一種平衡濕度快速穩(wěn)定儀的制作方法
【專利摘要】一種平衡濕度快速穩(wěn)定儀，包括硫酸鉀飽和溶液池、加熱器、溫度傳感器、采集模塊、環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境濕度傳感器、樣品倉、減速篩網(wǎng)、樣品室、樣品稱重傳感器、渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、保溫層、密封箱、人機(jī)界面、溫控器和狀態(tài)指示燈。本平衡濕度快速穩(wěn)定儀控溫精度高、恒溫均勻、避免手工操作不精確弊端、制樣時(shí)間短。
【專利說明】一種平衡濕度快速穩(wěn)定儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種平衡濕度快速穩(wěn)定儀。

【背景技術(shù)】
[0002]利用吸附等溫曲線在進(jìn)行頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)天然氣進(jìn)行等溫吸附測試時(shí)，都要求將礦樣研磨成礦粉，再制成濕度為96%的礦樣樣品，然后放入儀器中進(jìn)行等溫吸附測試。制樣的原理是:根據(jù)靜態(tài)法中的飽和鹽法，利用硫酸鉀飽和液在30°C下其相對(duì)濕度96%的特性，使樣品在這個(gè)環(huán)境內(nèi)的相對(duì)濕度通過水分吸附達(dá)到平衡，從而獲得標(biāo)準(zhǔn)樣品。
[0003]目前國內(nèi)外等溫吸附測試的礦品制樣并沒有專門的儀器和設(shè)備，大多是利用恒溫箱或者是直接使用室溫下的干燥皿做為容器，再利用硫酸鉀飽和液30°C下其相對(duì)濕度96%的特性，保持環(huán)境內(nèi)的濕度，并定期手工樣品稱重進(jìn)行濕度判斷，直到重量變化達(dá)到要求的變化范圍內(nèi)，即視為濕度達(dá)到平衡。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中使用恒溫箱或干燥皿手工稱重判斷的方法存在如下幾點(diǎn)問題:1、控溫精度差:目前恒溫箱都是在高溫下控制較好，而30°C等低溫下控制較差，且控溫精度較低，約±2°C左右；而室溫下干燥皿則是通過空調(diào)等控制環(huán)境溫度，以達(dá)到預(yù)期溫度，其控溫精度更差；2、恒溫不均勻:在放置多個(gè)樣品時(shí)，恒溫箱和干燥皿并不能保證在不同位置樣品的溫度均勻性；3、手工操作弊端多:由于判斷過程需要手工取出樣品進(jìn)行重量稱量，然后再放回，不僅稱量精度較差，稱量間隔時(shí)間不能嚴(yán)格保證，而且樣品的頻繁取出放入，都會(huì)造成恒溫恒濕測試環(huán)境溫濕度的波動(dòng)；4、制樣時(shí)間長:目前樣品制樣時(shí)間均較長，平衡每次制樣時(shí)間約一周左右或更長時(shí)間，主要是因?yàn)樽匀磺闆r下，礦粉樣品與硫酸鉀飽和液通過水分吸附達(dá)到濕度平衡需要達(dá)長時(shí)間。加上手工操作時(shí)樣品的頻繁取放造成的環(huán)境波動(dòng)，也對(duì)制樣時(shí)間造成一定影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型提供一種固定支架，使其克服現(xiàn)有技術(shù)中控溫精度差、恒溫不均勻、手工操作弊端多、制樣時(shí)間長等缺陷。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種平衡濕度快速穩(wěn)定儀，包括硫酸鉀飽和溶液池、加熱器、溫度傳感器、采集模塊、環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境濕度傳感器、樣品倉、減速篩網(wǎng)、樣品室、樣品稱重傳感器、渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、保溫層、密封箱、人機(jī)界面、溫控器和狀態(tài)指示燈，所述密封箱內(nèi)套設(shè)保溫層，密封箱底部設(shè)置硫酸鉀飽和溶液池，所述硫酸鉀飽和溶液池上部設(shè)置多個(gè)樣品室，所述樣品室之間通過風(fēng)道連接于硫酸鉀飽和溶液池表面，所述連接于硫酸鉀飽和溶液池表面的風(fēng)道口處設(shè)置渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)，所述樣品室底部設(shè)置減速篩網(wǎng)，所述樣品室中部設(shè)置樣品倉，所述樣品倉底端連接樣品稱重傳感器，所述樣品室上部設(shè)置環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境濕度傳感器，所述環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境濕度傳感器連接于采集模塊，采集模塊另外一端連接伸于硫酸鉀飽和溶液池的溫度傳感器，所述密封箱一側(cè)設(shè)置人機(jī)界面、溫控器和狀態(tài)指示燈，所述人機(jī)界面通過通訊接口同時(shí)與采集模塊和溫控器連接。