专利名称：差温式自动量热仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热值测量用的差温式自动量热仪。
背景技术：
可燃物质的热值测量一般采用量热仪，现市场上普遍使用的量热仪分为普通型和自动型两大类。自动型量热仪由两部分组成，一是计算机自动控制部分，二是执行部分。自动控制部分包括计算机、A/D模块、I/O模块、温度采集板、采集控制板；执行部分包括置有氧弹的内桶、外桶、反映内桶水温的内桶温度传感器、搅拌内桶水的搅拌器、提供循环水的中间水箱、形成循环水路的一水泵及若干阀门，其中温度传感器与温度采集板电连接，搅拌器、泵和阀门与采集控制板电连接，这种自动型量热仪具有操作简单、自动化程度高、测试速度快等特点，但其外桶水温和内桶水温(量热用水初始水温)相等，而不符合国家标准或国际通用的冷却校正公式的条件，所以其冷却校正公式都是各厂家的经验公式，如果环境条件、样品条件不符合经验公式时测量结果出现较大误差。而普通量热仪具有结构简单、价格便宜、通过人工调整温度后采用国家标准或国际通用的冷却校正公式等特点，但其操作较繁琐、劳动效率低、测试过程中人为因素影响较大。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种按国家标准或国际通用的冷却校正公式、在各种环境下都能确保测量结果较准确的差温式自动量热仪。
本实用新型差温式量热仪具有计算机自动控制部分和执行部分，自动控制部分包括计算机、A/D模块、I/O模块、温度采集板、采集控制板；执行部分包括一内置有氧弹的内桶、容纳该内桶的一外桶、搅拌内桶中量热用水的一搅拌器、提供循环水的一中间水箱、形成循环水路的一水泵及若干阀门，内桶中装有一内桶温度传感器和两水位传感器，其中内桶温度传感器与温度采集板电连接，水位传感器、搅拌器、水泵及阀门与采集控制板电连接，其特征在于还有一为内桶提供低温水的低温水箱、一按计算温度为低温水箱的水制冷的制冷器、一反映外桶水温的外桶温度传感器、一反映低温水箱水温的水箱温度传感器，其中外桶温度传感器和水箱温度传感器与温度采集板电连接，制冷器与采集控制板电连接。
工作过程温度采集板将采集到的外桶、内桶及低温水箱三个温度信号进行放大，通过A/D模块的转换由数据总线送入计算机进行处理，控制制冷器对低温水箱的水进行制冷的温度，使该温度为T＝“外桶水温”-“设定的水温差值”。当氧弹内放好被测样品后，水泵将低温水箱中的水泵入内桶，当水位到达一定高度接触水位传感器时，I/O模块即会由“1”变为“0”，信号通过A/D模块转换送到计算机，然后控制阀门、水泵，停止低温水箱向内桶输水，而将中间水箱的水泵入到低温水箱中，此时制冷器搅拌器同样接收到来自计算机的信号，制冷器开始对低温水箱中的水进行制冷，使之达到设定温度T；搅拌器开始搅拌内桶中的水，搅匀后，以温度采集板此时采集到内桶温度传感器反映的温度为基点，当样品燃烧水温升高到最高后，测试完成，根据实测的该温升值及采用标准冷却公式补偿温度计算出样品的热值。
由于本实用新型在现有自动型量热仪的基础上增加了一低温水箱及其制冷器，还增加了反映低温水箱水温和外桶水温的温度传感器，计算机将按照外桶水的温度及国内标准或国际公式给出的水温差值计算出低温水的准确值，即T低温＝T外桶-T差值，在计算机的控制下，制冷器自动将低温水箱的水温制冷到计算值T低温，然后输到内桶中作为量热用水，这样无论在什么环境下，本实用新型都能通过外桶水温及设定温差值来调节低温水箱内的水温，从而达到调节内桶量热用水的初始温度的目的，并使测试初始时内外桶水的温差值总是符合国标或国际通用公式，由此确保了测量结果的准确，不仅如此，本实用新型的结构也较简单合理，操作容易，同时保持了现有自动型量热仪所具有的自动化程度高，测试速度快的特点。
图1是本实用新型电气原理框图。
图2是本实用新型电路原理图。
图3是本实用新型执行部分结构示意图。
图4是本实用新型一个实施方式中气动阀的结构示意图。
具体实施方式
图1示出的电气原理框图可以看出，本实用新型的自动控制部分仍然是由电源板、温度采集板、采集控制板、A/D模块、I/O模块和计算机组成，但与温度采集板连接的温度传感器中不仅仍有内桶温度传感器还增加了外桶温度传感器和水箱温度传感器，在采集控制板控制的器件中不仅仍有阀门、搅拌机、水泵，还增加了制冷器。
