CN107478556A - 基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，包括：设备端、客户端和通讯端，所述设备端包括若干在线尘埃粒子计数器和电源，所述在线尘埃粒子计数器包括箱体、采样进气口与排气口、等动力采样头、控制主板、输气管、传感器、流量控制器、抽气泵和过滤保护器。本发明通过在流量控制器前设计过滤保护器，除去尘埃颗粒，能提高流量控制器与抽气泵的使用寿命；通过在抽气泵之后、排气口前设计过滤保护器，能吸收泵本身产生的尘埃，实现无菌环境的零排放保护；本发明系统设计精密，设备设计小巧，易安装，减少了气路上软管的使用，更方便使用客群，设备使用寿命长，具有很好的市场前景。

Description

基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统

技术领域

本发明涉及尘埃粒子计数监测技术领域，特别涉及一种基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统。

背景技术

伴随着FDA和EU GMP在国内影响力的扩大以及国内新版GMP的推出，制药企业洁净区环境的动态监测，特别是悬浮粒子的动态监测成为药企必须跨越的门槛。洁净区环境在线监测系统是将多台远程粒子传感器安装在车间内各个关键采样点，通过传感器实时对监测区域空气进行采样、记录，并将监测结果传送到控制计算机，使用符合专业的监控软件进行处理，实现对悬浮粒子的动态监测。现阶段的在线监测系统，大多需要外置大型真空泵行集中抽气，通过软管连接排气口，从而实现仪器对环境中空气的抽气采样，从而形成对整个无菌生产过程的动态环境监测。

为了能进行千级、百级甚至十级等无菌环境的实时实地检测，因此对整个监测系统的实现比较严苛。现有的检测的系统，由于使用真空泵外抽，不仅噪声大、施工要求高、难度大、费用高等；而且软管连接多路排气口这样的抽气方式，容易损害仪器以及整个系统的寿命，且对于采样流量的准确性，根本无法控制与保证；更为严重的是这样的气路设计，会产生尘，对整个无菌环境造成破坏与干扰。现阶段市面上绝大多数的在线粒子监测系统，或多或少存在这些问题，需要从根本上杜绝这些问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，包括：设备端、客户端和用于建立所述设备端与客户端之间的通讯连接的通讯端，所述设备端包括若干在线尘埃粒子计数器和电源，

所述在线尘埃粒子计数器包括箱体、开设在所述箱体上的采样进气口与排气口、连接在所述采样进气口上的等动力采样头、设置在所述箱体内的控制主板、设置在所述箱体内部且首末两端分别与所述采样进气口和排气口连通的输气管及沿气路流动方向依次设置在所述输气管上的传感器、流量控制器和抽气泵；所述传感器与流量控制器之间以及所述抽气泵与排气口之间的输气管上均设置有过滤保护器；

所述过滤保护器包括进气组件和出气组件，所述进气组件包括进气壳体、连接于所述进气壳体顶端的进气头、由所述进气壳内部的空心腔形成的进气腔体、设置在所述进气腔体内部顶端的锥形塞、开设在所述锥形塞内部的进气通道及连接于所述进气通道底部的出气端上的出气管。

优选的是，所述锥形塞与所述壳体内壁的顶部密封连接；所述进气通道包括与所述进气头连通的竖向通道及与所述竖向通道底部连通的横向通道；所述横向通道的两个出气端上均连接有出气管，所述两出气管的出气方向在同一平面内且出气方向相反。

优选的是，所述出气组件包括用于与所述进气壳体底部螺纹连接的螺纹盖、连接于所述螺纹盖底部的出气头、连接于所述螺纹盖上部且配合插设在所述进气腔体内的高效过滤器。

优选的是，所述高效过滤器与所述螺纹盖之间设置有出气腔体，所述出气腔体上部与所述高效过滤器底部连通，所述出气腔体下部与所述出气头连通。

优选的是，所述高效过滤器包括中部向下凹陷形成布气凹槽的框体及填充于所述框体内部的高效过滤层，所述布气凹槽的直径由上至下逐渐减小。

优选的是，所述高效过滤层内部开设有出气通道，所述出气通道包括沿竖直方向设置在所述高效过滤器内部的环形通道、连通于所述环形通道底部的集气通道及设置在所述集气通道下方且将所述集气通道连通至所述出气腔体的出气孔。

