CN108954923B

CN108954923B - 一种空调换热器加速积尘测试用的精确供粉装置

Info

Publication number: CN108954923B
Application number: CN201811156925.XA
Authority: CN
Inventors: 丁国良; 胡尊涛; 詹飞龙; 庄大伟
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2018-09-30
Filing date: 2018-09-30
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2038-09-30
Also published as: CN108954923A

Abstract

本发明公开了一种空调换热器加速积尘测试用的精确供粉装置，涉及空调换热器粉尘测试领域，包括粉尘盛装容器、混合叶轮片、旋转电机、微型圆柱直筒、片状开关阀门、粉尘输送管、步进电机、气流导管、气阀、气泵、粉尘浓度仪、可编程控制器及积尘室。本发明利用旋转电机和混合叶轮片防止粉尘粘连粉尘盛装容器壁面，通过吹粉模块将微型圆柱直筒的粉尘完全输送至积尘室；并基于反馈控制，当积尘室粉尘浓度降低到指定阈值时，利用特定容积的微型圆柱直筒定量投放粉尘，从而保证积尘室内维持一种粉尘浓度较高且稳定不变的含尘环境。本发明标准简单可靠，可操作性强，特别适用于易粘连粉尘的微量精确供粉场合。

Description

一种空调换热器加速积尘测试用的精确供粉装置

技术领域

本发明涉及空调换热器粉尘测试领域，尤其涉及一种空调换热器加速积尘测试用的精确供粉装置。

背景技术

由于空调器在长期使用过程中会因换热器表面积尘而导致性能衰减，因此对于空调器性能的测试，除了需要根据国家标准对新空调出厂时的性能进行测试外，还需要对空调器的长期运行性能进行测试。而为了能够快速地对空调器的长期运行性能进行测试，关键是针对空调换热器进行加速模拟自然积尘。

针对空调换热器加速模拟自然积尘过程的关键是，营造一个粉尘浓度千倍于自然环境浓度且稳定不变的人工积尘室环境，让换热器在该积尘室环境中通过数小时的运行，来模拟使用若干年后自然积尘的效果。由于在加速积尘过程中，换热器表面会不断沉积灰尘，积尘室内的粉尘浓度不断下降，所以要求能够根据积尘室内的粉尘浓度变化而自动补充粉尘。然而由于换热器表面积尘量很微小，所以要求补充的粉尘量也要非常小。因此在测试期间为了维持积尘室内稳定的粉尘浓度以保证测试结果的一致性，就需要开发一种能够根据粉尘浓度变化而实现微量粉尘自动精确供应的装置。

而为了能够实现微量粉尘的定量供应要求，中国质量认证中心发布的CQC9202-2012《空调器长效节能评价技术要求》中提出了撒粉-鼓风的喷粉装置，其工作原理是在喇叭形风道入风侧加一个供尘口，人工通过供尘口将少量的定量粉尘撒进风道内，粉尘随风道气流飞散到指定空间。然而因加速模拟自然积尘的整个过程长达数小时，依靠这种方式将需人工加粉上百次，从而也难以在实际操作中得到广泛应用。

中国专利文献号CN106185278A，公开(公告)日2016.12.07，公开了一种煤粉定量给料装置。该装置通过液压传动，使料仓沿平板上的导轨运动至平板上开口位置，煤粉因重力填充进接料装置空腔内。该装置同样利用重力将空腔里的煤粉卸载出去。但粉尘在填满空腔后易于粘连容器壁面，仅依靠重力无法将粘连在壁面的粉尘完全输送出去，所以该装置无法达到精确供应微量粉尘的要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种能够简单可靠地使得粉尘能够被完全推送出去，不粘连在容器表面，从而达到精确控制粉尘浓度的要求，同时避免人工加粉，节省人力投入的空调换热器加速积尘测试用的精确供粉装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何设计一种空调换热器加速积尘测试用的精确供粉装置，能够简单可靠地使得粉尘能够被完全推送出去，不粘连在容器表面，从而达到精确控制粉尘浓度的要求，同时避免人工加粉，节省人力投入和提高测试效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种空调换热器加速积尘测试用的精确供粉装置，包括粉尘盛装容器、混合叶轮片、旋转电机、微型圆柱直筒、片状开关阀门、吹粉模块、粉尘输送管、步进电机、可编程控制器及积尘室；所述旋转电机转轴与所述混合叶轮片固定联接，安装在所述粉尘盛装容器中；所述片状开关阀门紧贴所述粉尘盛装容器下部，包括上端圆板阀门和下端圆板阀门；所述微型圆柱直筒为两端无盖的圆柱直筒，且所述微型圆柱直筒的上端与下端分别紧贴所述上端圆板阀门的下表面侧与所述下端圆板阀门的上表面侧；所述粉尘输送管上端紧贴所述下端圆板阀门，下端连接所述积尘室；所述吹粉模块与所述微型圆柱直筒相连，将所述微型圆柱直筒的粉尘，经过所述粉尘输送管，吹往所述粉尘室；所述可编程控制器被配置为根据所述积尘室的粉尘浓度，对所述步进电机发出加尘信号和卸尘信号；所述步进电机被配置为驱动所述片状开关阀门。

