生物降解设备中高分子材料分解生成二氧化碳的称量装置的制作方法

1.本实用新型属于生物可分解材料分析测试技术领域。具体涉及生物降解设备中高分子材料分解生成二氧化碳的称量装置。


背景技术：

2.随着生物分解材料的迅猛发展，市场对塑料等高分子类材料及其产品的生物分解能力的测试需求越来越旺盛。
3.生物分解率是表征可分解材料分解性能的一个重要指标，目前我国标准 gb/t 19277.2-2013《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法第2部分:用重量分析法测定实验室条件下二氧化碳的释放量》即是利用重量法测试材料分解过程中的二氧化碳的产生量并绘制生物分解曲线图。该方法中对生成的二氧化碳进行准确的监测是保证材料生物分解率测试结果可靠的关键因素之一。
4.目前，对二氧化碳生成量的称量基本是手动称量。由于称量的频率较高，可能每天一次以上，生物分解能力的一个测试周期为1.5个月到6个月之间不等，节假日期间也需要操作人员进行称量操作。同时，繁多的数据处理也是巨大的工作量。
5.因此，开发一种能够实现定期自动称量材料在生物降解设备中分解生成二氧化碳质量的装置是该领域亟待解决的技术问题，具有较大的经济意义。


技术实现要素：

6.针对上述技术现状，本实用新型提供一种基于重量法原理测试高分子材料生物分解能力的生物分解仪适用的称量装置，其结构简单，操作简单，可自动监测所生成的二氧化碳质量，从而计算得到高分子材料的生物分解能力。
7.本实用新型的技术方案为：一种用于称量材料在生物降解设备中分解生成二氧化碳质量的装置，其特征是：包括支撑台，位于支撑台上的称量器，第一容器，第二容器，第三容器，第一管道，第二管道以及第三管道；
8.第一容器设置进气口与出气口，高分子材料在生物降解设备中分解生成的气体经过除氨和除水处理后由第一容器的进气口进入第一容器，第一容器的出气口连接第一管道的一端；
9.第二容器内装有二氧化碳气体吸收剂，用于吸收二氧化碳，第二容器设置进气口与出气口；
10.第三容器内装有水分吸收剂，用于吸收在第二容器内吸收二氧化碳时产生的水分，第三容器设置进气口与出气口；
11.第二容器的出气口连接第三容器的进气口，第三容器的出气口利用第一电子阀与第三管道连接第三容器的出气口利用第一电子阀与第三管道一端连接，第三管道的另一端连接排废口；第一电子阀设置在第三管道一端的内侧，调节第一电子阀可使第三容器的出气口与第三管道之间为密封固定或者可产生位移；
12.第一管道的另一端利用第二电子阀与第二管道的一端连接，第二管道的另一端连通第二容器的进气口；第二电子阀设置在第一管道的端口内侧，调节第二电子阀可使第二管道与第一管道之间为密封固定或者可产生位移；
13.第二容器与第三容器位于支撑板上，支撑板位于称量器托盘的上方；所述支撑板由若干支撑座支撑；所述支撑座分布在称量器周边，所述各支撑座的高度可调。
14.所述二氧化碳气体吸收剂不限，包括钠石灰、氢氧化钠等。
15.所述水分吸收剂不限，包括硅胶、无水氯化钙等。
16.所述称量器不限，包括天平，电子称等。
17.所述支撑台不限，可以是桌面、固定块等。
18.作为一种实现方式，所述支撑底座结构如图2所示，包括底座15与可升降柱16，底座15设置凹陷结构，可升降柱16设置在该凹陷结构中，其高度可升降，高度可升降的实现方式不限，可以通过设置液压可升降结构而实现，也可以通过设置压缩弹簧与限位固定块而实现.
