CN102128771A

CN102128771A - 高温气溶胶检测导管

Info

Publication number: CN102128771A
Application number: CN 201010596956
Authority: CN
Inventors: 姬忠礼; 许乔奇; 陈鸿海; 熊至宜
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2011-07-20

Abstract

本发明公开了一种高温气溶胶检测导管，包括：管体，管体内的贯通部用于通入待测气溶胶，管体侧壁向外侧凸出形成凸出部，凸出部顶面开设有镜片安装孔；高温镜片，装设于镜片安装孔中，且高温镜片与管体之间用耐高温密封胶密封，高温镜片为耐高温玻璃镜片，且其表面经过增透膜镀膜处理；镜帽，装设于镜片安装孔中，盖设于高温镜片外侧，镜帽上开设有开孔，外部光源发出光线通过开孔检测所述管体内部的气溶胶，本发明的高温气溶胶检测导管，可承受较高温度及一定压力的待测气溶胶，以实现对高温气溶胶进行检测，且结构简单，易操作。

Description

高温气溶胶检测导管

技术领域

本发明涉及一种气溶胶检测导管，特别是一种高温气溶胶检测导管。

背景技术

在工业测量应用或者实验室实验等领域，常常需要对气溶胶(包括某种气体或者气体混合物)进行在线粒子分析，以确定气溶胶的粒子特性。但气溶胶的粒子在线分析难度较大，对于低浓度气溶胶的检测来说，目前有一种方法是采用Palas公司生产的welas3000型气溶胶在线检测仪进行检测，简单来说是借助向一检测导管内通入待测气溶胶，然后由外围设置的光电传感器等对导管内的气溶胶进行检测。Welas3000型气溶胶在线分析仪具有精度高，便于携带等特点，其测量温度范围是-90℃至120℃，导管最高承受的压力为1Mpa，可以满足一般环境下的气溶胶检测。

但是，某些工况场合或者实验环境下，被测气溶胶的温度和压力较高，如炼厂中的高温烟气温度为650℃，煤化工中的烟气温度350℃、压力为3.5Mpa，这些工业工况已经远超过Welas3000型气溶胶在线分析仪的测量范围，无法直接对上述的工况中的气溶胶进行检测，特别是无法适应高温的环境，需要事先将待测气溶胶经过降温和减压后才可进行检测，但是温度和压力的变化将会对气溶胶的粒子特性产生较大影响，从而导致测量的结果产生较大的误差。

而其他的测量装置或者测量方法，不仅在耐高温方面存在缺陷，在精度以及易操作性等方面都存在技术问题，因此，如何对气溶胶在线分析仪的气溶胶导管进行重新设计，增大其承受高温和高压的能力，提高整体仪器的承受高温和高压能力，成为本领域亟待解决的问题。

有鉴于上述情况，本设计人借其多年相关领域的技术经验以及丰富的相关专业知识，不断的研发改进，并经大量的实践验证，提出了本发明的高温气溶胶检测导管的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温气溶胶检测导管，可承受较高温度及一定压力的待测气溶胶，以实现对高温气溶胶进行检测，且结构简单，易操作。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高温气溶胶检测导管，包括：管体，所述管体内的贯通部用于充入待测气溶胶，所述管体侧壁向外侧凸出形成凸出部，所述凸出部顶面开设有镜片安装孔；高温镜片，装设于所述镜片安装孔中，且所述高温镜片与所述管体之间用耐高温密封胶密封，所述高温镜片为耐高温玻璃镜片，且其表面经过增透膜镀膜处理；镜帽，装设于所述镜片安装孔中，盖设于所述高温镜片外侧，所述镜帽上开设有开孔，外部光源发出白色光通过所述开孔进入到管体内部照射到气溶胶中的颗粒上，散射光并在其90°角方向的开孔处射出。

上述的高温气溶胶检测导管，其中，所述管体的两端设有螺纹连接部，用于与进、出气软管进行螺纹连接。

上述的高温气溶胶检测导管，其中，所述管体两端的螺纹连接部还设有六角形凸台，以便于连接紧固进、出气软管与所述螺纹连接部或者拆卸进、出气软管。

上述的高温气溶胶检测导管，其中，所述镜片安装孔、高温镜片以及镜帽均为圆形。

上述的高温气溶胶检测导管，其中，所述镜帽为一螺柱式镜帽，所述螺柱式镜帽的圆周侧面设有外螺纹，所述镜片安装孔相应的设有内螺纹，所述螺柱式镜帽螺设于所述镜片安装孔之中，所述螺柱式镜帽靠所述高温镜片的一侧开设有圆形的容置槽，用于容置所述高温镜片。

