一种平衡湿度快速稳定仪的制作方法
【专利摘要】一种平衡湿度快速稳定仪，包括硫酸钾饱和溶液池、加热器、温度传感器、采集模块、环境温度传感器、环境湿度传感器、样品仓、减速筛网、样品室、样品称重传感器、涡轮循环风机、风道、保温层、密封箱、人机界面、温控器和状态指示灯。本平衡湿度快速稳定仪控温精度高、恒温均匀、避免手工操作不精确弊端、制样时间短。
【专利说明】一种平衡湿度快速稳定仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种平衡湿度快速稳定仪。
【背景技术】
[0002]利用吸附等温曲线在进行页岩气、煤层气等非常规天然气进行等温吸附测试时，都要求将矿样研磨成矿粉，再制成湿度为96%的矿样样品，然后放入仪器中进行等温吸附测试。制样的原理是:根据静态法中的饱和盐法，利用硫酸钾饱和液在30°C下其相对湿度96%的特性，使样品在这个环境内的相对湿度通过水分吸附达到平衡，从而获得标准样品。
[0003]目前国内外等温吸附测试的矿品制样并没有专门的仪器和设备，大多是利用恒温箱或者是直接使用室温下的干燥皿做为容器，再利用硫酸钾饱和液30°C下其相对湿度96%的特性，保持环境内的湿度，并定期手工样品称重进行湿度判断，直到重量变化达到要求的变化范围内，即视为湿度达到平衡。
[0004]现有技术中使用恒温箱或干燥皿手工称重判断的方法存在如下几点问题:1、控温精度差:目前恒温箱都是在高温下控制较好，而30°C等低温下控制较差，且控温精度较低，约±2°C左右；而室温下干燥皿则是通过空调等控制环境温度，以达到预期温度，其控温精度更差；2、恒温不均匀:在放置多个样品时，恒温箱和干燥皿并不能保证在不同位置样品的温度均匀性；3、手工操作弊端多:由于判断过程需要手工取出样品进行重量称量，然后再放回，不仅称量精度较差，称量间隔时间不能严格保证，而且样品的频繁取出放入，都会造成恒温恒湿测试环境温湿度的波动；4、制样时间长:目前样品制样时间均较长，平衡每次制样时间约一周左右或更长时间，主要是因为自然情况下，矿粉样品与硫酸钾饱和液通过水分吸附达到湿度平衡需要达长时间。加上手工操作时样品的频繁取放造成的环境波动，也对制样时间造成一定影响。
实用新型内容
[0005]本实用新型提供一种固定支架，使其克服现有技术中控温精度差、恒温不均匀、手工操作弊端多、制样时间长等缺陷。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种平衡湿度快速稳定仪，包括硫酸钾饱和溶液池、加热器、温度传感器、采集模块、环境温度传感器、环境湿度传感器、样品仓、减速筛网、样品室、样品称重传感器、涡轮循环风机、风道、保温层、密封箱、人机界面、温控器和状态指示灯，所述密封箱内套设保温层，密封箱底部设置硫酸钾饱和溶液池，所述硫酸钾饱和溶液池上部设置多个样品室，所述样品室之间通过风道连接于硫酸钾饱和溶液池表面，所述连接于硫酸钾饱和溶液池表面的风道口处设置涡轮循环风机，所述样品室底部设置减速筛网，所述样品室中部设置样品仓，所述样品仓底端连接样品称重传感器，所述样品室上部设置环境温度传感器和环境湿度传感器，所述环境温度传感器和环境湿度传感器连接于采集模块，采集模块另外一端连接伸于硫酸钾饱和溶液池的温度传感器，所述密封箱一侧设置人机界面、温控器和状态指示灯，所述人机界面通过通讯接口同时与采集模块和温控器连接。所述通讯接口为RS485通讯接□。
[0008]所述人机界面通过RS485通讯接口与采集模块连接，通过软件系统按采集模块的通讯协议与之通讯，将环境温度传感器和环境湿度传感器以及称重传感器的数据采集上来，同时，也可以通过采集模块的输出部分控制状态指示灯的亮灭；所述人机界面通过RS485通讯接口与温控器连接，通过软件系统按采集模块的通讯协议与之通讯，可以设定温控器的设定温度，控制温控器的运行和停止；
[0009]人机界面判断和控制流程如下:
[0010]对于环境温度、湿度判断:人机界面根据用户设定温度值(默认为30°C )，对温控器的设定温度进行设定，并判断采集的环境温度，如果环境温度低于设定温度值，由控制温控器进行加热；如果环境温度高于设定温度值，由控制温控器停止加热。人机界面判断采集的环境湿度值(默认为96% )，如果低于90%，则说明硫酸钾饱和溶液池内硫酸钾量过少，则在界面中提示用户向硫酸钾饱和溶液池内添加硫酸钾饱；对于称重法湿度平衡判断:人机界面采集样品称重传感器的数据，并根据用户设定的时间间隔(默认为24小时)和重量变化率(默认为小于2%)进行判断，如果在用户设定的时间间隔，重量变化率小于设定值，则视为达到湿度平衡，此时，人机界面控制使对应样品仓的状态指示灯亮起，提示用户已经该样品已达到湿度平衡稳定状态，此时用户可以取出样品进行相应的试验。