19.作为一种实现方式，如图3所示，所述第一电子阀包括第一密封块17、第一弹性密封块19与二弹性密封块20，第一密封块呈空心圆柱结构，其外径与第三管道8内径相匹配，可置于第三管道内壁，与第三管道内壁形成密封；
20.第一弹性密封块19与二弹性密封块20均为弹性材料构成；第一弹性密封块 19与二弹性密封块20为半径相同的半圆圆弧结构；第一密封块17的内壁设置凹槽结构，其结构与第一弹性密封块19与第一弹性密封块20相匹配，第一弹性密封块19与第二弹性密封块20可置于该凹槽结构中，通过第一压缩弹簧21与第二压缩弹簧22与密封块17连接，使第一弹性密封块19与第二弹性密封块20 形成圆形穿孔，第三容器的出气口穿过所述穿孔，通过调节第一压缩弹簧21与第二压缩弹簧22的压缩可调节穿孔直径，即可调节第三容器的出气口外径与该穿孔的直径关系。
21.作为一种实现方式，如图4所示，所述第二电子阀包括第二密封块23、第三弹性密封块24与第四弹性密封块25，第二密封块23呈空心圆柱结构，其外径与第一管道6内径相匹配，可置于第一管道6内壁，与第一管道6内壁形成密封；
22.第三弹性密封块24与第四弹性密封块25均为弹性材料构成；第三弹性密封块24与第四弹性密封块25为半径相同的半圆圆弧结构；第二密封块23的内壁设置凹槽结构，其结构与第三弹性密封块24与第四弹性密封块25相匹配，第三弹性密封块24与第四弹性密封块25置于该凹槽结构中，通过第三压缩弹簧26 与第四压缩弹簧27与第二密封块23连接，使第三弹性密封块24与第四弹性密封块25形成圆形穿孔，第二管道的另一端穿过所述穿孔，通过调节第三弹簧26 与第四压缩弹簧27的压缩可调节该穿孔直径，即第二管道的外径与该穿孔的直径关系。
23.来自生物降解设备的气体经第一管道、第二管道流经第二容器，然后流入第三容器，第三容器与第二容器的位置关系不限，第三容器可以设置在第二容器的上方，或者第三容器位于第二容器的左边或者右边。
24.作为优选，还包括控制单元，用于控制称量器的开启、关闭和调零，第一电子阀的第一压缩弹簧与第二压缩弹簧的压缩量，第二电子阀的第三压缩弹簧与第四压缩弹簧的压缩量，以及各支撑座高度中的一种或者几种。
25.作为优选，控制单元对称量数据进行处理，绘制高分子材料的生物分解曲线。
26.当生物降解设备可用于多个高分子材料样品，并且每个高分子材料样品分解后产生的气体可独立排出时，每个排出口连通一个本发明的称量装置，用于称量该样品分解生成的二氧化碳质量，从而通过计算得到该样品的生物分解能力。在这种情况下，作为优选，所述控制单元可对多个称量装置进行控制。
27.利用本实用新型的装置对高分子材料在生物降解设备中分解生成二氧化碳质量进行称量时，方法如下：
28.(1)开启称量器；断开第一容器的进气口与生物降解仪的连接；
29.调节第一电子阀使第三容器的出气口在第三管道内呈可产生位移状态；调节第二电子阀使第二管道在第一管道内呈可产生位移状态；调节各支撑座高度，使支撑板垂直下移至整个支撑板位于称量器上，继续调节支撑座高度，使支撑板及其上面的部件的重力完全由称量器支撑，然后将第一容器的进气口连接生物降解仪，使高分子材料在生物降解设备中分解生成的气体经过除氨和除水处理后经该进气口进入第一容器，在该状态下保持各部件之间的相对位置，定期称量支撑板及其上面的部件的总质量，两次称量的质量差即为相应时间间隔内高分子材料在生物降解设备产生的二氧化碳质量，从而计算出高分子材料的生物分解率；
30.(2)称量完毕，关闭称量器；调节各支撑座高度，使支撑板垂直上移至与称量器表面存在间距，即支撑板及其上面的部件的重力完全由支撑座支撑；调节第一电子阀使第三容器的出气口在第三管道内呈密封固定状态；调节第二电子阀使第二管道在第一管道内呈密封固定状态。
