CN109357919B - 便携式宽量程大气采样仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式宽量程大气采样仪器，包括：采样管道及设置在采样管道上的主流量通道及旁路流量通道，采样管道的上端用于形成采样进气口，内部为中空结构，下端与离心风机连接，主流量通道及旁路流量通道均设于采样管道上，主流量通道包括贯穿采样管道两侧壁的节流孔，及密封地穿设于节流孔上的调节轴，沿长度方向排列有若干贯穿调节轴外壁的尺寸不同的通气槽，采样管道位于调节轴的上下侧的空间通过通气槽形成采样气流通道，旁路流量通道设于主流量通道的下侧并接入采样管道内，并在采样气流通道过小时对进入所述离心风机的风量进行补充。本发明是一种流量量程更宽的便携式大气采样仪器。
Description
技术领域
本发明涉及空气监测技术领域，，尤其涉及一种流量量程更宽的便携式高精度宽量程大气采样仪器。
背景技术
一般情况下，现有技术的环境空气采样器中，可调速离心风机的转速在运行中和气体流量是成正相关关系的，同时也和抽气负压成正相关关系。风机的转速越大，气体通过风机的流量就会越大；如果此时流量较小，但负压较大，则风机仍然需要运行在高转速状态。带动风机转动的电机驱动器，存在一个最小启动转速，启动转速对应风机的最小流量，低于此最小流量时风机无法启动。当采样流量为小流量时，风机工作在启动电压附近，转速波动大或无转速，在有恒流量反馈控制电路时会引起运行不稳定或时停时转，风机的流量脉动性也越明显，引起流量控制和测量的稳定性降低。
通常便携式环境空气采样器是以离心风机作为动力源，电机与风机是通过轴连接的，电机安装于风管当中，电机散热靠空气在风机中的流动来带走热量。在高负载（或高负压）的情况下电机输出功率较高，会产生大量的热，在此情况下采样小流量时，由于风机中流过的风量较小而导致电机产生的热量不能及时被带走，会出现电机局部温度过高而触发热保护或电机过热损坏的现象。
通常便携式环境空气采样器是以节流装置作为节流阻力件，节流阻力件输出的差压信号经过开方之后才与流量成正比关系，使得流量测量的量程比远远小于差压测量的量程比。当气体流入段节流孔径不变时，在差压流量计的有效量程范围内测量的气体流量范围十分受限。
因此，亟需一种动力风量范围更大（最大流量不变的情况下最小流量可以更小），可测气体流量量程更宽的便携式大气采样仪器。
发明内容
本发明的目的是提供一种流量量程更宽的便携式大气采样仪器。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：提供一种便携式宽量程大气采样仪器，包括：竖向设置的采样管道及设置在所述采样管道上的主流量通道及旁路流量通道，所述采样管道的上端用于形成采样进气口，内部为中空结构，下端与离心风机连接，所述主流量通道及旁路流量通道均设于所述采样管道上，所述主流量通道包括：横向贯穿所述采样管道两侧壁的节流孔，及密封地穿设于所述节流孔上的调节轴，所述调节轴设有沿长度方向排列的若干贯穿所述调节轴两侧壁的尺寸不同的通气槽，所述采样管道位于所述调节轴的上下侧的空间通过所述通气槽形成采样气流通道，所述旁路流量通道设于所述主流量通道的下侧并接入所述采样管道内，并在所述采样气流通道过小时对进入所述离心风机的风量进行补充。
所述旁路流量通道与主流量通道通过橡胶管连接，所述旁路流量通道的气体流入段设置电磁球阀控制所述旁路流量通道的开闭状态。
所述调节轴的上下侧设有取压管，所述取压管上设有差压传感器。
还包括步进电机，所述步进电机与所述调节轴连接，可通过控制所述步进电机选择尺寸不同的所述通气槽用于形成所述采样气流通道。
所述主流量通道和旁路流量通道是设置在一个独立的与所述采样管道相连接的气体采样部件上，所述气体采样部件为所述采样管道的一部分，且所述采样部件的下端与所述离心风机连接。
所述气体采样部件设有用于容纳所述调节轴的调节轴套，所述节流孔为设置在所述调节轴套内，所述调节轴在所述调节轴套内的所述节流孔内进行活动。
与现有技术相比，由于在本发明便携式高精度宽量程大气采样仪器中：
1.当设备设定的采样流量低于风机的最小流量时，旁路流量通道的电磁球阀开通，此时旁路流量通道处于开启状态。使电机带动离心风机运行在稳定转动的工作点，有效利用旁路流量补偿的方式来克服小流量无法测量或恒流量反馈控制稳定性差的问题。
2.可利用旁路流量补偿的方式使风机避开在小风量区运行，避免风机在启动点出现时停时转，转速波动大或无转速的现象。让风机运行在稳定转动的工作点，以确保流量稳定并降低风机由于不稳定转动而引起的噪音。
3.在高负载小流量的工况下，利用旁路流量补偿的方式来增加风机的流量，从而增大风管中的风量，快速带走电机在大功率下产生的热量，以此达到保护电机的目的。
4.当采样流量较大时，旁路流量通道的电磁球阀关闭，此时旁路流量通道处于关闭状态。在此状态下，风机运行在预期的工况点下的气体流量可全部从主流量通道中采取。
5.在主流量通道中，调节节流孔的大小可扩大流量计的量程范围。步进电机带动调节轴运动，调整通气槽对准主流量通道，选择不同大小的通气槽可对应不同的所述采样气流通道，通气槽的具体尺寸和可测流量范围根据实流标定来确定。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1所示为本发明便携式宽量程大气采样仪器的一个实施例的示意图。
