单保超+++马启睿+++刘雪
摘 要：目前，皂膜流量计的应用十分广泛，在工业生产、理化分析和科学实验等各种各样场合的流量测量中均可使用。传统的皂膜流量计的整体设计缺少人性化理念，使用不够方便，效率较低。文章着重介绍一种皂膜流量计的改进与创新思路，提出一种新型的启膜方式，并在皂膜管口处加上润洗装置和皂液的吸收装置，使皂膜流量计的使用更加方便，测量结果更加准确，实验环境更加清洁。
关键词：皂膜流量计；启膜装置；润洗装置；人性化
引言
皂膜流量计是我国规定的标准流量计之一，具有结构简单、测量结果准确等优点，被广泛应用于科研、教育、工程测试等领域，完成流量检测与流量校准等工作。目前，测量流量的装置有很多，例如：转子流量计、涡轮流量计、孔板流量计等，不同的实验装置有不同的应用领域以及各自的优缺点。皂膜流量计凭借其测量结果准确可靠、价格便宜的优势，广受使用者欢迎。但是，随着时代的进步，传统的皂膜流量计也暴露出了很多缺点，如手掐秒表计时、挤压皂液启膜、实验数据记录等工作需要不断在双手之间的切换，极为繁琐，降低了使用者的使用舒适度和实验效率；实验过程中，皂膜溢出皂膜管、橡胶囊滑离三叉管会使皂液洒出污染试验台。故需要对传统的皂膜流量计做出一定的改进与创新，以提高其使用性能，以继续满足广大使用者的使用需求。
1 原理简介
传统的皂膜流量计由三叉管和皂膜管组成，三叉管一头接外来气流，另一头接储存肥皂液的橡胶囊。当有气流通过时，挤压橡胶囊，便可产生皂膜，并在外来气流的作用下推动皂膜上升。皂膜上升的速度大小反映流量大小。因此，可以依据此原理，计算出一定时间段内皂膜经过的体积，计算出流量的大小。
2 存在问题
目前，随着电子产业的快速发展，电子皂膜流量计大量兴起，有慢慢取代传统皂膜流量计的趋势。但是，传统皂膜流量计价格便宜，结构简单，测量结果较其它测量方法有一定的优势，因此依然占据大量市场。同时，传统的皂膜流量计作为最原始的皂膜流量计，十分有助于学生理解其测量原理，提高自己的实验技能和实验素养，因此特别适合作为各大院校相关专业的实验器材，开展相关的教学实验工作。
但是，传统的皂膜流量计本身存在很多设计上的缺陷，需要我们去改进和创新，以满足实验者的需求。从使用流程来看，传统的皂膜流量计主要存在一下几个问题。
第一，在纯手工操作的情况下，实验者在实验过程中，需要不断的在手掐秒表计时、挤压皂液启膜、实验数据记录等相关工作中切换。这样，各项工作之间的反复切换，不仅使得操作流程繁琐复杂，让实验者手忙脚乱，忙于应付，也会在无形之中会耽误很多时间，降低实验效率。同时，如此反复进行工作之间的切换，难免会让实验者产生厌倦心理，影响实验者地的舒适度。
第二，皂膜管由于长期开口，内部难免会落入各种杂质，因此，在每次实验前都需要对管壁进行润湿以提高皂膜的稳定性。传统的皂膜流量计是通过不断挤出小皂膜使其上升来达到润湿管壁的目的的，润湿过程缓慢，效率较低。
第三，测量过程中，往往是测量一系列的流量，这样大量的皂膜在皂膜管口破碎，使破碎出的皂膜液从皂膜管口溢出，流到皂膜管外壁甚至是实验台上，影响实验环境的清洁。再者，储存皂膜的橡胶囊经常会滑离三叉管，使得其内部的肥皂液洒到实验台，对实验环境造成极大的污染，同时也是对肥皂液的浪费。
3 方案设计及使用方法
针对传统皂膜流量计中存在的各种问题，特提出以下改良方案，为皂膜流量计的改进和创新提供一种参考思路。该设计的整体结构思路如图1所示：
3.1 实施方式
