用于高粘度液体中气体含量的检测装置及方法与流程

本发明涉及供胶系统的检测气体含量的装置，用于检测高粘度液体中的气体含量，主要用于聚氨酯、胶粘剂、热熔胶等双组分或单组分高粘度液体中的动态气体含量检测。

背景技术：

高分子树脂材料发泡的技术已有近百年历史，最早是上个世纪20年代初期的泡沫胶木，30年代出现硬质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫，40年代有聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛泡沫，50年代有可发性聚苯乙烯泡沫和软质聚氨酯泡沫。几乎所有的高分子树脂，包括热塑性和热固性的都可以发泡制成泡沫制品。高分子树脂材料的发泡方法可以分为物理发泡、化学发泡和机械发泡。机械发泡是借助机械搅拌方法使气体混入液体混合料中，然后经定型形成泡沫制品。主要方法有：挤出发泡、注塑发泡、压延发泡、喷涂发泡和浇注发泡等。其中，浇注发泡是双组分树脂常用方法，通常在a胶里含有发泡剂，将a胶、b胶混合均匀后，浇注到模具或制件内或平面上发泡成型，例如，浇注发泡是双组分聚氨酯加工成型方法之一，又可以细分为涂胶发泡、注胶发泡、填充发泡等。

现实生活中的双组分聚氨酯发泡制品，主要是通过化学发泡或物理发泡的方法得到的，在原料中加入发泡剂，发生反应的同时进行发泡得到制品。但是化学发泡或物理发泡的发泡倍率有限，或者原料限定不能得到更高的发泡倍率的制品，如果能在原料里通过机械搅拌方法使气体混入高粘度液体中，再加入一定量的气体，实现化学发泡或物理发泡和机械发泡的有机结合，不仅不能影响工艺条件，还会提高发泡倍率，降低制品的成本，带来更好的效果。本发明正是基于化学发泡或物理发泡和机械发泡协同作用，探索得到性能更好的制品，这里涉及的是高粘度液体的气体含量的检测装置及方法。。

目前，能够控制加入到高粘度液体的气体含量的装置和方法较多，但是，如何检测气体含量没有更好的装置和方法。

《发泡方法及其装置》，申请号为200680004844.7的专利申请，提供向高粘度材料混入气体的方法，利用活塞在气缸内往复移动而进行吸入及排出的活塞泵将气体混入高粘度材料，没有公开检测装置和方法。

《高分子物理发泡体及其制作方法》，申请号为201810697803.5的专利申请，高分子物理发泡体由热塑性弹性体或聚烯烃材料经物理发泡而得。

《一种精确加气涂胶系统》，专利号为201611112037.9的专利，提供一种加气涂胶系统，将气体加入到聚氨酯中，但是，加气位置设计在涂胶头的搅拌装置内，距离涂胶头位置近，并在涂胶头的卸荷阀之后，更靠近涂胶嘴，因此，涂胶头结构大，混气效果不易保证。

《高粘度液体中气泡含量的低压声学测量装置及方法》，申请号为201110007284.3的专利申请，根据低压条件下端薄膜脱泡机理，以及气泡破裂的声学特性，应用声学测试手段检测高粘度液体中的气泡含量。

为了有效快捷实现高粘度液体中的气体含量的检测，十分有必要研制一种气体检测装置及方法，用于检测高粘度液体中的气体含量。

技术实现要素：

本发明公开了一种用于高粘度液体中气体含量的检测装置及方法，克服现有检测装置只能采用声学测试手段检测气泡含量，不能利用压力检测的现状，利用压力传感器检测高粘度液体的压力变化值，检测高粘度液体中的气体含量，主要用于聚氨酯、胶粘剂、热熔胶等双组分或单组分高粘度液体中的动态气体含量检测。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种用于高粘度液体中气体含量的检测装置，用于检测高粘度液体中的动态气体含量，检测装置包括主阀体、第一气缸，密封套、连接套、第一气缸顺序直线固定在主阀体的上端，主阀体竖直方向设有空腔，水平方向上分别设有第一阀组和第二阀组；气缸杆和过渡件a、导杆依次连接，穿过连接套、密封套和空腔的中间孔，密封套和气缸杆之间设有垫圈、密封件，密封圈c位于密封套和主阀体之间；