所述通訊接口為RS485通訊接□。
[0008]所述人機(jī)界面通過RS485通訊接口與采集模塊連接，通過軟件系統(tǒng)按采集模塊的通訊協(xié)議與之通訊，將環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境濕度傳感器以及稱重傳感器的數(shù)據(jù)采集上來，同時(shí)，也可以通過采集模塊的輸出部分控制狀態(tài)指示燈的亮滅；所述人機(jī)界面通過RS485通訊接口與溫控器連接，通過軟件系統(tǒng)按采集模塊的通訊協(xié)議與之通訊，可以設(shè)定溫控器的設(shè)定溫度，控制溫控器的運(yùn)行和停止；
[0009]人機(jī)界面判斷和控制流程如下:
[0010]對(duì)于環(huán)境溫度、濕度判斷:人機(jī)界面根據(jù)用戶設(shè)定溫度值(默認(rèn)為30°C )，對(duì)溫控器的設(shè)定溫度進(jìn)行設(shè)定，并判斷采集的環(huán)境溫度，如果環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度值，由控制溫控器進(jìn)行加熱；如果環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度值，由控制溫控器停止加熱。人機(jī)界面判斷采集的環(huán)境濕度值(默認(rèn)為96% )，如果低于90%，則說明硫酸鉀飽和溶液池內(nèi)硫酸鉀量過少，則在界面中提示用戶向硫酸鉀飽和溶液池內(nèi)添加硫酸鉀飽；對(duì)于稱重法濕度平衡判斷:人機(jī)界面采集樣品稱重傳感器的數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間間隔(默認(rèn)為24小時(shí))和重量變化率(默認(rèn)為小于2%)進(jìn)行判斷，如果在用戶設(shè)定的時(shí)間間隔，重量變化率小于設(shè)定值，則視為達(dá)到濕度平衡，此時(shí)，人機(jī)界面控制使對(duì)應(yīng)樣品倉的狀態(tài)指示燈亮起，提示用戶已經(jīng)該樣品已達(dá)到濕度平衡穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)用戶可以取出樣品進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)。
[0011]本實(shí)用新型的原理是:將樣品放置在該密封環(huán)境下，并控制在恒溫30°C，利用硫酸鉀飽和液在30°C條件下，其相對(duì)濕度96%的特性，并通過渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)和專有風(fēng)道實(shí)現(xiàn)內(nèi)部微環(huán)境的氣流循環(huán)，并通過內(nèi)置稱樣品稱重傳感器自動(dòng)稱重判斷，實(shí)現(xiàn)樣品快速達(dá)到濕度平衡，而得到相對(duì)濕度為96%的標(biāo)準(zhǔn)樣品。
[0012]本實(shí)用新型的操作過程為:將硫酸鉀飽和溶液注入硫酸鉀飽和溶液池中，粉狀樣品放置于樣品倉中，系統(tǒng)通過人機(jī)界面軟件操作界面設(shè)定溫度和樣品重量變化率設(shè)定值，然后啟動(dòng)制樣。溫控器控制加熱硫Ife鐘飽和溶液池中的硫Ife鐘飽和溶液，達(dá)到指定溫度后，啟動(dòng)渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)，使酸鉀飽和溶液池表面氣流通過風(fēng)機(jī)由風(fēng)道吹入各樣品室，先經(jīng)樣品室底部減速篩網(wǎng)，樣品倉上下面采用過濾篩網(wǎng)進(jìn)行密封，這樣即可保證樣品表面最大程度與通過氣流的濕度平衡過程，同時(shí)又避免了樣品因氣流過大而被吹出，從而使氣流減弱分散，然后均勻通過樣品倉的樣品，然后經(jīng)風(fēng)道，流回到硫酸鉀飽和溶液池表面，從而形成氣流的循環(huán)，以達(dá)到環(huán)境溫濕度平衡加速的效果。