图 2 所示为如图1 所示的便携式宽量程大气采样仪器的主流量通道和旁路流量通道的示意图。
图 3所示为如图1所示的便携式宽量程大气采样仪器的节流轴的示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，如图1、2、3 所示，本发明实施例提供的便携式宽量程大气采样仪器100，包括：竖向设置的采样管道1及设置在所述采样管道1上的主流量通道2及旁路流量通道3，所述采样管道1的上端用于形成采样进气口，内部为中空结构，下端与离心风机4 连接，所述主流量通道2 及旁路流量通道3 均设于所述采样管道1 上，所述主流量通道2 包括：横向贯穿所述采样管道1 两侧壁的节流孔5，及密封地穿设于所述节流孔5上的调节轴6，所述调节轴6设有沿长度方向排列的三个贯穿所述调节轴6外壁的尺寸不同的通气槽7，所述采样管道1位于所述调节轴6的上下侧的空间通过所述通气槽7形成采样气流通道，所述旁路流量通道3设于所述主流量通道2 的下侧并接入所述采样管道1 内，并在所述采样气流通道过小时对进入所述离心风机4 风量时进行补充。需要说明的是，由于离心风机在启动电压下有一个启动转速，启动转速对应离心风机的最小风量，低于此最小风量的量程范围无法测量。当采小流量时，离心风机工作在启动电压附近，此时有一个启动风量，而采小流量时，由于这个小流量可能小于离心风机的启动风量，此时离心风机的工作阻力偏大进而电流波动大，会引起运行不稳定和噪声，离心风机的流量脉动性也越明显，引起测量精度降低，同时也大大缩短了离心风机的工作寿命，因此需要对通过离心风机的风量进行补充，因此启动所述旁路流量通道3。
一个实施例中，所述旁路流量通道3 与主流量通道通2 过橡胶管连接，所述旁路流量通道3 的气体流入段设置电磁球阀8 控制所述旁路流量通道3 的开闭状态。
如图2 所示的实施例中，所述主流量通道2 和旁路流量通道3 是设置在一个独立的与所述采样管道1相连接的气体采样部件12上，实际上其是所述采样管道1的一部分，且所述采样部件12的下端与所述离心风机4连接。所述气体采样部件12设有用于容纳所述调节轴6的调节轴套13，所述节流孔5是设置在所述调节轴套内，所述调节轴6在所述调节轴套13内的所述节流孔5内进行活动。
需要说明的是，所述调节轴6的插入所述节流孔5内时，从所述采样管道1的上端形成的采样进气口进来的采样气体只能从所述调节轴6 上设置的所述通气槽7 通过，并形成采样气流通道，因此所述采样气流通道的大小完全取决于所述通气槽7 的大小。当需要小流量采样时，通过旋转所述调节轴，找到对应尺寸的即比较小的所述通气槽7 形成所述采样气流通道，使得小流量下差压计两端差压提高，原差压传感器仍然可以在量程范围内工作。如果此时的所述采样气流通道过小时，即小于离心风机在启动电压下的启动转速，启动转速对应离心风机的最小风量，需要引入所述旁路流量通道3 进行工作，所述旁路流量通道3 的气体流入段设置电磁球阀8 控制所述旁路流量通道3 处于开启状态，使得进入离心风机的风量，不小于离心风机在启动转速下对应的最小风量。
一个实施例中，如图1所示，所述调节轴6的上下侧设有取压管9，所述取压管9上设有差压传感器10。
一个实施例中，如图1所示，还包括步进电机11，所述步进电机11 与所述调节轴6连接，可通过控制所述步进电机11选择尺寸不同的所述通气槽7用于形成所述采样气流通道。只需控制所述步进电机11 对所述调节轴6进行转动。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种便携式宽量程大气采样仪器，其特征在于，包括：竖向设置的采样管道及设置在所述采样管道上的主流量通道及旁路流量通道，所述采样管道的上端用于形成采样进气口，内部为中空结构，下端与离心风机连接，所述主流量通道及旁路流量通道均设于所述采样管道上，所述主流量通道包括：横向贯穿所述采样管道两侧壁的节流孔，及密封地穿设于所述节流孔上的调节轴，所述调节轴设有沿长度方向排列的若干贯穿所述调节轴两侧壁的尺寸不同的通气槽，所述采样管道位于所述调节轴的上下侧的空间通过所述通气槽形成采样气流通道， 所述旁路流量通道设于所述主流量通道的下侧并接入所述采样管道内，并在所述采样气流通道过小时对进入所述离心风机的风量进行补充。
2.如权利要求1所述的便携式宽量程大气采样仪器，其特征在于，所述旁路流量通道与主流量通道通过橡胶管连接，所述旁路流量通道的气体流入段设置电磁球阀控制所述旁路流量通道的开闭状态。
3.如权利要求1所述的便携式宽量程大气采样仪器，其特征在于，所述调节轴的上下侧设有取压管，所述取压管上设有差压传感器。
4.如权利要求1所述的便携式宽量程大气采样仪器，其特征在于，还包括步进电机，所述步进电机与所述调节轴连接，可通过控制所述步进电机选择尺寸不同的所述通气槽用于形成所述采样气流通道。
5.如权利要求1所述的便携式宽量程大气采样仪器，其特征在于，所述主流量通道和旁路流量通道是设置在一个独立的与所述采样管道相连接的气体采样部件上，所述气体采样部件为所述采样管道的一部分，且所述采样部件的下端与所述离心风机连接。
6.如权利要求5所述的便携式宽量程大气采样仪器，其特征在于，所述气体采样部件设有用于容纳所述调节轴的调节轴套，所述节流孔为设置在所述调节轴套内，所述调节轴在所述调节轴套内的所述节流孔内进行活动。
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