所述第一阀组包括第一锥阀，设置在主阀体的上侧水平孔中，和空腔相连通的上侧水平孔设有和第一锥阀相匹配的锥孔，上侧水平孔和通道b相连通，所述第一阀组用来打开或关闭空腔和通道b之间的第一通路；

所述第二阀组包括第二锥阀，设置在主阀体的下侧水平孔中，和空腔相连通的下侧水平孔设有和第二锥阀相匹配的锥孔，下侧水平孔和通道a、回胶孔相连通，所述第二阀组用来打开或关闭空腔和通道a之间的第二通路；

主阀体上设有压力传感器，其检测端和空腔接触，用于检测空腔中的高粘度液体的压力；

检测时，第一通路和第二通路是打开的，高粘度液体从通道a进入空腔，从通道b、回胶孔中流出，当导杆处于空腔的下端，高粘度液体充满空腔，第一锥阀向左移动将第一通路关闭，第二锥阀向左移动将第二通路关闭，高粘度液体只能从通道a进入，从回胶孔主回路流出；第一气缸带动导杆向上移动到上端时，空腔的体积发生变化，产生负压，当高粘度液体中含有气体时，气体相对于液体的体积改变明显；利用压力传感器检测高粘度液体的压力变化值，利用压力差值作为电信号标定其中的气体含量。

用于高粘度液体中气体含量的检测方法，采用所述的用于高粘度液体中气体含量的检测装置，检测高粘度液体中的气体含量，检测步骤如下：

(1)气嘴a通入压缩空气，气缸杆带动导杆处于空腔的下端；

(2)第三气缸通入压缩空气，推动第一锥阀向右移动，第二气缸通入压缩空气，推动第二锥阀向右移动，打开第一通路和第二通路；

(3)向检测装置输送高粘度液体，其从通道a进入到空腔，从通道b、回胶孔中流出；

(4)高粘度液体充满空腔后，第三气缸和第二气缸通入压缩空气，第一锥阀、第二锥阀向左移动，关闭第一通路和第二通路；

(5)高粘度液体继续从回胶孔中流出；

(6)气嘴b通入压缩空气，气缸杆带动导杆处于空腔的上端，产生负压，压力传感器检测压力；

(7)控制装置利用压力传感器检测高粘度液体的压力变化值，利用压力差值作为电信号标定其中的气体含量，从而间接检测其中的气体含量多少；

不需要检测时，第一通路和第二通路打开，高粘度液体从通道b、回胶孔中流出。

本发明的有益效果是：

1.提供了一种高粘度液体中气体含量新的检测装置及方法，克服了当前检测只能依靠低压声学测量装置及方法单一的局面，方法简单有效，动态响应快，实施稳定可靠。

2.高粘度液体采用机械发泡混入气体，泡孔均匀一致，进一步提高发泡倍率，降低制品的成本。

3.实现了化学发泡或物理发泡和机械发泡的有机结合，不影响工艺条件，还会提高发泡倍率，降低制品的成本。

4.加入的气体为空气或惰性气体，有利于环境保护。

5.高分子树脂材料发泡不需要成核剂，工艺简单。

附图说明

图1是本发明检测气体含量的装置的结构示意图。

图2是检测装置的第二锥阀和第一锥阀的剖视图。

图3是图2的左视图。

图中1.气嘴a，2.第一气缸，3.气嘴b，4.连接套，5.气缸杆，6.过渡件a，7.垫圈，8.密封件，9.密封套，10.主阀体，11.空腔，12.第二锥阀，13.通道a，14.阀杆a，15.导套，16.密封圈a，17.支架，18.过渡件b，19.气缸座a，20.第二气缸，21.通道b，22.第一锥阀，23.阀杆b，24.法兰，25.压力传感器，26.密封环，27.密封圈b，28.回胶孔，29.导杆，30.第三气缸，31.气缸座b，32.密封圈c，33.流道。