优选的是，所述高效过滤器顶部还开设有用于配合容纳所述出气管的容纳槽，所述出气管设置在所述布气凹槽上方且配合卡设在所述容纳槽内。

优选的是，所述流量控制器上设置有进出气结构，所述进出气结构包括与所述流量控制器连接的对接板、螺纹连接于所述对接板上的进气嘴和出气嘴、开设在所述对接板上的定位孔和固定螺纹孔，所述进气嘴与所述对接板之间及所述出气嘴与所述对接板之间均设置有密封O型圈。

优选的是，所述通讯端包括网络交换机、信号隔离器、可编程控制器、模拟输入/输出模块，所述客户端包括FMS服务器和监测器；所述客户端通过所述通讯端对所述设备端进行控制，所述设备端采集的数据经由所述通讯端传输至所述客户端，由所述客户端进行数据处理。

优选的是，所述控制主板与所述传感器、流量控制器、抽气泵均电连接，所述传感器用于检测气体中的尘埃，所述箱体上还设置有与所述控制主板均电连接的电源接口板、灯控模块、航空插头和地址拨码开关，所述灯控模块包括灯控面板和指示灯，所述灯控面板根据所述在线尘埃粒子计数器的运行状态控制所述指示灯的颜色。

本发明的有益效果是：

1)本发明通过在流量控制器前设计过滤保护器，除去尘埃颗粒，能提高流量控制器与抽气泵的使用寿命；通过在抽气泵之后、排气口前设计过滤保护器，能吸收泵本身产生的尘埃，实现无菌环境的零排放保护；

2)本发明的客户端、通讯端与设备端，能双向实时反馈，用以交换信号、指令和数据；

3)本发明设有精密流量控制器结构，能实时精确控制采样流量，保证数据精确性；

4)本发明系统设计精密，设备设计小巧，易安装，减少了气路上软管的使用，更方便使用客群，设备使用寿命长，具有很好的市场前景。

附图说明

图1为本发明的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统的一种实施例中的在线尘埃粒子计数器的结构示意图；

图2为本发明的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统的一种实施例的系统流程示意图；

图3为本发明的过滤保护器的结构示意图；

图4为本发明的过滤保护器的剖视图；

图5为本发明的进气组件的结构示意图；

图6为本发明的出气组件的结构示意图；

图7为本发明的高效过滤器的剖视图；

图8为本发明的一种实施例中出气管与高效过滤器配合的俯视图；

图9为本发明的进出气结构的结构示意图；

图10为本发明的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统的另一种实施例中的在线尘埃粒子计数器的结构示意图。

附图标记说明：

1—在线尘埃粒子计数器；2—箱体；3—等动力采样头；4—控制主板；5—输气管；6—传感器；7—过滤保护器；8—流量控制器；9—抽气泵；20—采样进气口；21—排气口；22—电源接口板；23—灯控模块；24—航空插头；25—地址拨码开关；70—进气组件；71—出气组件；80—进出气结构；81—对接板；82—进气嘴；83—出气嘴；84—定位孔；85—固定螺纹孔；86—密封O型圈；700—进气壳体；701—进气头；702—进气腔体；703—锥形塞；704—进气通道；705—出气管；706—竖向通道；707—横向通道；710—螺纹盖；711—出气头；712—高效过滤器；713—框体；714—布气凹槽；715—高效过滤层；716—出气通道；717—环形通道；718—集气通道；719—出气孔；720—容纳槽；721—出气腔体。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-10所示，本实施例的一种基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，包括：设备端、客户端和用于建立设备端与客户端之间的通讯连接的通讯端，设备端包括若干在线尘埃粒子计数器1和电源。

