家用气雾剂商品量计量检验方法及装置

摘要

本发明涉及一种家用气雾剂商品量计量检验方法及装置，采用容量转换法，首先将气雾剂内容物转移到密度瓶，转移过程中用真空泵和抽气阀控制密度瓶的负压：-90kPa～-95kPa，并用注射阀控制气雾剂的内容物释放；然后用相对密度法公式： 计算出被测气雾剂内容物的质量，所用装置包括接口阀门、管道、真空泵、抽气阀、注射阀、密度瓶，密度瓶通过接口阀门分别连接抽气阀和注射阀，抽气阀与真空泵连接，注射阀进物口连接与被测气雾剂瓶出物口相连的接口阀门；被测气雾剂瓶下面装有滑动导轨及步进电机。本发明利用压差原理解决了气雾剂内容物转移问题；解决了气雾剂内容物可控转移问题和确定适合法制计量监督的规则。

说明书

技术领域

本发明涉及一种气雾剂检验方法及检验装置。

背景技术

我国的气雾剂工业虽然起步较晚，但发展迅速，气雾剂产品主要分为个人用品、家庭用品、除虫用品、医药用品和其他用品，包括消防用等六大类。据有关资料我国目前年产气雾罐近10亿罐，居美、英、德后世界第四位，已成为名副其实的世界气雾剂生产和出口大国。而空气清新气雾剂、杀虫气雾剂等家庭用品、除虫用品类气雾剂产品（以下简称“气雾剂”）已成为人们日常生活中不可缺少日用商品。量大面广的商品是否秤准量足正特别为市民所关注，但气雾剂类商品成分复杂，极易发生气化，对其商品量的检测存在现实困难，企业检测仅仅停留在单件核对层面，不形成批的控制。检测的手段也主要用手工的方法核查。另外，国内检测机构情况是：

当时的JJF1070-2000《定量包装商品净含量检验规则》中曾将在常压下体积显著膨胀或气化商品，类似气雾剂类的加压型定量包装商品净含量检测列入规则中，但由于没有科学合理的检测方法和手段，造成了不必要的争议和误判，在2005年的规则修订时将此条款除去，不再列入。修订后的1070颁布施行以来，全国的检验检测机构并未形成科学的检验方法和技术手段来解决此类商品的计量检验问题，至今在定量包装商品净含量国家专项抽查中，气雾剂商品从未列入。

因此，在涉及民生的日常用品，政府计量行政部门如何对此类商品进行监管，有效地保护消费者的合法利益，正确及时回应民众的质疑，提高政府部门的行政执法能力，作为技术部门有责任提供有效的技术保障。在此背景下，本项目作为计量检测机构前瞻性研究就是要填补气雾剂商品净含量检测这方面的空白，为政府有关部门提供先进、可靠的技术保障和支持，有助于政府计量行政部门提高行政执法能力和客观、公正的保护消费者在气雾类定量包装商品的权益。

发明内容

本发明是要解决空气清新气雾剂（家用气雾剂）定量包装商品的计量技术问题，而提供一种家用气雾剂商品量计量检验方法及检验装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种家用气雾剂商品量计量检验方法，采用容量转换法，首先将气雾剂内容物转移到密度瓶，转移过程中用真空泵和抽气阀控制密度瓶的负压：-90kPa ～ -95kPa，并用注射阀控制气雾剂的内容物释放；然后用相对密度法公式：                                                  计算出被测气雾剂内容物的质量，式中：m-被测气雾剂内容物质量，V-被测气雾剂内容物体积，m_m-从被测气雾剂转移出的内容物的质量， V_m-从被测气雾剂转移出的内容物的体积。

一种用于家用气雾剂商品量计量检验方法的装置，包括接口阀门、管道、真空泵、抽气阀、注射阀、密度瓶，特点是：密度瓶通过接口阀门分别连接抽气阀和注射阀，抽气阀与真空泵连接，注射阀进物口连接与被测气雾剂瓶出物口相连的接口阀门；被测气雾剂瓶下面装有滑动导轨及步进电机。

抽气阀与真空泵连接的管道中设有压力变送器。

密度瓶由透明材质制成，外面加有护套，并通过护套的锁紧盖与接口阀门固定连接。

被测气雾剂瓶通过接口阀门、导管与密度瓶连接。

滑动导轨通过滑块与被测气雾剂瓶连接，滑块推进速度为30mm/s，后退速度为10mm/s。

接口阀门通过连接头，密封圈和压环与被测气雾剂瓶的被测头连接。

本发明的有益效果是：

    本发明最大创新处在于首次在气雾剂净含量检测中通过自动化控制技术实现自动检测。首次制定符合国际建议和国家相关法规的检验规则。运用自动控制技术，通过可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的模拟量和开关量处理，在本装置中进行逻辑控制、运动控制和过程控制。通过计算机、PCON控制器、高精度运动控制模块、伺服导轨、压力变送器、电磁阀和真空泵等组件和系统，实现检测自动化。