上述的高温气溶胶检测导管，其中，所述管体侧壁上凸设有四个所述凸出部，四个所述凸出部位于所述管体的同一横截面上，并且沿该横截面圆周均匀分布。

上述的高温气溶胶检测导管，其中，所述管体上向外突设有一安装部，用于装设外部测试设备。

上述的高温气溶胶检测导管，其中，所述安装部为一安装架。

上述的高温气溶胶检测导管，其中，所述高温镜片的增透膜镀膜层数为八层，所述高温镜片的透过率为95％。

上述的高温气溶胶检测导管，其中，所述管体外部设置有一风冷系统，用于提供冷却气流对导管进行风冷冷却。

由上述可知，本发明的高温气溶胶检测导管具有以下的优点及特点：

1、本发明的高温气溶胶检测导管应用于现有的粒子分析仪，使分析仪可直接用于高温气溶胶的检测，例如对温度高达400℃，压力为3.5Mpa左右的气溶胶，能够安全可靠的完成测量，无需再经降温以及减压等工艺步骤。

2、本发明的高温气溶胶检测导管的镜片采用耐高温玻璃，例如石英耐高温玻璃，使镜片的耐温可高达1200℃，且抗弯强度可达67Mpa，足以适应高温环境的测试应用。

3、本发明的高温气溶胶检测导管，采用的耐高温玻璃镜片其光学特性可以满足粒子分析的要求，该镜片的表面上经镀膜处理，增透膜所用材料可选择为TiO2和SiO2，可布置八层，总厚度约350nm，其波长范围为400nm至850nm，镜片透过率为95％，满足粒子分析仪的要求。

4、本发明的高温气溶胶检测导管两端与进出气软管采用螺纹连接，保证了在通入具有一定压力的高温气体时导管两段连接的稳固程度。

5、本发明的高温气溶胶检测导管增设有风冷系统，可进一步提高导管所能承受的温高，增强安全性，比如可适用于温度为650℃，压力为3.5Mpa的高温气溶胶检测。

6、本发明的高温气溶胶检测导管内部还增设有上、下套管，并且在上、下套管外壁、气溶胶检测导管外壁和镜帽内外表面进行热障涂层喷涂，增强隔热作用，降低气溶胶检测导管外壁温度，可以使导管外表面温度下降250℃至300℃左右，以利于外部传感器检测的顺利进行，避免外部温度过高而影响外部传感器。

7、本发明的高温气溶胶检测导管结构简单，并且导管本身的体积设计较为小巧，一方面可阻止内部高温气溶胶的热量外散，另一方面可使导管外部有更多的空间，外部传感器与导管之间的间距增大，可进一步增强隔热作用，保护外部传感器检测装置。

8、本发明的高温气溶胶检测导管使用方便，容易携带，具有广泛的应用领域。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围

图1为本发明高温气溶胶检测导管分解结构立体示意图；

图2为本发明高温气溶胶检测导管分解结构俯视示意图；

图3为本发明高温气溶胶检测导管镜帽结构示意图；

图4为本发明高温气溶胶检测导管应用风冷系统示意图；

图5为本发明高压气溶胶检测导管应用示意图。

主要元件标号说明：

100 导管

1 管体

11 镜片安装孔

12 螺纹连接部

13 六角形凸台

14 安装部

15 凸出部

2 高温镜片

3 镜帽

31 外螺纹

32 容置槽

41 上套管

42 下套管

5 风冷系统

6 导管插入孔

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，但其仅为优选实施例，并不用来限制本发明的实质范围。

请结合参考图1和图2，其中图1为本发明高温气溶胶检测导管分解结构立体示意图，图2为本发明高温气溶胶检测导管分解结构俯视示意图，如图所示，本发明的高温气溶胶检测导管100主要包括：管体1、高温镜片2以及镜帽3。

管体1内的贯通部用于充入高温待测气溶胶。管体1的中部侧壁向外侧凸出而形成多个凸出部15，每一个凸出部15顶面均开设有一个镜片安装孔11，用于装设高温镜片2以及镜帽3，凸设此凸出部15可使风冷系统对高温镜片具有更佳的冷却效果(下文中将会有进一步说明)，同时，由于高温镜片2厚度有可能较厚，管体1侧壁不能完全容置高温镜片2，于是向外凸设凸出部15以容置高温镜片2。