[0011]本实用新型的原理是:将样品放置在该密封环境下，并控制在恒温30°C，利用硫酸钾饱和液在30°C条件下，其相对湿度96%的特性，并通过涡轮循环风机和专有风道实现内部微环境的气流循环，并通过内置称样品称重传感器自动称重判断，实现样品快速达到湿度平衡，而得到相对湿度为96%的标准样品。
[0012]本实用新型的操作过程为:将硫酸钾饱和溶液注入硫酸钾饱和溶液池中，粉状样品放置于样品仓中，系统通过人机界面软件操作界面设定温度和样品重量变化率设定值，然后启动制样。温控器控制加热硫Ife钟饱和溶液池中的硫Ife钟饱和溶液，达到指定温度后，启动涡轮循环风机，使酸钾饱和溶液池表面气流通过风机由风道吹入各样品室，先经样品室底部减速筛网，样品仓上下面采用过滤筛网进行密封，这样即可保证样品表面最大程度与通过气流的湿度平衡过程，同时又避免了样品因气流过大而被吹出，从而使气流减弱分散，然后均匀通过样品仓的样品，然后经风道，流回到硫酸钾饱和溶液池表面，从而形成气流的循环，以达到环境温湿度平衡加速的效果。
[0013]与此同时，人机界面的软件系统通过采集模块，实时采集个样品仓室的环境温度传感器和环境湿度传感器的温、湿度数据，以及样品称重传感器的重量数据，当样品仓重量变化率小于设定值或操作员通过人机界面的重量数据变化曲线，判定样品合格时，人机界面提示相应样品仓样品制样完成，同时状态指示灯给出绿色信号，示意制样完成，操作人员可以打开箱门取出样品。
[0014]此外，整个系统数据采集和监控通过人机界面完成，操作人员可通过人机界面设定溶液池控温温度、样品制样标准(重量变化率)等参数。在整合制样过程中实时显示各样品仓的温度、湿度、重量数据，并可实时显示重量变化曲线，便于制样操作人员更好的观察制样过程。
[0015]本实用新型的有益效果在于:
[0016]本实用新型解决控温精度差问题:定制小功率恒温加热器，配合高精度温度传感器，提高控温精度；解决恒温不均匀问题:专有风道循环设计，保证在不同位置样品的温度均匀性；解决手工操作弊端:内置高精度称重传感器，自动称量判断，解决原手工取放样造成的称重精度差、称重时间间隔不固定、及测试环境温度波动等问题；缩短制样时间:专有的风道循环与气流涡轮风扇配合，在恒温恒湿环境内部实现气流循环，加快矿粉样品达到湿度平衡速度，缩短制样时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为所述平衡湿度快速稳定仪结构图；
[0018]附图标记说明
[0019]I硫酸钾饱和溶液池；2加热器；3温度传感器；4采集模块；5环境温度传感器；6环境湿度传感器；7样品仓；8减速筛网；9样品室；10样品称重传感器；11涡轮循环风机；12风道；13保温层；14密封箱；15人机界面；16温控器；17状态指示灯；
【具体实施方式】
[0020]实施例
[0021]下面结合附图和本实用新型的优选实施例进一步说明本实用新型。
[0022]如图1所示，一种平衡湿度快速稳定仪，包括硫酸钾饱和溶液池1、加热器2、温度传感器3、采集模块4、环境温度传感器5、环境湿度传感器6、样品仓7、减速筛网8、样品室9、样品称重传感器10、涡轮循环风机11、风道12、保温层13、密封箱14、人机界面15、温控器16和状态指示灯17，所述密封箱14内套设保温层13，密封箱14底部设置硫酸钾饱和溶液池1，所述硫酸钾饱和溶液池I上部设置多个样品室9，所述样品室9之间通过风道12连接于硫酸钾饱和溶液池I表面，所述连接于硫酸钾饱和溶液池I表面的风道12 口处设置涡轮循环风机11，所述样品室9底部设置减速筛网8，所述样品室9中部设置样品仓7，所述样品仓7底端连接样品称重传感器10，所述样品室9上部设置环境温度传感器5和环境湿度传感器6，所述环境温度传感器5和环境湿度传感器6连接于采集模块4，采集模块4另外一端连接伸于硫酸钾饱和溶液池I的温度传感器3，所述密封箱14 一侧设置人机界面15、温控器16和状态指示灯17。所述人机界面15通过通讯接口同时与采集模块4和温控器16连接，所述通讯接口为RS485通讯接口。
[0023]所述人机界面15通过RS485通讯接口与采集模块4连接，通过软件系统按采集模块4的通讯协议与之通讯，将环境温度传感器5和环境湿度传感器6以及样品称重传感器10的数据采集上来，同时，也可以通过采集模块4的输出部分控制状态指示灯17的亮灭；所述人机界面15通过RS485通讯接口与温控器16连接，通过软件系统按采集模块4的通讯协议与之通讯，可以设定温控器16的设定温度，控制温控器16的运行和停止；
[0024]人机界面15判断和控制流程如下:
[0025]对于环境温度、湿度判断:人机界面15根据用户设定温度值(默认为30°C )，对温控器16的设定温度进行设定，并判断采集的环境温度，如果环境温度低于设定温度值，由控制温控器16进行加热；如果环境温度高于设定温度值，由控制温控器16停止加热，人机界面15判断采集的环境湿度值(默认为96% )，如果低于90%，则说明硫酸钾饱和溶液池内硫酸钾量过少，则在界面中提示用户向硫酸钾饱和溶液池内添加硫酸钾饱；对于称重法湿度平衡判断:人机界面15采集称样品重传感器10的数据，并根据用户设定的时间间隔(默认为24小时)和重量变化率(默认为小于2% )进行判断，如果在用户设定的时间间隔，重量变化率小于设定值，则视为达到湿度平衡，此时，人机界面15控制使对应样品仓7的状态指示灯17亮起，提示用户已经该样品已达到湿度平衡稳定状态，此时用户可以取出样品进行相应的试验。
[0026]本实用新型的操作过程为:将硫酸钾饱和溶液注入硫酸钾饱和溶液池I中，粉状样品放置于样品仓7中，系统通过人机界面15软件操作界面设定温度和样品重量变化率设定值，然后启动制样。温控器16控制加热硫酸钾饱和溶液池I中的硫酸钾饱和溶液，达到指定温度后，启动涡轮循环风机11，使酸钾饱和溶液池I表面气流通过风机由风道12吹入各样品室，先经样品室9底部减速筛网8，样品仓7上下面采用过滤筛网8进行密封，这样即可保证样品表面最大程度与通过气流的湿度平衡过程，同时又避免了样品因气流过大而被吹出，使气流减弱分散，然后均匀通过样品仓7的样品，然后经风道，流回到硫酸钾饱和溶液池表面，从而形成气流的循环，以达到环境温湿度平衡加速的效果。
[0027]与此同时，人机界面15的软件系统通过采集模块4，实时采集6个样品仓室的环境温度传感器5和环境湿度传感器6的温、湿度数据，以及样品称重传感器10的重量数据，当样品仓重量变化率小于设定值或操作员通过人机界面15的重量数据变化曲线，判定样品合格时，人机界面15提示相应样品仓7样品制样完成，同时状态指示灯17给出绿色信号，示意制样完成，操作人员可以打开箱门取出样品。
[0028]此外，整个系统数据采集和监控通过人机界面15完成，操作人员可通过人机界面15设定溶液池控温温度、样品制样标准等参数。在整合制样过程中实时显示各样品仓7的温度、湿度、重量数据，并可实时显示重量变化曲线，便于制样操作人员更好的观察制样过程。
[0029]本实用新型的原理是:将样品放置在该密封环境下，并控制在恒温30°C，利用硫酸钾饱和液在30°C条件下，其相对湿度96%的特性，并通过涡轮循环风机11和专有风道12实现内部微环境的气流循环，并通过内置称样品称重传感器10自动称重判断，实现样品快速达到湿度平衡，而得到相对湿度为96%的标准样品。
[0030]本实用新型解决控温精度差问题:定制小功率恒温加热器，配合高精度温度传感器，提高控温精度；解决恒温不均匀问题:专有风道循环设计，保证在不同位置样品的温度均匀性；解决手工操作弊端:内置高精度称重传感器，自动称量判断，解决原手工取放样造成的称重精度差、称重时间间隔不固定、及测试环境温度波动等问题；缩短制样时间:专有的风道循环与气流涡轮风扇配合，在恒温恒湿环境内部实现气流循环，加快矿粉样品达到湿度平衡速度，缩短制样时间。
[0031]以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。
【权利要求】
1.一种平衡湿度快速稳定仪，其特征在于:包括硫酸钾饱和溶液池、加热器、温度传感器、采集模块、环境温度传感器、环境湿度传感器、样品仓、减速筛网、样品室、样品称重传感器、涡轮循环风机、风道、保温层、密封箱、人机界面、温控器和状态指示灯，所述密封箱内套设保温层，密封箱底部设置硫酸钾饱和溶液池，所述硫酸钾饱和溶液池上部设置多个样品室，所述样品室之间通过风道连接于硫酸钾饱和溶液池表面，所述连接于硫酸钾饱和溶液池表面的风道口处设置涡轮循环风机，所述样品室底部设置减速筛网，所述样品室中部设置样品仓，所述样品仓底端连接样品称重传感器，所述样品室上部设置环境温度传感器和环境湿度传感器，所述环境温度传感器和环境湿度传感器连接于采集模块，采集模块另外一端连接伸于硫酸钾饱和溶液池的温度传感器，所述密封箱一侧设置人机界面、温控器和状态指示灯，所述人机界面通过通讯接口同时与采集模块和温控器连接。
2.根据权利要求1所述的平衡湿度快速稳定仪，其特征在于:所述通讯接口为RS485通讯接口。
【文档编号】G05D27/02GK204129551SQ201420535186
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】迟胜 申请人:北京世纪华拓科技有限公司