CN108507915B - 粉尘浓度检测设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及检测设备，具体公开了粉尘浓度检测设备，其包括压缩部和检测部，压缩部包括筒体和从上至下设于筒体内的第二活塞、隔板和第一活塞，隔板与筒体固定，两活塞通过连杆，第一活塞通过单向轴承与连杆连接，第二活塞与连杆固定，连杆和隔板上设有相互配合的螺旋凸棱和螺旋凹槽；筒体由透明材料制成，第一活塞的下方为检测区，第一活塞与隔板之间为真空区，第二活塞的上方为蓄水区；连杆内设有水流通道，水流通道包括入口段、喉道和扩散段，扩散段内设有单向阀；第一活塞的边缘设有吸孔，并设有可封堵吸孔的堵块；检测部包括设于检测区两侧的激光发射端和激光接收端。该设备通过压缩气体，从而提高粉尘在空间内的浓度，以提高检测精度。

Description

粉尘浓度检测设备

技术领域

本发明涉及检测设备，具体涉及一种粉尘浓度检测设备。

背景技术

粉尘浓度仪根据应用领域的不同，可以分为环境粉尘仪以及管道粉尘仪。

环境粉尘仪用于测量开放空间的粉尘或颗粒物浓度。可广泛应用于各行业对厂房，工作环境，作业空间，办公室，室外空间等进行在线实时粉尘浓度监测，以及矿山及煤矿井下等特殊的工业工作环境粉尘浓度监测。

管道粉尘仪可以用来监测各类烟气管道粉尘浓度的趋势变化，固定污染源粉尘排放监测以及固体粉料的输送过程和配比控制。管道粉尘仪通常安装于过滤器、旋风器或类似设备的下游，监测固体颗粒浓度，防止泄漏发生，提供早期预警。可广泛应用于电厂，冶金，化工和铸造等领域。

目前，粉尘浓度仪主要有电容法、β射线法、光散射法、光吸收法、摩擦电法等粉尘浓度在线测量方法。电容法的测量原理简单，但电容测量值与浓度之间并非一一对应的线性关系，电容的测量值易受相分布及流型变化的影响，导致较大的测量误差；β射线法虽然测量准确，但需要对粉尘进行采样后对比测量，很难实现粉尘浓度的在线监测。因此，目前较为成熟的方式是采用光散射法、光吸收法、摩擦电法进行粉尘浓度在线监测。

采用光散射法或光吸收法测量气体中粉尘的浓度时，当粉尘浓度较高时，光经过粉尘后，光的衰减量较大；而当粉尘浓度较低时，光的衰减小，且由于仪器测量的精度问题，在这种情况下对光的衰减量的测量不是很精确，因此如何提高低浓度粉尘的检测是目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以提高粉尘浓度检测精度的粉尘浓度检测设备。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

粉尘浓度检测设备包括压缩部和检测部，压缩部包括竖直设置的筒体和设于筒体内的第一活塞，第一活塞的上方设有固定在筒体侧壁上的隔板，隔板的上方设有第二活塞，第一活塞和第二活塞通过连杆连接，第一活塞通过单向轴承与连杆转动连接，第二活塞与连杆固定，连杆贯穿隔板，且连杆和隔板上设有相互配合的螺旋凸棱和螺旋凹槽；筒体的底部设有可拆卸的盖体，筒体的顶部封口，筒体由透明材料制成；第一活塞的下方为检测区，第一活塞与隔板之间为呈真空状态的真空区，第二活塞的上方为蓄水区；所述连杆内设有将蓄水区和检测区连通的水流通道，水流通道从上至下依次包括入口段、喉道和扩散段，所述喉道的横截面小于入口段和扩散段的横截面，所述扩散段内设有出口端与检测区连通的单向阀；所述第一活塞的边缘设有吸孔，吸孔的上端与喉道连通，吸孔下端朝向筒体的侧壁，第一活塞内设有可沿第一活塞径向滑动并封堵吸孔的堵块，堵块受到离心力时，吸孔将检测区和喉道连通；所述检测部包括激光发射端、激光接收端和数据处理器，激光发射端和激光接收端与数据处理器电连接，且激光发射端和激光接收端相对设置并分别位于检测区两侧。

本方案粉尘浓度检测设备的原理在于：

通过该装置检测粉尘浓度时，打开筒体下方的盖体，将待检测的含有粉尘的气体通入检测区内，然后再通过盖体将筒体的下部封闭，从而使得检测区形成一个密闭空间。下压第二活塞，第二活塞将通过连杆同时推动第一活塞向下运动，从而检测区的空间减小，而真空区的空间增大。从而待检测气体被压缩，由于待检测气体内含有的粉尘量不会减少，而检测区的空间缩小，因此检测区内粉尘的浓度升高。激光发射端向检测区发射激光，激光经过粉尘时，由于粉尘的反射作用将使激光衰减，则另一侧的激光接受端接收到的激光强度减弱，从而数据处理器根据激光衰减量可以计算出压缩后的粉尘浓度，并根据压缩比可计算出气体未压缩时的粉尘浓度。