镜片安装孔11与高温镜片2以及镜帽3的形状应是相配合的，也就是其形状应是一样的，这样，高温镜片2和镜帽3才能够配合的装设入镜片安装孔11内。多数情况下，镜片安装孔11、高温镜片2和镜帽3选择为圆形，如本实施例，此种情况下镜帽3可直接选择为一螺柱式镜帽，下文将有进一步说明，但镜片安装孔11、高温镜片2和镜帽3的并不限定于圆形，本领域的技术人员应可理解，若实际情况需要，镜片安装孔11、高温镜片2和镜帽3也可设计为一致的方形等其他形状，其原理和效果的本质不变，故在此不再赘述。

凸出部15以及镜片安装孔11的开设数量以及开设位置并没有具体限制，其主要是能够配合导管外部设置的传感器等对导管内的气溶胶进行观测，凸出部15以及镜片安装孔11的开设数量和开设位置可根据实际设置光电传感器的情况而进行调整，本实施例中，如图1所示，管体1侧壁上凸设有四个凸出部15，四个凸出部15位于管体1的同一横截面上，也就是位于管体1上的相同高度，并且四个凸出部15沿横截面圆周均匀分布，也就是说，四个凸出部15分别朝向相互垂直的两条直线的两端方向设置，从图2的俯视角度来看，四个凸出部15形成一个十字形，每一个凸出部15上均开设有一镜片安装孔11，这样，在管体1的四周的方向均设有镜片安装孔11，以便外部的传感器能够通过镜片安装孔观测导管中的气溶胶的状态，外部传感器基座中有两块光学镜片，二者所在平面位置成90度，光源中的光线通过其中一个光学镜片后再通过气溶胶导管中的开孔和高温镜片进入到管体内，然后照射到粒子上，90度方向的散射光再透过另一个光学镜片通过光纤进入到光电传感器中，从而完成检测，关于外部检测设备的结构及原理属于现有技术，在此不再赘述。

管体1的两端设有螺纹连接部12，分别用于与外部的进、出气软管进行螺纹连接，通过螺纹连接的方式，可使进、出气软管与管体1两端的连接更加稳固，密封效果更好，保证导管能够对高温气溶胶进行检测。进一步的，在管体1两端的螺纹连接部12还可设有六角形凸台13，以便在连接导管与进出气软管时，能够借由操作工具，如扳手，对六角形凸台13进行固定或者转动，从而能更加便捷的实现导管与进出气软管的连接紧固或者拆卸进出气软管，关于六角形凸台的结构特征已为较常见的现有技术，在此便不再赘述。

另外，在管体1上还可向外突设有一安装部14，用于装设外部传感器等检测设备，本实施例中，如图1所示，安装部14为一安装架，该安装架凸设于管体1的侧壁外部，或者可直接凸设于上述的六角形凸台13上，安装架占用的空间较小，可减小对下文中将要提到的风冷系统的冷却气流的阻挡作用，安装部14的其他结构特征和一般变换已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

高温镜片2装设于管体1的镜片安装孔11中，且镜片与管体之间用耐高温密封胶进行密封，高温镜片2外侧盖设镜帽3，镜帽3也装设于镜片安装孔11之中，用于固定和保护高温镜片2。与现有技术相同，镜帽3上应开设有开孔，以通过开孔检测内部的气溶胶，本实施例中，镜片安装孔11、高温镜片2和镜帽3均为圆形，镜帽3可选择为一螺柱式镜帽，请结合参考图3，螺柱式镜帽为圆柱状，其圆周侧面设有外螺纹31，而相应的镜片安装孔11设有内螺纹，镜帽可螺设于镜片安装孔11之中，由于高温镜片的厚度有可能达到2mm至7mm，螺柱式镜帽靠高温镜片2的一侧开设有圆形的容置槽32，用于容置厚度较大的高温镜片2。

高温镜片2由特殊的耐高温玻璃制成，比如石英耐高温玻璃，使镜片的耐温可高达1200℃，且抗弯强度可达67Mpa，足以适应高温环境的测试应用。另外该耐高温玻璃的光学特性完全能够满足粒子分析仪的检测要求，高温镜片的表面经过增透膜镀膜处理，以获得理想的玻璃透过率，满足粒子分析仪的需求，增透膜所用的材料可为常见的TiO₂和SiO₂，增透膜的镀膜层数可根据实际情况进行调整，本实施例中，增透膜设有八层，总厚度约为350nm，其波长范围为400nm至850nm，经镀膜后的玻璃透过率为95％，满足颗粒分析仪要求。关于增透膜镀膜工艺的相关技术特征已为本领域的公知技术，在此不再赘述。