具体实施方式

实施例一

本发明公开了一种用于高粘度液体中气体含量的检测装置，简称检测装置，参见图1-3，用于检测供胶系统高粘度液体中的气体含量，主要用于聚氨酯、胶粘剂、热熔胶等双组分或单组分高粘度液体中的动态气体含量检测，在高粘度液体或者已知的含有化学发泡剂或物理发泡剂的高粘度液体中加入气体，起到辅助发泡效果，能得到更高的发泡倍率的制品，加入气体不影响加工工艺条件，降低制品的成本。

如何检测上述气体含量，一直以来没有更好的解决方法，如果加入过多或者过少的气体，制品性能必然受到影响，如何检测气体含量，特别是动态下检测，可以获得更好性能的制品。

本发明检测装置其结构和相互连接关系如图1-3所示；包括主阀体10、第一气缸2，密封套9、连接套4、第一气缸2顺序直线固定在主阀体10的上端，主阀体10竖直方向设有空腔11，水平方向上分别设有第一阀组和第二阀组；气缸杆5和过渡件a6、导杆29依次连接，穿过连接套4、密封套9和空腔11的中间孔，密封套9和气缸杆5之间设有垫圈7、多个密封件8；密封圈c32位于密封套9和主阀体10之间；

所述第一阀组包括第一锥阀22，设置在主阀体10的上侧水平孔中，和空腔11相连通的上侧水平孔设有和第一锥阀22相匹配的锥孔，上侧水平孔和通道b21相连通，所述第一阀组用来打开或关闭空腔11和通道b21之间的第一通路；

所述第二阀组包括第二锥阀12，设置在主阀体10的下侧水平孔中，和空腔11相连通的下侧水平孔设有和第二锥阀12相匹配的锥孔，下侧水平孔和通道a13、回胶孔28(图1中a103)相连通，所述第二阀组用来打开或关闭空腔11和通道a13之间的第二通路；

主阀体10上设有压力传感器25，其检测端和空腔11接触，用于检测空腔11中的高粘度液体的压力；

当第一锥阀22、第二锥阀12向右移动，打开第一阀组和第二阀组；

检测时，第一通路和第二通路是打开的，高粘度液体从通道a13(图1中a101)进入空腔11，从通道b21(图1中a102)、回胶孔28(图1中a103)中流出，图中箭头方向是液态流动方向，导杆29处于空腔11的下端，高粘度液体充满空腔11，第一锥阀22向左移动将第一通路关闭，第二锥阀12向左移动将第二通路关闭，高粘度液体只能从通道a13进入，从回胶孔28主回路流出；第一气缸2带动导杆29向上移动到上端时，空腔11的体积发生变化，增大的体积为导杆29向上移动距离部分的体积(导杆29移动部分的体积)，体积增大产生负压，即真空状态，压力小于一个标准大气压；当高粘度液体中含有气体时，气体相对可以压缩体积改变大，液体不可以压缩体积改变小，气体相对于液体的体积改变明显，气体含量大，气体受到压缩后，体积改变的越大，压力值相对于不含气体时压力更大(真空低)；利用压力传感器25检测高粘度液体的压力变化值，利用压力差值作为电信号标定其中的气体含量，从而间接检测其中的气体含量。

所述动态气体含量检测是指高粘度液体可以在连续输送的情况下进行，不影响主回路的输送，在本检测装置中，通道a13和回胶孔28连通是主回路通道，不论处于检测状态还是非检测状态，高粘度液体都从通道a13进入，从回胶孔28中流出形成主回路通道，即供胶工作状态下可以实现动态检测，也可以实现静态检测。