粉尘浓度检测完成后，使第一活塞和第二活塞继续保持在原位置，然后打开盖体使检测区敞开后，释放对第二活塞的压力，由于真空区内为真空，因此外部与真空区形成的压力差将使第一活塞和第二活塞同时向上运动。第二活塞向上运动时将对蓄水区内的水产生压力，从而蓄水区内的水压增大，且盖体打开后，检测区内的压力减小，因此单向阀打开，则蓄水区内的水将通过水流通道进入检测区内。水流通道由入口段、喉道和扩散段组成文丘里管，由于喉道的截面积更小，因此水流经过喉道时流速加快，则水流经扩散段后将扩散并呈喷射状喷向检测区，从而加速检测区内的空气流动，并将原检测气体中的粉尘排出检测区。

由于隔板和连杆上设有相互配合的螺旋凹槽和螺旋凸棱，当第一活塞和第二活塞相对于筒体上下滑动时，连杆也将相对于隔板滑动，则螺旋凹槽和螺旋凸棱的相互挤压将使连杆转动。由于连杆和第一活塞通过单向轴承转动连接，当第一活塞和第二活塞向上移动时，单向轴承处于啮合状态，从而第一活塞将在筒体内转动，则堵块受到离心力的作用，吸孔将检测区和喉道连通。由于喉道内的流速快，则喉道内的压强小，因此吸孔将对检测区的侧壁形成吸力；由于通过水流通道的水喷向检测区中部，则越靠近筒体边缘，水流所形成的冲击越小，因此吸孔对检测区的侧壁产生吸力，可以避免粉尘吸附在检测区侧壁上。而当第一活塞和第二活塞向下移动时，由于第一活塞与筒体侧壁具有一定的摩擦力，且转轴的转动方向相反，因此单向轴承脱离，第一活塞不会相对于筒体转动，则堵块未受离心力，吸孔被封堵，从而第一活塞可以压缩检测区内的气体。

本方案产生的有益效果是：

(一)由于当气体中粉尘含量较少时，激光经过粉尘后的衰减量较少，在本方案中，通过压缩气体，从而可以增大粉尘在空间内的浓度，则此时激光经过粉尘后，激光的衰减量增大，从而更有利于精确度测量粉尘的浓度；最后，通过压缩比则可知道未压缩气体内的粉尘浓度。

(二)对气体完成测量后，通过向检测区喷射高速水流，可以排出检测区的气体及粉尘；由于高速水流边缘的冲击力逐渐减少，因此通过吸孔对检测区的侧壁产生吸力，可避免粉尘吸附在检测区侧壁上。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述筒体内设有可对第一活塞进行限位的可伸缩杆，可伸缩杆的一端与筒体侧壁连接，可伸缩杆的另一端设有向上方倾斜的楔面。当第一活塞向下移动时，第一活塞将挤压楔面，从而使可伸缩杆收缩，当第一活塞越过可伸缩杆后，可伸缩杆再伸长，以对第一活塞进行定位，从而在检测过程无需一直对第二活塞施加压力。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，还包括供水部，供水部包括水箱和设于蓄水区内的浮子开关，浮子开关可将水箱和蓄水区连通。当蓄水区内的水位低于预设水位时，浮子开关打开，从而水箱可向蓄水区内自动补水。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述喉道的外周设有旋转接头，吸孔通过旋转接头与喉道连通。由于连杆会相对第一活塞转动，因此通过旋转接头连通喉道和吸孔，可以避免连接管道的缠绕。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述盖体上设有泄压阀；打开盖体之前，先打开泄压阀使检测区内的压力缓慢降低后，再打开盖体，可避免盖体冲出，且使打开盖体更容易。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，所述真空区内设有两端分别与第一活塞和隔板固定的拉簧。拉簧可增大第一活塞和第二活塞向上移动的动力，从而加快第一活塞的移动速度，有利于水流通道内喷出高速水流，则吸孔对检测区侧壁的吸力也更大。

附图说明

图1为本发明粉尘浓度检测设备实施例的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为图1中B部分的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：筒体10、检测区11、真空区12、蓄水区13、第一活塞14、隔板15、第二活塞16、拉簧17、连杆18、压杆19、可伸缩杆20、激光发射端31、激光接收端32、水箱40、盖体51、泄压阀52、浮子开关80、外杆21、内杆22、入口段61、喉道62、扩散段63、单向阀64、单向轴承65、吸孔66、堵块67、旋转接头50。