结合图2示出的电气原理详图中可以看出，内桶温度传感器R1仍与电阻R2、R3、R4形成桥路，将温度变化转化成电压信号，该微弱的信号进入IC1放大后送入IC2进行A/D变换，将模拟信号转换成数字信号后通过485总线送入计算机进行处理；外桶温度传感器及水箱温度传感器与温度采集板形成的电路与上述电路完全一样，它们分别接在IC2的3、4脚及5、6脚，由于电路完全相同，图中将其省略。计算机根据所采集的三个温度(内桶、外桶、低温水箱中水的温度)数据，运用PID算法通过IC3的输出端口DO1控制固态继电器SSR4，实现对制冷器(W1)14的控制，从而使低温水箱的水温达到设定的值。图2还示出水泵15、阀门18、搅拌器11分别与固态继电器SSR1、SSR2、SSR3连接然后分别到IC3的输出端口DO2、DO3、DO4，水泵16与IC3的连接电路与水泵15的连接电路完全一致、阀门19-25与IC3的连接电路与阀门18的连接电路完全一致，并且这些都是已有技术，故图中没有一一列出。水位传感器(9、10)则与I/O模块连接，水位传感器(9、10)碰到水后立即会使IC4C、IC4B的输出由“1”变为“0”，信号通过IC3处理后经485总线送到计算机中通过IC3的输出端口分别控制全部阀门(18-25)、水泵(15、16)从而控制进入内桶2的水量，同时控制搅拌器11使其开始工作搅拌内桶2中的水。如果需要安装一个气泵17以排除测量后残余的热气，它的安装电路与水泵15也是一样的。
从图3可以看出，本实用新型的执行部分由氧弹1、内桶2、外桶3、上盖4、环形管5、内桶温度传感器6、外桶温度传感器7、水箱温度传感器8、水位传感器(9、10)、搅拌器11、中间水箱12、低温水箱13、制冷器14、水泵(15、16)、阀门(18-25)、水管26、气管27组成，同已有技术相比，其中外桶温度传感器7、水箱温度传感器8、低温水箱13、制冷器14是新增的，在本实施方式中为了排除测量后残余的热气还新增了一个气泵17，并且在本实施方式中搅拌器11采用磁力搅拌器。图中示出氧弹1置于内桶2中，内桶2置于外桶3中，并以空气层隔离，环形管5贯穿上盖4与水管26连接，上盖4将外桶3及内桶2全部封盖，两水位传感器(9、10)安装在内桶2的上端，温度传感器6仍安装在内桶2中，外桶温度传感器7安装在外桶3中，水箱温度传感器8安装在低温水箱13中，搅拌器11的电机及轴等发热部分均安装在外桶3外，只通过隔热搅拌头对内桶2的水进行搅拌，以保证内桶2的水不受外界发热因素的影响，制冷器14专用于为低温水箱13中的水制冷，低温水箱13中的水制冷后通过阀门19、水泵15，再经阀门22和阀门25流入内桶2，阀门22和阀门25是两个流量不同的阀，当计算机读取安装在内桶2上端的水位传感器10的信号时，将使大流量阀门22截止，当计算机读取到水位传感器9的信号时，将使小流量阀门25截止。外桶3及低温水箱13的水均由中间水箱12提供，中间水箱12的水通过阀门21到水泵15再到阀门23、阀门24，然后分别到外桶3及低温水箱13，内桶2中测量完后热水排除是通过阀门20、水泵15到阀门23再经外桶3排到中间水箱12的。图3还可看出气管27可进入内外桶间的空气层，该气管27与气泵17相连，用于排除测量后残余的热气，上盖4中的环形管5流过的是循环水，它从中间水箱12到阀门21、水泵15，再到阀门23经水泵16流入环形管5，然后通过阀门18回到中间水箱12。
本实用新型采用全部阀门均为电磁气动阀，即由电磁阀和气动阀组成，在本实施方式中，气动阀采用图4所示的气动阀，该阀由气嘴31、阀体32和顺次布置的弹性水管33、缓冲垫34、阀芯35、弹簧36、调节体37、顶针38组成，阀体32与阀芯35间有一气室39、气嘴31与该气室39相通，弹簧36一端顶着阀芯35，另一端套在调节体37上。当在气嘴31处加上高压气体如0.5Mpa左右的氧气，阀芯35克服弹簧36的作用力右移，弹性水管33打开，水流可以通过(如图4所示状态)。反之，气嘴31处不通高压气时，阀芯35在弹簧36的作用下左移，弹性水管33闭合，从而切断水流，气嘴31与高压气的通断由电磁阀控制。采用此气动阀，具有不发热、无噪声的特点，同时水与阀体完全隔离，消除了水中杂质易堵塞、易渗漏的影响。