进一步，所述导杆29向上移动，压力变化值和气体含量之间的几种情况：

(1)高粘度液体不含有气体，压力小(真空高)，这时压力传感器25检测到的压力为绝对值a；

(2)高粘度液体含有设定值的气体，例如，设定值为5％，由于气体的体积可以相对压缩，体积变化小，这时压力传感器25检测到的压力为标定值b；标定值b要大于绝对值a，b＞a；

(3)高粘度液体中含有的气体发生变化，例如，小于设定值时，由于气体的体积可以相对压缩，体积相对第二种变小，这时压力传感器25检测到的压力为动态值c1，动态值c1要大于绝对值a，动态值c1大于标定值b，即c1＞b＞a；

(4)高粘度液体中含有的气体发生变化，例如，大于设定值时，由于气体的体积可以相对压缩，体积相对第二种变大，这时压力传感器25检测到的压力为动态值c2，动态值c2要小于绝对值a，动态值c2小于标定值b，即b＞a＞c2；

通过上述推导可知，动态值c1大于动态值c2，即c1＞b＞c2，c1＞c2；

将动态值c1、动态值c2分别和标定值b的差值比较，利用差值将其转换为电信号，间接检测高粘度液体中气体的含量多少，实现定量检测。

进一步，所述检测装置还包括用于检测压力以及将压力差值信号转换成输出的电信号的自动控制装置，控制装置将上述绝对值a、标定值b、动态值c1、动态值c2的差值分析比较计算，检测气体的含量，并驱动加气装置向高粘度液体加气，搅拌装置将气体和高粘度液体搅拌混合，气体均匀分布在其中；

当气体含量小于设定值，动态值c1大于标定值b，加气装置向高粘度液体中混入气体，增加气体含量，达到标定值b时停止加气；

当气体含量大于设定值，动态值c2小于标定值b，加气装置停止加气。

进一步，所述检测装置，所述第一阀组还包括和第一锥阀22连接的阀杆b23、过渡件b18、第三气缸30，法兰24、气缸座b31固定在主阀体10的上侧水平孔的右侧，第三气缸30固定在气缸座b31上，阀杆b23和上侧水平孔之间设有支架17、密封环26、密封圈b27，密封环26、密封圈b27等密封元件，防止高粘度液体进入到通道b21的右侧；第三气缸30推动第一锥阀22左右移动。

进一步，所述检测装置，所述第二阀组还包括和第二锥阀12连接的阀杆a14、过渡件b18、第二气缸20，法兰24、气缸座a19固定在主阀体10的下侧水平孔的右侧，第二气缸20固定在气缸座a19上，阀杆a14和下侧水平孔之间设有导套15、密封圈a16、支架17、密封环26、密封圈b27，上述等密封元件防止高粘度液体进入到通道a13的右侧；第二气缸20推动第二锥阀12左右移动。第一阀组、第二阀组中公用件设计，简化了结构；法兰24也可以分别与气缸座a19、气缸座b31设计成一体。

进一步，所述检测装置，所述第一锥阀22和第二锥阀12的锥体右侧设有一个以上流道33(图示沟槽和上侧水平孔、下侧水平孔之间的通道)，用于第一锥阀22打开时，空腔11的高粘度液体流入到通道b21，以及用于第二锥阀12打开时，空腔11的高粘度液体流入到回胶孔28中；所述第一锥阀22和第二锥阀12分别和阀杆b23、阀杆a14螺纹连接，其螺纹部分和锥阀的锥体可以两种材料制成，例如锥体部分弹性材料，螺纹部分金属材料。