具体体现在：

    （1）利用压差原理解决了气雾剂内容物转移问题。

    由于气雾剂本身不具有净含量检测的条件，所以必须通过某种手段获取内容物，形成可测的条件。密度瓶是解决净含量检测的重要环节，但由于一个充满空气封闭的密度瓶空气本身形成阻力，无法在自然条件下转入内容物，通过抽真空的办法使其与气雾剂形成明显的压差来获取内容物。解决原先的利用石油气（实际是被测内容物）排空带出空气的办法，使方法科学、合理、环保和安全。  

    （2）解决了气雾剂内容物可控转移问题

    可控指的主要是形态可控，由于含有LPG的原因一旦失压在常态环境下会马上气化，不能确保检测结果。可控的另一方面是量的控制。可控也是规范检测的前提。通过自动化控制技术，使得被测样品检测过程中推进的直线性和推进距离具有可控性，确保检测过程的协调和重复精度。同时，在接口的设计和阀门的控制上采取措施，确保内容物转移的原态性和气密性。

（3）确定适合法制计量监督的规则

净含量的检验是民生计量的一个重要方面，也是法制计量的重要方面。我们通过硬件的研究，确保气雾剂净含量检验有一个可靠、便捷、可溯源的技术手段。通过软件的研究，确保有一个科学合理、符合法规、有章可循统一的检测方法以及统一的合格评定原则和方法，最终使气雾剂定量包装商品净含量检验从手段到检验依据形成了闭环。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是接口阀门与被测气雾剂瓶的被测头连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种家用气雾剂商品量计量检验方法，采用容量转换法，首先将气雾剂内容物转移到密度瓶，转移过程中用真空泵和抽气阀控制密度瓶的负压：-90kPa ～ -95kPa，并用注射阀控制气雾剂的内容物释放；然后用相对密度法公式：   计算出被测气雾剂内容物的质量。

由于气雾剂产品具有内压性和容器内容物非单一性，并且在失压情况下不能保持原有的形态，这就使得我们不能用常规的方法检测其体积。针对该问题，本项目要研究的主要目标是将被测产品的内容物在不改变其形态的条件下，通过合理的方式转移至我们能观察处置的容器（仪器）中，在规定的环境条件下用相对密度法或绝对密度法进行容积检测。这种方法还应该适用于批量样本检测和具有稳定可靠的性能。（简称容量转换法）。

本发明的检验方法，是确保气雾剂产品的内容物在形态不变，质量不失的前提下转移出来。根据要达到的目的，设计装置方案时应考虑在确保被测样品内容物不散失的前提下，转移过程可控，检测结果可追溯。检测装置有执行机构和控制部分组成。

为了尽量保持与现在气雾剂相关标准规定的检测原理并和1070规定的检测方法相一致，装置是基于相对密度法，这里指的是被测样品内容物的密度与被转移出来的内容物的密度相一致的原理设计。

                                                （1）

也即：

                                                    （2）

     式中：m--被测气雾剂内容物质量；

           V--被测气雾剂内容物体积；

           m_m--从被测气雾剂转移出的内容物的质量；

           V_m--从被测气雾剂转移出的内容物的体积。

要使得公式（1）原理确定的检测方法实际操作可行，必须要解决盛装被转移出内容物的容器，称为密度瓶。气雾剂内容物怎样转移到密度瓶、转移过程的可靠密封、转移量的可控、气雾剂的不同外径高度以及检测结果的处理等问题是我们研究的关键点。整个检测过程需要自动化，确保效率和可靠也是我们必须要面对的问题。

如图1所示，本发明的用于家用气雾剂商品量计量检验方法的装置，包括密度瓶1、接口阀门2、管道、抽气阀3、注射阀4、真空泵5、滑动导轨6、步进电机7、压力变送器9等。

密度瓶1通过接口阀门2分别连接抽气阀3和注射阀4，抽气阀3与真空泵5连接，注射阀4进物口连接与被测气雾剂瓶8出物口相连的接口阀门2；被测气雾剂瓶8下面装有滑动导轨6及步进电机7。抽气阀3与真空泵5连接的管道中设有压力变送器9。滑动导轨6通过滑块10与被测气雾剂瓶连接，滑块10推进速度为30mm/s，后退速度为10mm/s。

