到达终点后迅速破灭且使膜泡不至于流到后级管道和设备中，一方面保证皂液回流的循环使用，另一方面保障后级设备不受膜泡的影响。5、利用这种结构，通过改变皂膜管的内径及储液皿和缓冲皿相应尺寸即可实现从1mL/min-250L/min流量范围的启膜测量。6、按钮设计为台阶状，压杆或旋转凸轮外边紧靠在按钮的台面上，当手动按下按钮时压杆不受力因此不会影响手动操作，自动启膜时，按钮的台面受力完成自动操作，所以在工作过程中无需做任何调整即可实现手动或自动启膜功能，相互不会冲突。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型电机自动启膜结构示意图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型包括皂膜管1、储液皿2、启膜环3、连杆4、弹簧5、按钮6、压杆7、电磁铁8、缓冲皿12、透气隔板13及气嘴(11，14)，皂膜管1一端嵌入安装在储液皿2内，皂膜管1另一端与缓冲皿12相连并固定，且使皂膜管1的启膜口10与储液皿2底部保持4-6mm间距，启膜环3套装在皂膜管1的启膜口10端，连杆4从储液皿2的顶端***，连杆4***储液皿2的一端与启膜环3相连并固定，连杆4的另一端安装有按钮6，弹簧5穿设在连杆4上并置于按钮6与储液皿2顶端之间，缓冲皿12内安装有透气隔板13，缓冲皿12的底部一侧、储液皿2的顶部一侧分别都设有气嘴(11，14)，缓冲皿12上设有的气嘴14要穿过透气隔板13，所述的透气隔板13上设有筛状小孔，所述的按，6设计成台阶形，电磁铁8固定在储液皿2靠近连杆4一侧，电磁铁8的联动轴9上安装一压杆7，并使压杆7的另一端与按钮6的台面相连。

本实用新型的工作过程为：当被测气流为正压状态时，气流由气嘴11进入储液皿2，由于储液皿的容积较大，气流经储液皿缓冲后平稳地由皂膜管1的启膜口10进入流向皂膜管1的上端并进入缓冲皿下层，经过透气隔板13周围的筛状小孔进入缓冲皿上层由气嘴14排除。在储液皿的底部加有1-2mm深的皂液，当克服弹簧5的张力按下按钮6时，连杆4即带动启膜环3向下运动并使启膜环3与储液皿2底部的皂液面平整均匀地相切，当松开按钮6时启膜环3的中心形成平整的液膜被提取并在气流的带动下进入皂膜管1，初次使用时需要润滑皂膜管1内壁几次。当液膜在皂膜管1中上升至缓冲皿12的下层时，由于其直径突然变大，且在透气隔板13的筛状小孔作用下让液膜迅速破灭，使液泡不会进入缓冲皿12的上层并由气嘴14流向被测设备，在用户无需增加任何保护装置的情况下仍能保障后级设备的安全。当被测气体为负压状态时，抽气端接于气嘴14抽气即可完成上述过程的启膜，无需做装置的调整。当需要连续对一个流量进行多次重复测量时，为了提高工作效率、保证操作的一致性及连续启膜的可靠性，可采用自动启膜方式。自动启膜由单片机或计算机发出电信号，使电磁铁产生机械拉力，在压杆7的带动下克服弹簧5的张力使按钮6的台面向下运动，当取消电信号时，电磁铁释放，按钮6在弹簧5的张力下复位，即完成一次自动启膜过程。如果采用的是减速电机或步进电机作为自动启膜的机械力，如图2，在电机17的轴18上装有压杆7’，电机横向安装，当电机正转(图2中A方向)时带动压杆7’做偏心运动，对按钮6的台面向下产生压力，将按钮6的台面压下，当电机反转时，压杆7’向上抬起，按钮6复位，即完成一次自动启膜。在采用电机产生机械力时，如果将压杆7’换成旋转凸轮，且旋转凸轮的外边与按钮6的台面靠紧，当电机带动凸轮转动至最高点时凸轮将按钮6的台面压下，当凸轮转至最低点时，按钮6复位，同样可以快速地完成自动启膜功能。

实际应用中，当在皂膜管1的上下各装上一组光电传感器，结合单片机控制***，即可构成一高精度、高可靠性、结构简单且可操作性极强的电子皂膜流量计，完美地实现了气体流量的自动或手动启膜测量。

Claims (4)

1、皂膜流量计启膜装置，包括皂膜管、储液皿、启膜环、连杆、弹簧、按钮、缓冲皿、透气隔板及气嘴，其特征在于：皂膜管一端嵌入安装在储液皿内，皂膜管另一端与缓冲皿相连并固定，且使皂膜管的启膜口与储液皿底部保持4-6mm间距，启膜环套装在皂膜管的启膜口端，连杆从储液皿的顶端***，连杆***储液皿的一端与启膜环相连并固定，连杆的另一端安装有按钮，弹簧穿设在连杆上并置于按钮与储液皿顶端之间，缓冲皿内安装有透气隔板，缓冲皿的底部一侧、储液皿的顶部一侧分别都设有气嘴，缓冲皿上设有的气嘴要穿过透气隔板。

2、根据权利要求1所述的皂膜流量计启膜装置，其特征在于：所述的透气隔板上设有筛状小孔。

3、根据权利要求1所述的皂膜流量计启膜装置，其特征在于：所述的按钮设计成台阶形。

4、根据权利要求1-3之一所述的皂膜流量计启膜装置，其特征在于：还包括电磁铁和压杆，电磁铁固定在储液皿靠近连杆一侧，电磁铁的联动轴上安装一压杆，并使压杆的另一端与按钮的台面相连。

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