在线尘埃粒子计数器1包括箱体2、开设在箱体2上的采样进气口20与排气口21、连接在采样进气口20上的等动力采样头3、设置在箱体2内的控制主板4、设置在箱体2内部且首末两端分别与采样进气口20和排气口21连通的输气管5及沿气路流动方向依次设置在输气管5上的传感器6、流量控制器8和抽气泵9；传感器6与流量控制器8之间以及抽气泵9与排气口21之间的输气管5上均设置有过滤保护器7。传感器6用于检测气体中的尘埃。所述传感器用于检测气体中的尘埃。

通过在流量控制器8前设计过滤保护器7，除去尘埃颗粒，能提高流量控制器8与抽气泵9的使用寿命；通过在抽气泵9之后、排气口21前设计过滤保护器7，能吸收泵本身产生的尘埃，实现无菌环境的零排放保护。

过滤保护器7包括进气组件70和出气组件71，进气组件70包括进气壳体700、连接于进气壳体700顶端的进气头701、由进气壳内部的空心腔形成的进气腔体702、设置在进气腔体702内部顶端的锥形塞703、开设在锥形塞703内部的进气通道704及连接于进气通道704底部的出气端上的出气管705。

锥形塞703与壳体内壁的顶部密封连接；进气通道704包括与进气头701连通的竖向通道706及与竖向通道706底部连通的横向通道707；横向通道707的两个出气端上均连接有出气管705，两出气管705的出气方向在同一平面内且出气方向相反。两出气管705用于形成气体旋流。

出气组件71包括用于与进气壳体700底部螺纹连接的螺纹盖710、连接于螺纹盖710底部的出气头711、连接于螺纹盖710上部且配合插设在进气腔体702内的高效过滤器712。高效过滤器712与螺纹盖710之间设置有出气腔体721，出气腔体721上部与高效过滤器712底部连通，出气腔体721下部与出气头711连通。

高效过滤器712包括中部向下凹陷形成布气凹槽714的框体713及填充于框体713内部的高效过滤层715，布气凹槽714的直径由上至下逐渐减小。在布气凹槽714的深度范围内，高效过滤层715的厚度由上向下逐渐增大。则高效过滤层715对空气的过滤效果由上向下逐渐增强，过滤速度由上向下逐渐减小。

高效过滤层715内部开设有出气通道716，出气通道716包括沿竖直方向设置在高效过滤器712内部的环形通道717、连通于环形通道717底部的集气通道718及设置在集气通道718下方且将集气通道718连通至出气腔体721的出气孔719。高效过滤器712顶部还开设有用于配合容纳出气管705的容纳槽720，出气管705设置在布气凹槽714上方且配合卡设在容纳槽720内，出气管705向布气凹槽714内排气，以通过高效过滤器712进行过滤。过滤保护器7优选为进气头701朝上、出气头711朝下的立式安装方式。

如图1所示，在一种实施例中，过滤保护器7均呈进气头701朝上、出气头711朝下的立式安装。两出气管705卡设在容纳槽720上，将进入过滤保护器7的气体导向高效过滤器712，两出气方向相反的出气管705在布气凹槽714上方形成旋流，使气体以旋流形式进入布气凹槽714，进行过滤。在旋流与重力作用下，较轻较小的尘埃颗粒旋向四周运动，较重较大的尘埃下沉，从而在布气凹槽714内，由上至下空气中的尘埃逐渐增多，尘埃出现分层现象，从而通过旋流作用使尘埃颗粒自动富集，能便于尘埃的过滤分离。处于高效过滤层715上部的空气中的尘埃较少，这部分空气经厚度较薄的高效过滤层715快速过滤，能提高过滤效率；处于高效过滤层715下部的空气中的尘埃较多，这部分空气经厚度较厚的高效过滤层715深层过滤，能保证过滤效果，在布气凹槽714内，由上至下，空气中的尘埃逐渐增多，而高效过滤层715与之配合，高效过滤层715的过滤速度逐渐减小、过滤程度逐渐增强，从而保证了尘埃的快速、成分过滤。另外，旋流作用还能有效防止高效过滤层715的滤孔堵塞。其中，箭头方向表示气流方向。