在导管外部可设有多个检测光电传感器等，用于通过高温镜片2观测导管内的高压气溶胶，并获取测量数据，实现高压气溶胶的粒子分析。如上所述的，检测传感器等可设置在管体1外部凸设的安装部14上，由于外部传感器会受到高温的影响而不能正常工作甚至被损坏，所以导管及高温镜片应具有良好的隔热作用，并且导管的体积应设计的较为小巧，使导管外部能够具有更大的空间，保证外部传感器与导管之间具有足够的间距来阻隔热传递。

本发明高温气溶胶检测导管在隔热方面做了以下改进：第一，在导管内部增设上套管41和下套管42，如图1所示，上套管41和下套管42均插设于导管内部，上套管41位于镜片安装孔11上方，下套管42位于镜片安装孔下方，上、下套管均不阻挡镜片安装孔，以保证通过镜片安装孔观测内部的气溶胶。上套管41和下套管42插设于导管内部后，上、下套管内的贯通部即用于容纳通入的高温待测气溶胶，这样对于导管外部来说，多了一层上、下套管的隔热作用，能进一步降低热传递，保护外部的传感器等设备；第二，在上、下套管外壁、导管的外壁以及镜帽内外表面均进行热障涂层喷涂，进一步增加上述各部件的隔热效果，关于热障涂层的喷涂工艺及相关技术特征均为公知技术，在此便不再赘述。

另外，关于导管外部设置的传感器等的测试设备的结构以及工作原理也属于现有技术，在此不再赘述。

请参考图4，为为本发明高温气溶胶检测导管应用风冷系统示意图，为了进一步提高导管所能承受的温高，避免镜片以及镜片与导管之间的连接部受到高温的影响而损坏，可在导管管体的外部设置一风冷系统5，风冷系统5能够提供冷却气流，流经整个导管的外壁，特别是对凸出部15、高温镜片2、以及高温镜片与导管之间的密封胶进行风冷冷却，由上所述的，凸出部15以及安装部14均占用较少的空间，使其对冷却气流的阻挡降到最低，进而使冷却气流能够较顺利的流过整个导管外壁，特别是装设高温镜片的部位，达到理想的冷却降温效果，风冷系统可连接于管体1，也可设置于其他的固定部上，本领域的技术人员可较容易的得知其安装结构，而风冷系统已为成熟的技术，其结构为公知技术，故在此不再赘述，通过设置风冷系统5，可使本发明的高温检测导管能够适用于温度为650℃，压力为3.5Mpa的高温气溶胶检测。

请参考图5，为本发明高压气溶胶检测导管应用示意图，如图所示，上述结构组成的高温气溶胶检测导管应用于粒子检测仪，插入到导管插入孔6之中，安全性高，密封性良好。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述高温气溶胶检测导管包括：

管体，所述管体内的贯通部用于通入待测气溶胶，所述管体侧壁向外侧凸出形成凸出部，所述凸出部顶面开设有镜片安装孔；

高温镜片，装设于所述镜片安装孔中，且所述高温镜片与所述管体之间用耐高温密封胶密封，所述高温镜片为耐高温玻璃镜片，且其表面经过增透膜镀膜处理；

镜帽，装设于所述镜片安装孔中，盖设于所述高温镜片外侧，所述镜帽上开设有开孔，外部光源通过所述开孔进入管体内检测所述管体内部的气溶胶。

2.根据权利要求1所述的高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述管体的两端设有螺纹连接部，用于与进、出气软管进行螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述管体两端的螺纹连接部还设有六角形凸台，以便于连接紧固进、出气软管与所述螺纹连接部或者拆卸进、出气软管。

4.根据权利要求1或2所述的高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述镜片安装孔、高温镜片以及镜帽均为圆形。

5.根据权利要求4所述的高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述镜帽为一螺柱式镜帽，所述螺柱式镜帽的圆周侧面设有外螺纹，所述镜片安装孔相应的设有内螺纹，所述螺柱式镜帽螺设于所述镜片安装孔之中，所述螺柱式镜帽靠所述高温镜片的一侧开设有圆形的容置槽，用于容置所述高温镜片。

6.根据权利要求1所述的高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述管体侧壁上凸设有四个所述凸出部，四个所述凸出部位于所述管体的同一横截面上，并且沿该横截面圆周均匀分布。

7.根据权利要求1所述的高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述管体上向外突设有一安装部，用于装设外部测试设备。

8.根据权利要求7所述的高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述安装部为一安装架。

9.根据权利要求1所述的高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述高温镜片的增透膜镀膜层数为八层，所述高温镜片的透过率为95％。

10.根据权利要求1所述的高温气溶胶检测导管，其特征在于，所述管体外部设置有一风冷系统，用于提供冷却气流对导管进行风冷冷却。