[0013]與此同時(shí)，人機(jī)界面的軟件系統(tǒng)通過采集模塊，實(shí)時(shí)采集個(gè)樣品倉室的環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境濕度傳感器的溫、濕度數(shù)據(jù)，以及樣品稱重傳感器的重量數(shù)據(jù)，當(dāng)樣品倉重量變化率小于設(shè)定值或操作員通過人機(jī)界面的重量數(shù)據(jù)變化曲線，判定樣品合格時(shí)，人機(jī)界面提示相應(yīng)樣品倉樣品制樣完成，同時(shí)狀態(tài)指示燈給出綠色信號(hào)，示意制樣完成，操作人員可以打開箱門取出樣品。
[0014]此外，整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控通過人機(jī)界面完成，操作人員可通過人機(jī)界面設(shè)定溶液池控溫溫度、樣品制樣標(biāo)準(zhǔn)(重量變化率)等參數(shù)。在整合制樣過程中實(shí)時(shí)顯示各樣品倉的溫度、濕度、重量數(shù)據(jù)，并可實(shí)時(shí)顯示重量變化曲線，便于制樣操作人員更好的觀察制樣過程。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0016]本實(shí)用新型解決控溫精度差問題:定制小功率恒溫加熱器，配合高精度溫度傳感器，提高控溫精度；解決恒溫不均勻問題:專有風(fēng)道循環(huán)設(shè)計(jì)，保證在不同位置樣品的溫度均勻性；解決手工操作弊端:內(nèi)置高精度稱重傳感器，自動(dòng)稱量判斷，解決原手工取放樣造成的稱重精度差、稱重時(shí)間間隔不固定、及測試環(huán)境溫度波動(dòng)等問題；縮短制樣時(shí)間:專有的風(fēng)道循環(huán)與氣流渦輪風(fēng)扇配合，在恒溫恒濕環(huán)境內(nèi)部實(shí)現(xiàn)氣流循環(huán)，加快礦粉樣品達(dá)到濕度平衡速度，縮短制樣時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為所述平衡濕度快速穩(wěn)定儀結(jié)構(gòu)圖；
[0018]附圖標(biāo)記說明
[0019]I硫酸鉀飽和溶液池；2加熱器；3溫度傳感器；4采集模塊；5環(huán)境溫度傳感器；6環(huán)境濕度傳感器；7樣品倉；8減速篩網(wǎng)；9樣品室；10樣品稱重傳感器；11渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)；12風(fēng)道；13保溫層；14密封箱；15人機(jī)界面；16溫控器；17狀態(tài)指示燈；

【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例
[0021]下面結(jié)合附圖和本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0022]如圖1所示，一種平衡濕度快速穩(wěn)定儀，包括硫酸鉀飽和溶液池1、加熱器2、溫度傳感器3、采集模塊4、環(huán)境溫度傳感器5、環(huán)境濕度傳感器6、樣品倉7、減速篩網(wǎng)8、樣品室9、樣品稱重傳感器10、渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)11、風(fēng)道12、保溫層13、密封箱14、人機(jī)界面15、溫控器16和狀態(tài)指示燈17，所述密封箱14內(nèi)套設(shè)保溫層13，密封箱14底部設(shè)置硫酸鉀飽和溶液池1，所述硫酸鉀飽和溶液池I上部設(shè)置多個(gè)樣品室9，所述樣品室9之間通過風(fēng)道12連接于硫酸鉀飽和溶液池I表面，所述連接于硫酸鉀飽和溶液池I表面的風(fēng)道12 口處設(shè)置渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)11，所述樣品室9底部設(shè)置減速篩網(wǎng)8，所述樣品室9中部設(shè)置樣品倉7，所述樣品倉7底端連接樣品稱重傳感器10，所述樣品室9上部設(shè)置環(huán)境溫度傳感器5和環(huán)境濕度傳感器6，所述環(huán)境溫度傳感器5和環(huán)境濕度傳感器6連接于采集模塊4，采集模塊4另外一端連接伸于硫酸鉀飽和溶液池I的溫度傳感器3，所述密封箱14 一側(cè)設(shè)置人機(jī)界面15、溫控器16和狀態(tài)指示燈17。所述人機(jī)界面15通過通訊接口同時(shí)與采集模塊4和溫控器16連接，所述通訊接口為RS485通訊接口。