如图10所示，在另一种实施例中，过滤保护器7均呈横向安装，在旋流作用下，仍能改善高效过滤器712的过滤效果。

如图8所示，示出了在一种实施例中出气管705与高效过滤器712配合关系的示意图，且示出了出气管705的出气角度。两出气管705的出气角度分别为α和β(即出气管705出气方向与布气凹槽714内壁接触点的切线方向之间的夹角)，α和β均在5-30°之间，且α＝β。其中，箭头方向表示出气方向。

流量控制器8上设置有进出气结构80，进出气结构80包括与流量控制器8连接的对接板81、螺纹连接于对接板81上的进气嘴82和出气嘴83、开设在对接板81上的定位孔84和固定螺纹孔85，进气嘴82与对接板81之间及出气嘴83与对接板81之间均设置有密封O型圈86，防止漏气。

通过设置流量控制器8，实现对采样流量的实时监控，由控制主板4对流量进行实时调节控制。

待测环境中的气体，经等动力采样头3进入在线尘埃粒子计数器1，再经过采样进气口20进入传感器6，进行尘埃检测；再进入过滤保护器7除去尘埃；然后由进出气结构80进入流量控制器8，以实现采样流量的控制；再经抽气泵9后进入另一个过滤保护器7除去尘埃，以保证尘埃零排放；最后由排气孔排出。

设备端还包括其他通用设备。

通讯端包括网络交换机、信号隔离器、可编程控制器、模拟输入/输出模块，客户端包括FMS服务器和监测器。

客户端通过通讯端对设备端进行控制，实现系统的正反馈：FMS服务器(数据库)与监测器，通过RS485/WIFI/GPRS/LORA等通讯方式协议，实现对通讯端网络交换机、信号隔离器、可编程控制器、模拟输入/输出模块的程序控制；再反馈到设备端的在线尘埃粒子计数器1，实现启动、停止、复位、读取等具体控制；

设备端采集的数据经由通讯端传输至客户端，由客户端进行数据处理，实现系统的负反馈：设备端将采集到的数据，通过程序与通讯协议反馈到通讯端、再逐级反馈到客户端，实现数据的表现、变化、分析、记录、调整等。如图2示出了发明的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统的一种实施例的系统的流程示意图。

多个在线尘埃粒子计数器1均通过通讯端与客户端通信连接，由客户端对多个在线尘埃粒子计数器1进行控制。

控制主板4与传感器6、流量控制器8、抽气泵9均电连接，箱体2上还设置有与控制主板4均电连接的电源接口板22、灯控模块23、航空插头24和地址拨码开关25。

控制主板4与电源接口板22，周期或非周期性地控制抽气泵9的启停，所抽取的气体进入传感器6，光信号被分析转化为电信号；同时流量控制器8，将获得的流量信息转化为电信号；两者再都反馈到控制主板4与电源接口板22，再逐级反馈到通讯端、客户端，实现整个系统的双向实时正负反馈。

灯控模块23包括灯控面板和指示灯，灯控面板根据在线尘埃粒子计数器1的运行状态控制指示灯的颜色。

在一种实施例中，指示灯包括电源指示灯、采样指示灯、故障指示灯、通讯指示灯，灯控面板根据在线尘埃粒子计数器1的运行状态控制指示灯的颜色，具体为：①设备正常上电且工作正常时，电源指示灯亮红色；②设备开始计数采样时，采样指示灯亮蓝色；③采样的流量出现了故障时，故障指示灯亮黄色；④通讯正常时，通信指示灯亮绿色。