当我们要对一种可燃物质的热值进行测量时，先由计算机通过外桶温度传感器7和水箱温度传感器8分别测量外桶3和低温水箱中水的温度，然后控制制冷装置14将低温水箱13中的水温降低到所需要的温度点T上(T等于“外桶水温”减“设定的水温差值”)，并恒定在此值上。当氧弹1装好样品并放入内桶2中盖好上盖4后，开启阀门19、水泵15、阀门(22、25)，将低温水箱13中的水泵入内桶2、当水位到达一定高度时，计算机将读到水位传感器10的信号，将大流量阀22截止，水位上升速度减缓，当计算机继续读取到水位传感器9的信号时，小流量阀25截止，低温水箱13向内桶2输水完毕，然后将中间水箱12中的水泵入低温水箱13中计算机根据温度采集板采集的三个温度数据对制冷器进行控制使低温水箱13中的水温在设定温度值T点，同时打开搅拌器11、将内桶2内的水搅拌均匀后，以内桶中的此时温度作为基点，当样品燃烧水温升高到最高后测试完成，根据实测的温升值及采用标准冷却公式补偿温度计算出样品的热值。一次测试完成后再通过阀门20、水泵15、阀门23、将升高温度的水通过外桶3排到中间水箱12中，同时通过气泵17和气管27将空气层中残存的热空气吹掉而进入第二次测试。
权利要求1.一种差温式量热仪具有计算机自动控制部分和执行部分，自动控制部分包括计算机、A/D模块、I/O模块、温度采集板、采集控制板；执行部分包括一内置有氧弹的内桶(2)、容纳该内桶的一外桶(3)、搅拌内桶中量热用水的一搅拌器(11)、提供循环水的一中间水箱(12)、形成循环水路的一水泵(15、16)及若干阀门(18-25)，内桶中装有一内桶温度传感器(6)和两水位传感器(9、10)，其中内桶温度传感器(6)与温度采集板电连接，水位传感器(9、10)、搅拌器(11)、水泵(15、16)及阀门(18、25)与采集控制板电连接，其特征在于还有一为内桶(2)提供低温水的低温水箱(13)、一按计算温度为低温水箱的水制冷的制冷器、一反映外桶水温的外桶温度传感器(7)、一反映低温水箱水温的水箱温度传感器(8)，其中外桶温度传感器(7)和水箱温度传感器(8)与温度采集板电连接，制冷器与采集控制板电连接。
2.根据权利要求1所述的差温式自动量热仪，其特征在于所述低温水箱(13)由中间水箱(12)兼作；或者低温水箱(13)为一专用箱，其进水口与中间水箱(12)连通靠中间水箱(12)供水。
3.根据权利要求1或2所述的差温式自动量热仪，其特征在于所述搅拌器(11)为磁力搅拌器、阀门(18-25)为由电磁阀和气动阀组成的电磁气动阀门，内桶(2)与外桶(3)间的空气层通有一用于排出热空气的气泵(17)。
4.根据权利要求3所述的差温式自动量热仪，其特征在于所述气动阀主要由气嘴(31)、阀体(32)和顺次布置的弹性水管(33)、阀芯(35)、弹簧(36)、调节体(37)、顶针(38)组成，阀体(32)与阀芯(35)间有一气室(39)、气嘴(31)与该气室(39)相通，弹簧(36)一端顶着阀芯(35)，另一端套在调节体(37)上，阀芯(35)在弹簧(36)作用下右移关闭弹性水管(33)，在气力作用下左移打开弹性水管(33)。
专利摘要本实用新型公开了一种热值测量用的差温式自动量热仪，它是在现有自动量热仪的基础上增加了一为内桶提供低温水的低温水箱、一按计算温度为低温水箱的水制冷的制冷装置、一反映外桶水水温的温度传感器、一反映低温水水温的温度传感器。本实用新型无论在什么环境下都能通过外桶水温自动调节低温水箱内的水温，从而达到调节内桶量热用水的初始温度的目的，并使测试初始时内外桶水的温差值总是符合国标或国际通用公式，由此确保了测量结果的准确，不仅如此，本实用新型的结构也较简便合理，操作容易，同时保持了现有自动型量热仪所具有的自动化程度高，测试速度快的优点。
文档编号G01N25/20GK2755608SQ20042006941
公开日2006年2月1日 申请日期2004年12月9日 优先权日2004年12月9日
发明者袁志武, 盛晓兴 申请人:长沙瑞翔科技有限公司