[0023]所述人機(jī)界面15通過RS485通訊接口與采集模塊4連接，通過軟件系統(tǒng)按采集模塊4的通訊協(xié)議與之通訊，將環(huán)境溫度傳感器5和環(huán)境濕度傳感器6以及樣品稱重傳感器10的數(shù)據(jù)采集上來，同時(shí)，也可以通過采集模塊4的輸出部分控制狀態(tài)指示燈17的亮滅；所述人機(jī)界面15通過RS485通訊接口與溫控器16連接，通過軟件系統(tǒng)按采集模塊4的通訊協(xié)議與之通訊，可以設(shè)定溫控器16的設(shè)定溫度，控制溫控器16的運(yùn)行和停止；
[0024]人機(jī)界面15判斷和控制流程如下:
[0025]對(duì)于環(huán)境溫度、濕度判斷:人機(jī)界面15根據(jù)用戶設(shè)定溫度值(默認(rèn)為30°C )，對(duì)溫控器16的設(shè)定溫度進(jìn)行設(shè)定，并判斷采集的環(huán)境溫度，如果環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度值，由控制溫控器16進(jìn)行加熱；如果環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度值，由控制溫控器16停止加熱，人機(jī)界面15判斷采集的環(huán)境濕度值(默認(rèn)為96% )，如果低于90%，則說明硫酸鉀飽和溶液池內(nèi)硫酸鉀量過少，則在界面中提示用戶向硫酸鉀飽和溶液池內(nèi)添加硫酸鉀飽；對(duì)于稱重法濕度平衡判斷:人機(jī)界面15采集稱樣品重傳感器10的數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間間隔(默認(rèn)為24小時(shí))和重量變化率(默認(rèn)為小于2% )進(jìn)行判斷，如果在用戶設(shè)定的時(shí)間間隔，重量變化率小于設(shè)定值，則視為達(dá)到濕度平衡，此時(shí)，人機(jī)界面15控制使對(duì)應(yīng)樣品倉7的狀態(tài)指示燈17亮起，提示用戶已經(jīng)該樣品已達(dá)到濕度平衡穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)用戶可以取出樣品進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)。
[0026]本實(shí)用新型的操作過程為:將硫酸鉀飽和溶液注入硫酸鉀飽和溶液池I中，粉狀樣品放置于樣品倉7中，系統(tǒng)通過人機(jī)界面15軟件操作界面設(shè)定溫度和樣品重量變化率設(shè)定值，然后啟動(dòng)制樣。溫控器16控制加熱硫酸鉀飽和溶液池I中的硫酸鉀飽和溶液，達(dá)到指定溫度后，啟動(dòng)渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)11，使酸鉀飽和溶液池I表面氣流通過風(fēng)機(jī)由風(fēng)道12吹入各樣品室，先經(jīng)樣品室9底部減速篩網(wǎng)8，樣品倉7上下面采用過濾篩網(wǎng)8進(jìn)行密封，這樣即可保證樣品表面最大程度與通過氣流的濕度平衡過程，同時(shí)又避免了樣品因氣流過大而被吹出，使氣流減弱分散，然后均勻通過樣品倉7的樣品，然后經(jīng)風(fēng)道，流回到硫酸鉀飽和溶液池表面，從而形成氣流的循環(huán)，以達(dá)到環(huán)境溫濕度平衡加速的效果。
[0027]與此同時(shí)，人機(jī)界面15的軟件系統(tǒng)通過采集模塊4，實(shí)時(shí)采集6個(gè)樣品倉室的環(huán)境溫度傳感器5和環(huán)境濕度傳感器6的溫、濕度數(shù)據(jù)，以及樣品稱重傳感器10的重量數(shù)據(jù)，當(dāng)樣品倉重量變化率小于設(shè)定值或操作員通過人機(jī)界面15的重量數(shù)據(jù)變化曲線，判定樣品合格時(shí)，人機(jī)界面15提示相應(yīng)樣品倉7樣品制樣完成，同時(shí)狀態(tài)指示燈17給出綠色信號(hào)，示意制樣完成，操作人員可以打開箱門取出樣品。