如图2所示，接口阀门2通过连接头11，密封圈12和压环13与被测气雾剂瓶8的被测头14连接。

本发明采用一套由滑动导轨和步进电机组成的推进执行机构来实现，并通过计算机控制软件来实现自动化检测。

a)检测范围：350ml；

b)最大允许误差：±10.5ml（与JJF1070-2005定包装商品净含量计量检验规则要求相一致）。

图1中的密度瓶1选用透明材质，外加护套的专用容器，方便清洗，安装简便，接口阀门2独立可卸，通过护套的锁紧盖将其与密度瓶1牢靠的连接。被测气雾剂瓶8通过接口阀门2、导管与密度瓶1连接，转移内容物。本发明通过硬件设计和制作解决了在实际检测过程中遇到的关键问题：

     连接接口问题

接口阀门与密度瓶与气雾剂阀门的喷嘴连接关键有二点，一是连接后在气雾剂转移过程中不能泄露，其二是连接方式简单便于操作。本发明采用如图2所示的结构件。即以不锈钢为基本材质，结合处嵌入铜材。这样的好处在于外构件的刚性不易变形，内嵌铜材压环又具有软性特点，便于喷嘴插拔。在配合方面，由于喷嘴材质是塑料压制件，并没有明确的加工精度指标，所以我们将接口加工要求为过度（过盈）配合，利用被测头塑料有弹性，当被测头捎用力插入压环时，塑料克服弹性变形进入压环，当达到一定预紧力后，就等时被测头与压环之间产生密封作用。密封采取的另一措施是在接口底部嵌入密封圈，好处在于，一是插入后有一定的缓冲，其二喷嘴与接口底部起到密封作用。现在使用的接口实际起到二道密封作用。

 内容物转移过程问题

我们知道，液体的流动无外乎受位势、外力、压差影响，在气雾剂内容物转移至密度瓶的过程中这些外界因素都不起作用。因为，按规定在25℃±3℃条件下，气雾剂罐内的压力不得大于1MPa，一般在0.5～0.8 MPa之间。而密度瓶是一个充满空气封闭的容器，空气本身形成阻力，当二者对接，液体不可能按要求流出，且也不可能对气雾剂罐施以外力，强制排出内容物。

本发明中利用压差原理。即设计了一个减压、注射系统。真空泵与抽气阀控制密度瓶的负压，目前设计值为-90kPa ～ -95kPa，注射阀控制气雾剂的内容物释放。抽气阀和注射阀采用电磁阀，整个转移过程可自动控制。

     容器的对接问题

    在本装置中容器有二个，一是密度瓶，二是气雾剂瓶。密度瓶的外形尺寸相对固定，通过设计工作平台、机械微调机构和压紧装置确保密度瓶与接口阀门的对中安装和固定，接口阀门的打开和闭合。关键是,被测的气雾罐外形尺寸不一，且只有当密度瓶内形成负压后,才能推进打开接口阀门,这是一个动态过程。这里存在接口的对中，推进过程的直线性，推进距离和推进力的掌控等问题。接口接口不能对中和推进过程不直线，可能造成内容物外泄，严重的造成被测样品喷嘴的损坏。推进距离和推进力的掌控不好可能导致阀门打不开，或用力过度使阀门扭曲、损坏。

在本发明中，设计由运动控制模块（步进电机）、滑动导轨、安装平台和外圆调整环等组成的推进系统。由于气雾剂阀门的完全打开行程仅约为5mm，整个气雾剂瓶的高度在178mm -280mm，所以移动导轨选用IAI公司的RCP2-SA7C型滑块，其导程4mm，最大行程100mm，最大移动速度为120mm/s,最大水平承载质量为40kg，重复定位精度±0.02mm。运动控制模块（步进电机），步进速率1pps～250kpps；最大步进数：232-1步；输出脉冲方式：顺时针/反时针；同时根据步进电机运行的可控性和可调整性等特点，通过设置步进电机步长控制直线距离，本系统设计的是每4mm进程，脉冲的输出是800个，完全符合本装置的距离控制精度。通过步进电机的转矩限制参数，控制推进力，当电机推动扭矩超过保护值，电机停机报警，防止过载，保护装置。

 根据需要，设计滑块推进速度为30mm/s，后退为10mm/s。这些措施可以实现快速运行，准确对中和精确定位的要求。