31.当本实用新型还包括控制单元时，上述步骤(1)(2)中，第一容器的进气口与生物降解设备中除氨除水装置的连通与否，称量器的开启、关闭，第一电子阀，第二电子阀，以及支撑座高度的调节均可通过控制单元控制，因此可实现自动称量，并且可设置称量时间与频率，自动计算质量差值，以时间为横坐标，二氧化碳生成量为纵坐标绘制生物分解曲线。
32.与现有技术相比，本实用新型结构简单，操作简单，可实现自动称量，得到高分子材料的生物分解能力，从而节约人力，提高工作效率。
附图说明
33.图1是实施例中用于生物降解设备的二氧化碳质量称量装置的结构示意图。
34.图2是图1中支撑座的结构示意图。
35.图3是图1中第一电子阀或者第二电子阀的结构示意图。
36.图4是图3中第一电子阀沿a-a’纵向截面图。
37.图5是图3中第二电子阀沿a-a’纵向截面图。
38.图1-5中的附图标记为：支撑台1，称量器2，第一容器3，第二容器4，第三容器5，第一管道6，第二管道7，第三管道8，生物降解设备9，第一电子阀 10，第二电子阀11，支撑板12，支撑座13，底座15，可升降柱16，第一密封块17，第一弹性密封块19，第二弹性密封块20，第一压缩弹簧21，第二压缩弹簧22，第二密封块23，第三弹性密封块24，第四弹性密封块25，第三压缩弹簧 26，第四压缩弹簧27。
具体实施方式
39.下面结合实施例与附图对本实用新型进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
40.实施例1：
41.如图1所示，用于称量高分子材料在生物降解设备中分解生成二氧化碳质量的装置包括支撑台1，位于支撑台上的称量器2，第一容3器，第二容器4，第三容器5，第一管道6，第二管道7以及第三管道8。
42.第一容器3设置进气口与出气口，进气口与生物降解设备9中除氨除水装置相连通，出气口与第一管道6的一端相连通。
43.第二容器4用于吸收二氧化碳气体，第二容器4设置进气口与出气口。
44.第三容器5用于吸收水分，第三容器5设置进气口与出气口。
45.第二容器4的进气口与第二管道6的一端相连通，第二容器4的出气口与第三容器5的进气口相连通，第三容器5的出气口伸向第三管道8的一端，第三管道8的另一端连接排废口；第一电子阀10设置在第三容器5的出气口外径与第三管道8一端的内径之间，通过第一电子阀10可调节第三容器5的出气口外径与第三管道8的内径之间为密封固定结构或者呈可产生上下位移的结构。
46.第二管道7的另一端伸入第一管道6的另一端，并且第二电子阀11设置在第二管道7的另一端外径与第一管道6的另一端的内径之间，通过第二电子阀11 可调节第二管道7的另一端外径与第一管道6的另一端的内径之间为密封固定结构或者呈可产生上下位移的结构。
47.第一容器3与第二容器4位于支撑板12上。支撑板12由若干支撑座13支撑，支撑座13分布在称量器2周围，各支撑座13高度可调。
48.本实施例中，称量器为天平，支撑台是桌面。
49.本实施例中，第三容器5设置在第二容器4的上方。
50.本实施例中，当第一容器3的进气口打开，生物降解设备中分解生成的气体经过除氨和除水处理后进入第一容器时，气体流向如图1中的箭头所示。
51.本实施例中，支撑座13结构如图2所示，包括底座15与可升降柱16，底座15设置凹陷结构，可升降柱16设置在该凹陷结构中，其高度可升降。本实施例中，可升降柱16中设置压缩弹簧与限位固定块，通过调节压缩弹簧的压缩量，并通过限位固定块进行固定压缩后的弹簧长度，从而调节升降柱的高度。