实施例基本如图1、图2和图3所示：

本实施例的粉尘浓度检测设备包括压缩部、检测部和供水部，压缩部包括由钢化玻璃制成的圆柱形筒体10，筒体10竖直设置，筒体10内从下至上依次设有第二活塞16、隔板15和第一活塞14，隔板15与筒体10一体成型，第一活塞14和第二活塞16可在筒体10内上下往复滑动，且第一活塞14和第二活塞16通过连杆18连接，连杆18与第二活塞16一体成型，连杆18与第一活塞14通过单向轴承65转动连接。

第二活塞16上端固定有压杆19，筒体10的顶部封闭，且压杆19贯穿筒体10的顶部并从筒体10内伸出，从而通过下压压杆19可以推动第二活塞16向下滑动；由于第二活塞16和第一活塞14通过连杆18连接，因此在第二活塞16向下滑动时，第一活塞14将跟随第二活塞16一同向下滑动。筒体10的底部螺纹连接有盖体51，通过盖体51可将筒体10的底部封闭，且盖体51上设有泄压阀52；第一活塞14的下方为检测区11，盖合盖体51后可将检测区11密闭为一个密闭腔。第一活塞14和隔板15之间为真空区12，当真空区12的空间逐渐增大，真空区12所蓄的能量越多，释放对压杆19的压力，真空区12内所蓄的能量可使第一活塞14和第二活塞16上移。另外，真空区12内还设有拉簧17，拉簧17的上端与隔板15固定，拉簧17的下端与第一活塞14固定，从而在下压压杆19时，拉簧也会储蓄一部分能量，从而可以增大真空区12内所蓄的能量。

第二活塞16的上方为蓄水区13，连杆18内设有水流通道，水流通道可将蓄水区13内的水引入检测区11内；水流通道从上至下依次包括入口段61、喉道62和扩散段63，从而使得水流通道形成一文丘里管，且第一活塞14的底部设有单向阀64，单向阀64的进水口与扩散段63连通，单向阀64的出水口与检测区11连通。第一活塞14内还设有吸孔66，吸孔66的下端靠近第一活塞14的边沿并朝检测区11的侧壁倾斜；连杆18的外周设有旋转接头50，且旋转接头50对应于喉道62处，旋转接头50的一端口与喉道62连通，旋转接头50的另一端口与吸孔66的上端连通。第一活塞14内沿第一活塞14的径向设有滑道，滑道与吸孔66相贯，滑道内设有可沿滑道滑动的堵块67；如图3所示，堵块67的左侧设有与堵块67相抵的第一压簧，当第一活塞14旋转时，堵块67将受到离心力，从而堵块67将朝向第一活塞14的边沿滑动；而当第一活塞14不旋转时，堵块67将吸孔66封堵。

隔板15和连杆18上设有相互配合的螺旋凹槽和螺旋凸棱，螺旋凸棱的螺旋角为55°，从而使得螺旋凹槽和螺旋凸棱之间不具有自锁性能；当第一活塞14和第二活塞16相对于筒体10上下滑动时，连杆18相对于隔板15滑动，则在螺旋凹槽和螺旋凸棱相互挤压的作用下将使连杆18转动。由于连杆18和第一活塞14通过单向轴承65转动连接，当第一活塞14和第二活塞16向上移动时，单向轴承65处于啮合状态，第一活塞14将在筒体10内转动，则堵块67受到离心力的作用，吸孔66将检测区11和喉道62连通。连杆18向下移动时，转轴的转动方向相反，因此单向轴承65脱离，第一活塞14不会相对于筒体10转动。

筒体10的侧壁上设有可伸缩杆20，可伸缩杆20包括固定在筒体10侧壁上端的外杆21及与外杆21滑动连接的内杆22，且内杆22的外周套设有第二压簧，第二压簧的一端顶压在外杆21上，第二压簧的另一端顶压在内杆22上，内杆22的一端伸入筒体10，且该端设有向上方倾斜的楔面，内杆22的另一端位于筒体10外，从而可以拉动内杆22向外滑动。当第一活塞14向下移动时，第一活塞14将挤压内杆22上的楔面，使内杆22向外滑动，第一活塞14越过内杆22后，内杆22在第二压簧的作用下再次深入筒体10内，则可将第一活塞14定位，阻挡第一活塞14向上移动。