[0028]此外，整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控通過人機(jī)界面15完成，操作人員可通過人機(jī)界面15設(shè)定溶液池控溫溫度、樣品制樣標(biāo)準(zhǔn)等參數(shù)。在整合制樣過程中實(shí)時(shí)顯示各樣品倉7的溫度、濕度、重量數(shù)據(jù)，并可實(shí)時(shí)顯示重量變化曲線，便于制樣操作人員更好的觀察制樣過程。
[0029]本實(shí)用新型的原理是:將樣品放置在該密封環(huán)境下，并控制在恒溫30°C，利用硫酸鉀飽和液在30°C條件下，其相對(duì)濕度96%的特性，并通過渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)11和專有風(fēng)道12實(shí)現(xiàn)內(nèi)部微環(huán)境的氣流循環(huán)，并通過內(nèi)置稱樣品稱重傳感器10自動(dòng)稱重判斷，實(shí)現(xiàn)樣品快速達(dá)到濕度平衡，而得到相對(duì)濕度為96%的標(biāo)準(zhǔn)樣品。
[0030]本實(shí)用新型解決控溫精度差問題:定制小功率恒溫加熱器，配合高精度溫度傳感器，提高控溫精度；解決恒溫不均勻問題:專有風(fēng)道循環(huán)設(shè)計(jì)，保證在不同位置樣品的溫度均勻性；解決手工操作弊端:內(nèi)置高精度稱重傳感器，自動(dòng)稱量判斷，解決原手工取放樣造成的稱重精度差、稱重時(shí)間間隔不固定、及測試環(huán)境溫度波動(dòng)等問題；縮短制樣時(shí)間:專有的風(fēng)道循環(huán)與氣流渦輪風(fēng)扇配合，在恒溫恒濕環(huán)境內(nèi)部實(shí)現(xiàn)氣流循環(huán)，加快礦粉樣品達(dá)到濕度平衡速度，縮短制樣時(shí)間。
[0031]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，即依本實(shí)用新型專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新型涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種平衡濕度快速穩(wěn)定儀，其特征在于:包括硫酸鉀飽和溶液池、加熱器、溫度傳感器、采集模塊、環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境濕度傳感器、樣品倉、減速篩網(wǎng)、樣品室、樣品稱重傳感器、渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、保溫層、密封箱、人機(jī)界面、溫控器和狀態(tài)指示燈，所述密封箱內(nèi)套設(shè)保溫層，密封箱底部設(shè)置硫酸鉀飽和溶液池，所述硫酸鉀飽和溶液池上部設(shè)置多個(gè)樣品室，所述樣品室之間通過風(fēng)道連接于硫酸鉀飽和溶液池表面，所述連接于硫酸鉀飽和溶液池表面的風(fēng)道口處設(shè)置渦輪循環(huán)風(fēng)機(jī)，所述樣品室底部設(shè)置減速篩網(wǎng)，所述樣品室中部設(shè)置樣品倉，所述樣品倉底端連接樣品稱重傳感器，所述樣品室上部設(shè)置環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境濕度傳感器，所述環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境濕度傳感器連接于采集模塊，采集模塊另外一端連接伸于硫酸鉀飽和溶液池的溫度傳感器，所述密封箱一側(cè)設(shè)置人機(jī)界面、溫控器和狀態(tài)指示燈，所述人機(jī)界面通過通訊接口同時(shí)與采集模塊和溫控器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡濕度快速穩(wěn)定儀，其特征在于:所述通訊接口為RS485通訊接口。
【文檔編號(hào)】G05D27/02GK204129551SQ201420535186
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】遲勝 申請人:北京世紀(jì)華拓科技有限公司