图1中，将润洗喷头和皂膜流量计本身按照图示位置夹持固定。储液池（8）通过橡胶管与橡胶皮囊（7）连接，且在三叉管的A处和B处配备夹子以控制管路的流通与否。橡胶皮囊（7）装在踏板（6）之下，踏板（6）与弹簧相连接，使得踏板（6）在不受外力作用时不挤压橡胶皮囊（7）或者使橡胶皮囊（7）遭受挤压之后及时恢复原形，便于液体迅速回流。润洗喷头（4）处由上下两个端盖组成，其间采用螺栓连接，便于控制两端盖的距离，进而控制液体出流的冲力及射程。操纵杆（5）是润洗喷头（4）的手拿部位，用以控制润洗喷头（4）的安装、夹持、移动等。在特殊情况下可利用操纵杆（5）将润洗喷头（4）与管壁的某一部位距离拉近，进行重点清洗。
3.2 操作过程
润洗过程：打开A处和B处开关，使肥皂液充满橡胶皮囊（7）；之后，关闭A处开关，打开B处开关，踏下踏板（6），将原本储存在橡胶皮囊（7）内的肥皂液通过橡胶管挤入润洗喷头（4），实现润洗。对于细管径皂膜管，轻踏踏板（6），使液体出流平缓，射程近，冲力小；对于粗管径皂膜管，可加大踩踏踏板（6）的力度，使液体快速出流，射程远，冲力大，从而完成不同工况及不同管径管壁的清洗工作。可重复进行。
测量过程：将润洗喷头（4）从皂膜管（2）内旋出，将直径略大于皂膜管（2）管径的环形海绵塞入皂膜管。打开A处和B处开关，使肥皂液充满橡胶皮囊（7），然后关闭B处开关。接通气体，使气体由进气口（1）进入，踏下踏板（6）以挤压橡胶皮囊（7），使肥皂液进入储液池（8）。储液池（8）内液面升高，接触皂膜管后，迅速松开踏板（6），液体回流入橡胶皮囊（7），便可在皂膜管口产生皂膜，在气流的作用下，使皂膜沿皂膜管壁上升，完成启膜。
4 改良方案的效果
第一，新型启膜方式的应用。如图1中所示，新型的启膜装置由储液池和皂膜管组成，通过脚控弹簧踏板控制。这样一来，我们在实验过程中便可避免双手在手掐秒表计时、挤压皂液启膜、实验数据记录之间切换，从而提高实验效率以及操作者的舒适度。我们希望，左手及右手分别控制一项工作（手掐秒表和数据记录），快速完成实验的测量，而使用此改良装置正能达到此种目的。
通过将玻璃管插入到盛有肥皂液的容器内快速取出，模拟新型启膜装置的启膜过程，我们发现，新型启膜方法中，将会启出一个整体的大皂膜，而传统的皂膜流量计启膜中，启出一个大皂膜，四周附有许多小气泡。由此可以看出：新型启膜方法在启膜方式和测量准确性上要优于传统的皂膜流量计。
第二，润洗装置的应用。如图1所示，在皂膜管管口处加一润洗喷头，在实验之前可以通过脚控踏板控制橡胶囊，挤出肥皂液，润洗皂膜管壁，从而达到快速、强力清洗皂膜管内壁的目的。润洗喷头可由上下两端盖相盖而成，其间由螺栓连接，实现四周出水，以达到全面润洗皂膜管内壁的目的。另外，润洗喷头可以采用小型的旋转喷头，在液力的作用下边出水边旋转，实现管内壁的全面均匀的清洗。有关这方面的技术已经非常成熟，原理也比较简单，故在此不再赘述。润洗过程中，可以根据皂膜管内壁的含杂质情况以及内径的大小，合理的控制脚踏弹簧踏板的力度，从而使润洗喷头处的射流速度有所不同，适应不同工况下清洗工作的需要。操纵杆可以控制润洗喷头的上下移动，实现上部与下部的全方位润洗，特殊工况下，也可以使润洗喷头接近管壁的某一位置，实现特殊部位的强力清洗。
第三，吸液装置的应用。所谓的润洗装置其实就是一块外径略大于皂膜管内径的环形海绵，塞到皂膜管口处吸收破碎的皂膜液滴。这样做，既能避免皂膜液溢出污染皂膜管外壁及实验台，又能防止破碎液滴落到皂膜管下部，影响下一个皂膜的稳定性。在一次25mm岩心的渗透率测试实验中，共测量16块岩心的渗透率，分两次测量，即为有海绵吸附器和没有海绵吸附器，以检测海绵吸附器的应用对实验结果的影响。在其它条件完全相同的情况下得出两组实验结果如表1。