供水部包括水箱40和设于蓄水区13内的浮子开关80，浮子开关80可将水箱40和蓄水区13连通。当蓄水区13内的水位低于预设水位时，浮子开关80打开，从而水箱40可向蓄水区13内自动补水。检测部包括激光发射端31、激光接收端32和数据处理器，激光发射端31和激光接收端32与数据处理器电连接，且激光发射端31和激光接收端32相对设置并分别位于检测区11两侧。

本实施例粉尘浓度检测设备的具体工作过程为：

打开筒体10下方的盖体51，将待检测的含有粉尘的气体通入检测区11内，并通过盖体51使检测区11形成一个密闭空间。下压压杆19推动第二活塞16和第一活塞14下移，直至第一活塞14越过可伸缩杆20，则内杆22将对第一活塞14进行定位。下压压杆19过程中，检测区11的空间减小，真空区12的空间增大，从而使待检测气体被压缩，使得检测区11内粉尘的浓度升高；同时真空区12蓄能。完成对待检测气体的压缩后，激光发射端31向检测区11发射激光，激光经过粉尘时，粉尘的反射作用将使激光衰减，则另一侧的激光接受端32接收到的激光强度减弱，从而数据处理器根据激光衰减量可以计算出压缩后的粉尘浓度，并根据压缩比可计算出气体未压缩时的粉尘浓度。

粉尘浓度检测完成后，打开盖体51上的泄压阀52，释放检测区11内的压力，再旋下盖体51；然后向外拉动内杆22，使内杆22失去对第一活塞14的限位作用；在真空区12所储蓄的能量的作用下，第一活塞14和第二活塞16将迅速向上运动。第二活塞16向上运动时将对蓄水区13内的水产生压力，从而单向阀64打开，蓄水区13内的水将通过水流通道进入检测区11内。水流经过喉道62时流速加快，并从扩散段63呈喷射状喷向检测区11，将原检测气体中的粉尘排出检测区11。且当第一活塞14和第二活塞16向上移动时，单向轴承65处于啮合状态，第一活塞14将在筒体10内转动，则堵块67受到离心力的作用，吸孔66将检测区11和喉道62连通；且喉道62内的压强小，因此吸孔66将对检测区11的侧壁形成吸力，从而可以避免粉尘吸附在检测区11侧壁上。蓄水区13内的水位低于预设水位时，浮子开关80打开，从而水箱40可向蓄水区13内自动补水。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.粉尘浓度检测设备，其特征在于：包括压缩部和检测部，压缩部包括竖直设置的筒体和设于筒体内的第一活塞，第一活塞的上方设有固定在筒体侧壁上的隔板，隔板的上方设有第二活塞，第一活塞和第二活塞通过连杆连接，第一活塞通过单向轴承与连杆转动连接，第二活塞与连杆固定，连杆贯穿隔板，且连杆和隔板上设有相互配合的螺旋凸棱和螺旋凹槽；筒体的底部设有可拆卸的盖体，筒体的顶部封口，筒体由透明材料制成；第一活塞的下方为检测区，第一活塞与隔板之间为呈真空状态的真空区，第二活塞的上方为蓄水区；所述连杆内设有将蓄水区和检测区连通的水流通道，水流通道从上至下依次包括入口段、喉道和扩散段，所述喉道的横截面小于入口段和扩散段的横截面，所述扩散段内设有出口端与检测区连通的单向阀；所述第一活塞的边缘设有吸孔，吸孔的上端与喉道连通，吸孔下端朝向筒体的侧壁，第一活塞内设有可沿第一活塞径向滑动并封堵吸孔的堵块，堵块受到离心力时，吸孔将检测区和喉道连通；所述检测部包括激光发射端、激光接收端和数据处理器，激光发射端和激光接收端与数据处理器电连接，且激光发射端和激光接收端相对设置并分别位于检测区两侧。

2.根据权利要求1所述的粉尘浓度检测设备，其特征在于：所述筒体内设有可对第一活塞进行限位的可伸缩杆，可伸缩杆的一端与筒体侧壁连接，可伸缩杆的另一端设有向上方倾斜的楔面。

3.根据权利要求2所述的粉尘浓度检测设备，其特征在于：还包括供水部，供水部包括水箱和设于蓄水区内的浮子开关，浮子开关可将水箱和蓄水区连通。

4.根据权利要求3所述的粉尘浓度检测设备，其特征在于：所述喉道的外周设有旋转接头，吸孔通过旋转接头与喉道连通。

5.根据权利要求4所述的粉尘浓度检测设备，其特征在于：所述盖体上设有泄压阀。

6.根据权利要求5所述的粉尘浓度检测设备，其特征在于：所述真空区内设有两端分别与第一活塞和隔板固定的拉簧。

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