进一步，所述检测装置，所述导杆29外径小于等于空腔11的内径，所述导杆29的(插入空腔11)有效移动长度小于等于空腔11的深度。

进一步，所述检测装置，所述高粘度液体可以是双组分或单组分树脂，例如聚氨酯、甲醛树脂、环氧树脂、硅胶、硅酮胶，丁基胶，胶粘剂、热熔胶等，检测其中的气体含量，或者是含有化学发泡剂或物理发泡剂的高粘度液体；所述高粘度液体能替换为中粘度液体或者低粘度液体，对于粘度较小的流体同样适用，例如水、乙醇、环氧树脂等粘度较小的液体中的气体含量测量。

进一步，所述检测装置，通过机械搅拌方法使气体混入到高粘度液体中，再加入一定量的气体，使得高粘度液体或者包含化学发泡剂或物理发泡剂的液体，能得到更高的发泡倍率的制品，实现化学发泡或物理发泡和机械发泡的有机结合，协同作用，不仅不能影响工艺条件，降低制品的成本，性能更好。所述气体是空气、一氧化碳、二氧化碳、氮气、氨气、碳氢化合物、惰性气体等，所述检测装置用于检测上述气体。上述气体混入高粘度液体中，无毒、无臭、无腐蚀作用、不燃烧、热稳定性好、气态下不发生化学反应、气态时在液体中的扩散速度低于在空气中的扩散速度，尤其是空气、二氧化碳和氮气的成本低，气体扩散速度快，成泡均匀，又能阻燃、无污染，有利于环境保护，因此应用价值较高。

实施例二

参见图1-3，所述用于高粘度液体中气体含量的检测方法，采用上述所述用于高粘度液体中气体含量的检测装置，检测气体含量，检测步骤如下：

(1)气嘴a1通入压缩空气，气缸杆5带动导杆29处于空腔11的下端；

(2)第三气缸30通入压缩空气，推动第一锥阀22向右移动，第二气缸20通入压缩空气，推动第二锥阀12向右移动，打开第一通路和第二通路；

(3)向检测装置输送高粘度液体，其从通道a13进入到空腔11，从通道b21、回胶孔28中流出；

(4)高粘度液体充满空腔11后，第三气缸30和第二气缸20通入压缩空气，第一锥阀22、第二锥阀12向左移动，关闭第一通路和第二通路；

(5)高粘度液体继续从回胶孔28中流出；

(6)气嘴b3通入压缩空气，气缸杆5带动导杆29处于空腔11的上端，空腔11产生负压，压力传感器25检测压力；

(7)控制装置利用压力传感器25检测高粘度液体的压力变化值，利用压力差值作为电信号标定其中的气体含量，从而间接检测其中的气体含量多少；

不需要检测时，第一通路和第二通路打开，高粘度液体从通道b21、回胶孔28中流出。

需要指出的是，其中，气嘴a和气嘴b，过渡件a和过渡件b，阀杆a和阀杆b，气缸座a和气缸座b，中的a、b是为了叙述清楚，其结构作用效果相同或相近，相当于第一、第二。

双组分树脂的a胶、b胶，其中的a、b，是为了叙述清楚，相当于第一、第二。

第一锥阀和第二锥阀，第二气缸和第三气缸，只是为了区别部件，其结构作用效果相同或相近，相当于第一、第二。

密封圈a、密封圈b、密封圈c、密封套、密封环、密封件、垫圈，只是为了区别部件，其结构作用效果相同或相近，是为了密封，a、b、c、d相当于第一、第二、第三、第四，以此类推。

其中，通道a、通道b，是为了描述清楚，相当于第一、第二通孔。

其中，右侧、上侧、下侧、中间、之间、上端、向左、向右、向上、下端、竖直、水平、外径、内径等只是对应图1来描述的位置和限定，为了清楚简要，并不代表其实际中的确切位置。

上述实施方式描述是为了便于技术领域技术人员能理解本发明。本领域的技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性劳动。因此，本发明不限于上述具体实施例，凡是本领域技术人员根据本发明的技术启示而得到的等同变换或者是等效替换的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。