表1
从实验结果中我们可以发现，海绵吸附器的应用对于皂膜的稳定性影响不大，却能够显着提高实验环境的清洁度，为实验者营造一个良好的操作环境。
5 结束语
文章介绍了传统皂膜流量计的一种改良方案，提供了一种新型的启膜方式，并首次提出在传统的皂膜流量计基础之上加入润洗装置和吸液装置，从而可以极大的提高实验效率和测试结果的准确性，同时整体设计更加人性化，有利于提高操作者的使用舒适度。此改良方案不仅可以单独使用，准确简便的进行流量的测定，而且可以配合红外感应器，温度、压力传感器使用，制成智能电子皂膜流量计，满足不同使用群体的需求，整体设计结构简单，思路明确，成本较低。
参考文献
[1]李虹杰，肖心玖.皂膜流量计启膜装置[J].中国，94218474.[P].1995.0
3.29.
[2]凡恩来.改良式皂膜流量计[J].铁道劳动安全卫生与环保，1987（04）.
[3]中国皂膜流量计项目产品市场供需现状调查报告北京中经纵横经济研究院，2009.
作者简介：单保超（1991，4-），男，山东日照，西南石油大学石油工程专业在读本科。
第二，润洗装置的应用。如图1所示，在皂膜管管口处加一润洗喷头，在实验之前可以通过脚控踏板控制橡胶囊，挤出肥皂液，润洗皂膜管壁，从而达到快速、强力清洗皂膜管内壁的目的。润洗喷头可由上下两端盖相盖而成，其间由螺栓连接，实现四周出水，以达到全面润洗皂膜管内壁的目的。另外，润洗喷头可以采用小型的旋转喷头，在液力的作用下边出水边旋转，实现管内壁的全面均匀的清洗。有关这方面的技术已经非常成熟，原理也比较简单，故在此不再赘述。润洗过程中，可以根据皂膜管内壁的含杂质情况以及内径的大小，合理的控制脚踏弹簧踏板的力度，从而使润洗喷头处的射流速度有所不同，适应不同工况下清洗工作的需要。操纵杆可以控制润洗喷头的上下移动，实现上部与下部的全方位润洗，特殊工况下，也可以使润洗喷头接近管壁的某一位置，实现特殊部位的强力清洗。
第三，吸液装置的应用。所谓的润洗装置其实就是一块外径略大于皂膜管内径的环形海绵，塞到皂膜管口处吸收破碎的皂膜液滴。这样做，既能避免皂膜液溢出污染皂膜管外壁及实验台，又能防止破碎液滴落到皂膜管下部，影响下一个皂膜的稳定性。在一次25mm岩心的渗透率测试实验中，共测量16块岩心的渗透率，分两次测量，即为有海绵吸附器和没有海绵吸附器，以检测海绵吸附器的应用对实验结果的影响。在其它条件完全相同的情况下得出两组实验结果如表1。
表1
从实验结果中我们可以发现，海绵吸附器的应用对于皂膜的稳定性影响不大，却能够显着提高实验环境的清洁度，为实验者营造一个良好的操作环境。
5 结束语
文章介绍了传统皂膜流量计的一种改良方案，提供了一种新型的启膜方式，并首次提出在传统的皂膜流量计基础之上加入润洗装置和吸液装置，从而可以极大的提高实验效率和测试结果的准确性，同时整体设计更加人性化，有利于提高操作者的使用舒适度。此改良方案不仅可以单独使用，准确简便的进行流量的测定，而且可以配合红外感应器，温度、压力传感器使用，制成智能电子皂膜流量计，满足不同使用群体的需求，整体设计结构简单，思路明确，成本较低。
参考文献
[1]李虹杰，肖心玖.皂膜流量计启膜装置[J].中国，94218474.[P].1995.0
3.29.