进一步地，所述粉尘盛装容器是上端无盖、底部有圆形开孔的金属圆筒，所述粉尘盛装容器的底部圆形开孔与所述微型圆柱直筒同轴同径。

进一步地，所述上端圆板阀门和所述下端圆板阀门各有一个圆形孔，且所述下端圆板阀门的圆孔位置，为所述上端圆板阀门的圆孔顺时针旋转180度的位置重合；所述上端圆板阀门和所述下端圆板阀门的圆孔，均与所述微型圆柱直筒同径，并能够通过顺时针或逆时针旋转，与所述微型圆柱直筒同轴。

进一步地，所述可编程控制器发出卸尘信号时，所述积尘室需要补充的粉尘量，为充满所述微型圆柱直筒所需的粉尘量。

进一步地，所述混合叶轮片材质为塑料、不锈钢或铝合金的一种。

进一步地，所述上端圆板阀门和下端圆板阀门材质为钢板或铝板，厚度为1-5mm。

进一步地，所述旋转电机为固定转速电机或可变转速电机。

进一步地，所述吹粉模块包括气流导管、气阀和气泵，所述气流导管一端与所述微型圆柱直筒侧面相通，一端连接到所述气泵；所述可编程控制器，通过所述气阀控制所述气流导管的通断。

进一步地，所述粉尘输送管和所述积尘室之间设置密封圈。

进一步地，所述旋转电机控制电压为交流110V或220V，所述步进电机控制电压为12V。

和现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)、通过吹粉模块的高速气流和粉尘本身的重力，可以将所述微型直柱圆筒的粉尘完全送出，克服了现有技术在填满空腔后粘连容器壁面缺陷；

(2)、所述微型圆柱直筒充满时的粉尘量，设计为所述积尘室粉尘降低到阈值后的补充量，保证积尘室内粉尘浓度基本不变，标准简单可靠、可操作性强；

(3)、通过所述可编程控制器，控制所述步进电机，带动与所述微型圆柱直筒相连所述开关阀门转动，实现加尘与卸尘，结构简单实用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的一种空调换热器加速积尘测试用的精确供粉装置示意图；

图2是本发明的另一个较佳实施例的一种空调换热器加速积尘测试用精确供粉装置主体局部拆解图；

图3是本发明的另一个较佳实施例的一种空调换热器加速积尘测试用精确供粉装置精确供粉装置的加尘过程示意图；

图4是本发明的另一个较佳实施例的一种空调换热器加速积尘测试用精确供粉装置精确供粉装置的卸尘过程示意图。

其中，1-旋转电机，2-粉尘盛装容器，3-混合叶轮片，4-微型圆柱直筒，5-粉尘输送管，6-片状开关阀门，6a-上端圆板阀门，6b-下端圆板阀门，7-步进电机，8-气流导管，9-气阀，10-气泵，11-粉尘浓度仪，12-可编程控制器，13-积尘室。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例一

图1所示是本发明的一个较佳实施例的一种空调换热器加速积尘测试用精确供粉装置示意图，包括旋转电机1、粉尘盛装容器2、混合叶轮片3、微型圆柱直筒4、粉尘输送管5、片状开关阀门6、步进电机7、吹粉模块、可编程控制器12和积尘室13；旋转电机1的转轴与混合叶轮片3相连；粉尘盛装容器2是上端无盖、底部开孔的金属圆筒，混合叶轮片3与旋转电机1安装在粉尘盛装容器2中；片状开关阀门6紧贴粉尘盛装容器2的下部，包括上端圆板阀门6a和下端圆板阀门6b；微型圆柱直筒4为两端无盖的圆柱直筒，且所述微型圆柱直筒4的上端与下端分别紧贴所述上端圆板阀门6a的下表面侧与所述下端圆板阀门6b的上表面侧；所述粉尘输送管5上端紧贴所述下端圆板阀门6b，下端连接所述积尘室13；所述吹粉模块与所述微型圆柱直筒4相连，将所述微型圆柱直筒4内的粉尘，经过所述粉尘输送管5，吹往所述粉尘室13；所述可编程控制器12被配置为根据所述积尘室13的粉尘浓度，对所述步进电机7发出加尘信号和卸尘信号；所述步进电机7被配置为驱动所述片状开关阀门6。