则当电源指示灯不亮则表示设备为非正常工作状态；采样指示灯不亮则表示未计数采样；故障指示灯不亮则表示流量正常；通信指示灯不亮则未与外界实现通讯。从而使操作人员能及客户端能根据指示灯的状态，判断设备的运行状态。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，包括：设备端、客户端和用于建立所述设备端与客户端之间的通讯连接的通讯端，所述设备端包括若干在线尘埃粒子计数器和电源，

所述在线尘埃粒子计数器包括箱体、开设在所述箱体上的采样进气口与排气口、连接在所述采样进气口上的等动力采样头、设置在所述箱体内的控制主板、设置在所述箱体内部且首末两端分别与所述采样进气口和排气口连通的输气管及沿气路流动方向依次设置在所述输气管上的传感器、流量控制器和抽气泵；所述传感器与流量控制器之间以及所述抽气泵与排气口之间的输气管上均设置有过滤保护器；

所述过滤保护器包括进气组件和出气组件，所述进气组件包括进气壳体、连接于所述进气壳体顶端的进气头、由所述进气壳内部的空心腔形成的进气腔体、设置在所述进气腔体内部顶端的锥形塞、开设在所述锥形塞内部的进气通道及连接于所述进气通道底部的出气端上的出气管。

2.根据权利要求1所述的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，所述锥形塞与所述壳体内壁的顶部密封连接；所述进气通道包括与所述进气头连通的竖向通道及与所述竖向通道底部连通的横向通道；所述横向通道的两个出气端上均连接有出气管，所述两出气管的出气方向在同一平面内且出气方向相反。

3.根据权利要求2所述的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，所述出气组件包括用于与所述进气壳体底部螺纹连接的螺纹盖、连接于所述螺纹盖底部的出气头、连接于所述螺纹盖上部且配合插设在所述进气腔体内的高效过滤器。

4.根据权利要求3所述的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，所述高效过滤器与所述螺纹盖之间设置有出气腔体，所述出气腔体上部与所述高效过滤器底部连通，所述出气腔体下部与所述出气头连通。

5.根据权利要求4所述的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，所述高效过滤器包括中部向下凹陷形成布气凹槽的框体及填充于所述框体内部的高效过滤层，所述布气凹槽的直径由上至下逐渐减小。

6.根据权利要求5所述的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，所述高效过滤层内部开设有出气通道，所述出气通道包括沿竖直方向设置在所述高效过滤器内部的环形通道、连通于所述环形通道底部的集气通道及设置在所述集气通道下方且将所述集气通道连通至所述出气腔体的出气孔。

7.根据权利要求6所述的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，所述高效过滤器顶部还开设有用于配合容纳所述出气管的容纳槽，所述出气管设置在所述布气凹槽上方且配合卡设在所述容纳槽内。

8.根据权利要求1所述的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，所述流量控制器上设置有进出气结构，所述进出气结构包括与所述流量控制器连接的对接板、螺纹连接于所述对接板上的进气嘴和出气嘴、开设在所述对接板上的定位孔和固定螺纹孔，所述进气嘴与所述对接板之间及所述出气嘴与所述对接板之间均设置有密封O型圈。

9.根据权利要求1所述的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，所述通讯端包括网络交换机、信号隔离器、可编程控制器、模拟输入/输出模块，所述客户端包括FMS服务器和监测器；所述客户端通过所述通讯端对所述设备端进行控制，所述设备端采集的数据经由所述通讯端传输至所述客户端，由所述客户端进行数据处理。

10.根据权利要求1所述的基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统，其特征在于，所述控制主板与所述传感器、流量控制器、抽气泵均电连接，所述传感器用于检测气体中的尘埃；所述箱体上还设置有与所述控制主板均电连接的电源接口板、灯控模块、航空插头和地址拨码开关，所述灯控模块包括灯控面板和指示灯，所述灯控面板根据所述在线尘埃粒子计数器的运行状态控制所述指示灯的颜色。