[2]凡恩来.改良式皂膜流量计[J].铁道劳动安全卫生与环保，1987（04）.
[3]中国皂膜流量计项目产品市场供需现状调查报告北京中经纵横经济研究院，2009.
作者简介：单保超（1991，4-），男，山东日照，西南石油大学石油工程专业在读本科。
第二，润洗装置的应用。如图1所示，在皂膜管管口处加一润洗喷头，在实验之前可以通过脚控踏板控制橡胶囊，挤出肥皂液，润洗皂膜管壁，从而达到快速、强力清洗皂膜管内壁的目的。润洗喷头可由上下两端盖相盖而成，其间由螺栓连接，实现四周出水，以达到全面润洗皂膜管内壁的目的。另外，润洗喷头可以采用小型的旋转喷头，在液力的作用下边出水边旋转，实现管内壁的全面均匀的清洗。有关这方面的技术已经非常成熟，原理也比较简单，故在此不再赘述。润洗过程中，可以根据皂膜管内壁的含杂质情况以及内径的大小，合理的控制脚踏弹簧踏板的力度，从而使润洗喷头处的射流速度有所不同，适应不同工况下清洗工作的需要。操纵杆可以控制润洗喷头的上下移动，实现上部与下部的全方位润洗，特殊工况下，也可以使润洗喷头接近管壁的某一位置，实现特殊部位的强力清洗。
第三，吸液装置的应用。所谓的润洗装置其实就是一块外径略大于皂膜管内径的环形海绵，塞到皂膜管口处吸收破碎的皂膜液滴。这样做，既能避免皂膜液溢出污染皂膜管外壁及实验台，又能防止破碎液滴落到皂膜管下部，影响下一个皂膜的稳定性。在一次25mm岩心的渗透率测试实验中，共测量16块岩心的渗透率，分两次测量，即为有海绵吸附器和没有海绵吸附器，以检测海绵吸附器的应用对实验结果的影响。在其它条件完全相同的情况下得出两组实验结果如表1。
表1
从实验结果中我们可以发现，海绵吸附器的应用对于皂膜的稳定性影响不大，却能够显着提高实验环境的清洁度，为实验者营造一个良好的操作环境。
5 结束语
文章介绍了传统皂膜流量计的一种改良方案，提供了一种新型的启膜方式，并首次提出在传统的皂膜流量计基础之上加入润洗装置和吸液装置，从而可以极大的提高实验效率和测试结果的准确性，同时整体设计更加人性化，有利于提高操作者的使用舒适度。此改良方案不仅可以单独使用，准确简便的进行流量的测定，而且可以配合红外感应器，温度、压力传感器使用，制成智能电子皂膜流量计，满足不同使用群体的需求，整体设计结构简单，思路明确，成本较低。
参考文献
[1]李虹杰，肖心玖.皂膜流量计启膜装置[J].中国，94218474.[P].1995.0
3.29.
[2]凡恩来.改良式皂膜流量计[J].铁道劳动安全卫生与环保，1987（04）.
[3]中国皂膜流量计项目产品市场供需现状调查报告北京中经纵横经济研究院，2009.
作者简介：单保超（1991，4-），男，山东日照，西南石油大学石油工程专业在读本科。