本实施例中，为更好地克服粉尘下落过程中粘连粉尘容器，优选地，吹粉模块由气流导管8、气阀9和气泵10组成；所述气流导管8一端与所述微型圆柱直筒4的侧面相通，一端连接到所述气泵10；所述可编程控制器12，通过所述气阀9控制所述气流导管8的通断；气阀9打开时，气泵10中的高压气体通过气流导管8进入到微型圆柱直筒4，将微型圆柱直筒4内的粉尘无残留地通过粉尘输送管5推送到积尘室13内。

此外，为防止粉尘粘连在混合叶轮片3上，优选地，混合叶轮片3的材质选择为塑料、不锈钢或铝合金中的一种；上端圆板阀门6a和下端圆板阀门6b材质为钢板或铝板，厚度为1-5mm。

为更好地量化积尘室13中的粉尘浓度，以便可编程控制器12更好地控制粉尘补充，本实施例还在积尘室13中设置了粉尘浓度仪11检测粉尘浓度。可编程控制器12输入端与位于积尘室13内的粉尘浓度仪11相连，输出端与所述步进电机7和所述气泵10相连，组成控制回路。

实施例二

图2所示是本发明的另一个较佳实施例的一种空调换热器加速积尘测试用精确供粉装置的局部拆解图。本实施例中，所述的片状开关阀门6是由上下两个外径一致的上端圆板阀门6a和下端圆板阀门6b。

为改善粉尘盛装容器2、微型圆柱直筒4和片状开关阀门6的粉尘流动效率，优选地，微型圆柱直筒4为两端无盖的圆柱直筒，粉尘盛装容器2底部的圆形开孔位置与微型圆柱直筒4同轴同径；所述上端圆板阀门6a和所述下端圆板阀门6b各有一个圆形孔，且所述下端圆板阀门6b的圆孔位置，为所述上端圆板阀门6a的圆孔顺时针旋转180度的位置重合；所述上端圆板阀门6a和所述下端圆板阀门6b的圆孔，与所述微型圆柱直筒4同径，并通过顺时针或逆时针旋转，与所述微型圆柱直筒4同轴。

本实施例中，上端圆板阀门6a处于粉尘盛装容器2与微型圆柱直筒4之间，并在粉尘从粉尘盛装容器2输送至微型圆柱直筒4的过程中起到开闭阀门的作用，实现粉尘填充；下端圆板阀门6b处于微型圆柱直筒4与粉尘输送管5之间，并在粉尘从微型圆柱直筒4输送至积尘室13的过程中起到开闭阀门的作用，实现粉尘卸载。为提高积尘室13的密封性能，优选地，粉尘输送管5和积尘室13之间设置密封圈。

此外，为更好地优化粉尘搅拌体验，以及方便旋转电机1和步进电机7的控制，优选地，旋转电机1的控制电压为交流110V或220V，步进电机7的控制电压为12V；旋转电机1为固定转速电机或可变转速电机。

本实施例中，当粉尘浓度仪11监测到积尘室13内的粉尘浓度低于阈值需要补充粉尘时，触发可编程控制器12发送信号给步进电机7和气流导管8上的气阀9，开始卸尘。步进电机7驱动片状开关阀门6转动，使上端圆板阀门6a关闭且下端圆板阀门6b打开。由于空调换热器积尘测试对微量粉尘浓度精度要求较高，传统的的人工定量供应或控制投入较大，为使投粉过程标准简单可靠、可操作性强，优选地，通过优化微型圆柱直筒4的尺寸，使得微型圆柱直筒4的充满后的粉尘量，刚好为积尘室13提高粉尘浓度需要补充的粉尘量。

实施例三

图3和图4分别为本发明的另一个较佳实施例的加尘过程示意图和卸尘过程示意图。为具体说明本发明相应装置的设备参数基于特定工况的参数设计过程，本实施例给出了一种典型的工况及匹配参数：

本实施例中，积尘室13容积设计为10立方米，粉尘浓度设置为120mg/m³。从工程实际角度出发，设定粉尘浓度变化范围的下限是100mg/m³、上限是140mg/m³。通过算式10(m³)×(140-100)(mg/m³)＝0.4(g)可知，单次可添加的最大粉尘量是0.4g。

因此，将微型圆柱直筒4的尺寸规格设计为内径10mm、外径14mm、高度4mm，使得微型圆柱直筒4内填充满粉尘时的填充粉尘质量恰好为0.4g，从而达到每次精确供尘的效果。

本实施例的粉尘投放，具体包括以下两个过程：

(1)加尘过程

如图3所示，将干燥好的粉尘装入粉尘盛装容器2。让旋转电机1保持为某一固定的转速如20r/min。旋转电机1工作带动其连接的混合叶轮片3旋转，保证粉尘盛装容器2内的粉尘混合均匀且不结块，实现粉尘盛装容器2内部粉尘的均匀疏松状态，并保证粉尘能够顺利从漏尘口下落。