52.本实施例中，如图3所示，第一电子阀10包括第一密封块17、第一弹性密封块19与二弹性密封块20，第一密封块呈空心圆柱结构，其外径与第三管道8 内径相匹配，可置于第三管道内壁，与第三管道内壁形成密封固定。第一弹性密封块19与二弹性密封块20均为弹性材料构成；第一弹性密封块19与二弹性密封块20为半径相同的半圆圆弧结构；第一密封块17的内壁设置凹槽结构，其结构与第一弹性密封块19与第一弹性密封块20相匹配，第一弹性密封块19与第二弹性密封块20置于该凹槽结构中，通过第一压缩弹簧21与第二压缩弹簧22 与密封块17连接，使第一弹性密封块19与第二弹性密封块20形成圆形穿孔，第三容器的出气口穿过所述穿孔，通过调节第一压缩弹簧21与第二压缩弹簧22 的压缩量可对第一弹性密封块19与第二弹性密封块20产生拉伸或者压缩，从而能够调节第三容器的出气口外
径与该穿孔内径的关系，使二者之间为密封固定或者产生上下位移。
53.本实施例中，如图4所示，第二电子阀11包括第二密封块23、第三弹性密封块24与第四弹性密封块25，第二密封块23呈空心圆柱结构，其外径与第一管道6内径相匹配，可置于第一管道6内壁，与第一管道6内壁形成密封。第三弹性密封块24与第四弹性密封块25均为弹性材料构成；第三弹性密封块24与第四弹性密封块25为半径相同的半圆圆弧结构；第二密封块23的内壁设置凹槽结构，其结构与第三弹性密封块24与第四弹性密封块25相匹配，第三弹性密封块24与第四弹性密封块25置于该凹槽结构中，通过第三压缩弹簧26与第四压缩弹簧27与第二密封块23连接，使第三弹性密封块24与第四弹性密封块25形成圆形穿孔，第二管道的另一端穿过所述穿孔，通过调节第三弹簧26与第四压缩弹簧27的压缩量可对第三压缩弹簧26与第四压缩弹簧27产生拉伸或者压缩，从而能够调节第二管道另一端的外径与该穿孔内径的关系，使二者之间为密封固定或者产生上下位移。
54.本实施例中，还包括控制单元，用于控制称量器的开启、关闭和调零，第一容器的进气口与生物降解设备中除氨除水装置的连通与否，第一电子阀的第一压缩弹簧与第二压缩弹簧的压缩量，第二电子阀的第三压缩弹簧与第四压缩弹簧的压缩量，以及各支撑座高度。并且可设置称量时间与频率，自动计算质量差值，以时间为横坐标，二氧化碳生成量为纵坐标绘制生物分解曲线。
55.利用该装置对高分子材料在生物降解设备中分解生成二氧化碳质量进行称量时，方法如下：
56.(1)在称量前半小时，控制单元开启天平或电子秤，调零，使天平进入预热稳定状态；
57.(2)称量开始时，断开第一容器3的进气口与生物可降解设备9中除氨除水装置的连接；调节第一电子阀的第一压缩弹簧21与第二压缩弹簧22的压缩量，使第三容器5的出气口在第三管道8内呈可上下位移状态；调节第二电子阀的第三压缩弹簧26与第四压缩弹簧27的压缩量，使第二管道7在第一管道6内呈可上下位移状态；调节各支撑座高度，使支撑板垂直下移至整个支撑板位于称量器上，继续调节支撑座高度，使支撑板及其上面的部件的重力完全由称量器支撑；然后，将第一容器3的进气口连接生物降解仪中除氨除水装置，使高分子材料在生物降解设备中分解生成的气体经过除氨和除水处理后经该进气口进入第一容器，在该状态下保持各部件之间的相对位置；
58.(3)通过定期称量支撑板及其上面的部件的总质量，两次称量的质量差即为相应时间间隔内降解设备里产生的二氧化碳质量，从而可以计算出高分子材料的生物分解率；
59.(4)称量完毕，关闭称量器；调节各支撑座高度，使支撑板垂直上移至整个支撑板上移与称量器表面存在间距，即支撑板及其上面的部件的重力完全由支撑座支撑；调节第一电子阀的第一压缩弹簧21与第二压缩弹簧22的压缩量，使第三容器5的出气口在第三管道8内呈密封固定状态；调节第二电子阀的第三压缩弹簧26与第四压缩弹簧27的压缩量，使第二管道7在第一管道6内呈密封固定状态。
60.以上所述的实施例对本实用新型的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。