可编程控制器12发出加尘信号，片状开关阀门6的上端圆板阀门6a打开，下端圆板阀门6b关闭。从漏尘口下落的粉尘首先经过处于打开状态的上端圆板阀门6a，然后慢慢落入微型圆柱直筒4，直至装满微型圆柱直筒4。接下来一直保持此状态，等待卸尘信号。

(2)卸尘状态

如图4所示，位于积尘室13的粉尘浓度仪11检测到粉尘浓度低于设定阈值时，触发可编程控制器12输出卸尘信号给步进电机7；步进电机7控制紧贴微型圆柱直筒4的片状开关阀门6转动180°。片状开关阀门6由上开下闭状态转换到上闭下开状态：上端圆板阀门6a闭合，阻止粉尘下落；下端圆板阀门6b打开，微型圆柱直筒4中的0.4g粉尘落到粉尘输送管5。同时，可编程控制器12打开气阀9，高压气流经过气流导管8传输到微型圆柱直筒4，微型圆柱直筒4内的粉尘无残留地通过粉尘输送管5推送到积尘室13内。

本实施例采用反馈控制对粉尘浓度进行调节，并利用特定容积的微型圆柱直筒进行分配粉尘，在尽可能降低设计成本的前提下，保证积尘室内形成粉尘浓度稳定可调的含尘大气环境，从而加速了空调换热器的积尘测试。经多次试验统计，按照每次供应0.4g粉尘，能够保证积尘室内的粉尘浓度达到稳定均匀。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种空调换热器加速积尘测试用的精确供粉装置，其特征在于，包括粉尘盛装容器、混合叶轮片、旋转电机、微型圆柱直筒、片状开关阀门、吹粉模块、粉尘输送管、步进电机、可编程控制器及积尘室；所述旋转电机转轴与所述混合叶轮片固定联接，安装在所述粉尘盛装容器中；所述片状开关阀门紧贴所述粉尘盛装容器下部，包括上端圆板阀门和下端圆板阀门；所述微型圆柱直筒为两端无盖的圆柱直筒，且所述微型圆柱直筒的上端与下端分别紧贴所述上端圆板阀门的下表面侧与所述下端圆板阀门的上表面侧；所述粉尘输送管上端紧贴所述下端圆板阀门，下端连接所述积尘室；所述吹粉模块与所述微型圆柱直筒相连，将所述微型圆柱直筒的粉尘，经过所述粉尘输送管，吹往所述积尘室；所述可编程控制器被配置为根据所述积尘室的粉尘浓度，对所述步进电机发出加尘信号和卸尘信号；所述步进电机被配置为驱动所述片状开关阀门。

2.如权利要求1所述的精确供粉装置，其特征在于，所述粉尘盛装容器是上端无盖、底部有圆形开孔的金属圆筒，所述粉尘盛装容器的底部圆形开孔与所述微型圆柱直筒同轴同径。

3.如权利要求2所述的精确供粉装置，其特征在于，所述上端圆板阀门和所述下端圆板阀门各有一个圆形孔，且所述下端圆板阀门的圆孔位置，为所述上端圆板阀门的圆孔顺时针旋转180度的位置重合；所述上端圆板阀门和所述下端圆板阀门的圆孔，均与所述微型圆柱直筒同径，并能够通过顺时针或逆时针旋转，与所述微型圆柱直筒同轴。

4.如权利要求1所述的精确供粉装置，其特征在于，所述可编程控制器发出卸尘信号时，所述积尘室需要补充的粉尘量，为充满所述微型圆柱直筒所需的粉尘量。

5.如权利要求1所述的精确供粉装置，其特征在于，所述混合叶轮片材质为塑料、不锈钢或铝合金中的一种。

6.如权利要求1所述的精确供粉装置，其特征在于，所述上端圆板阀门和下端圆板阀门材质为钢板或铝板，厚度为1-5mm。

7.如权利要求1所述的精确供粉装置，其特征在于，所述旋转电机为固定转速电机或可变转速电机。

8.如权利要求1所述的精确供粉装置，其特征在于，所述吹粉模块包括气流导管、气阀和气泵，所述气流导管一端与所述微型圆柱直筒侧面相通，一端连接到所述气泵；所述可编程控制器，通过所述气阀控制所述气流导管的通断。

9.如权利要求1所述的精确供粉装置，其特征在于，所述粉尘输送管和所述积尘室之间设置密封圈。

10.如权利要求1所述的精确供粉装置，其特征在于，所述旋转电机控制电压为交流110V或220V，所述步进电机控制电压为12V。