CN111289310A - 一种汽车零部件voc自动采样装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车零部件VOC自动采样装置与方法。所述装置包括控制器、多路采样通道和清洗单元；每路采样通道包括与控制器电连接并通过导气管依次连接的恒流采样泵、采样气压传感器、采样电磁阀，以及与采样电磁阀相连、且连接位于零部件采样舱内的采样袋的采样口；恒流采样泵上设有VOC吸管；清洗单元通过导气管连接采样口。本发明实现了汽车零部件VOC的自动采样，解决了现有人工采样存在的费时费力以及采样时间、气体压力和流量等难以精确控制等问题；本发明通过设置清洗单元，能够实现采样袋的自动清洗，除掉采样袋内残留的VOC，有利于提高VOC检测精度。

Description

一种汽车零部件VOC自动采样装置与方法

技术领域

本发明属于汽车车内空气质量监测领域，具体涉及一种汽车零部件VOC(volatileorganic compounds，挥发性有机化合物)自动采样装置与方法。

背景技术

随着对汽车车内空气污染的研究，人们对汽车车内空气质量越来越重视。来自汽车内饰零部件及材料的VOC是影响车内空气质量的主要原因。目前，国内外主机厂、试验室对于汽车零部件VOC的监测采用的是袋子法来进行试验。此方法对采集的泵流量、采集时间、采样体积等都有精确的要求，如果达不到要求就会直接影响到最终检测结果的准确性。而目前这种方法采集的过程都是人工手动操作，不仅试验效率低，更主要的是难以做到精确定量及实时监控，也容易出现人为的操作误差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种汽车零部件VOC自动采样装置与方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种汽车零部件VOC自动采样装置，包括控制器、多路采样通道和清洗单元。每路采样通道包括与控制器电连接并通过导气管依次连接的恒流采样泵、采样气压传感器、采样电磁阀，以及与采样电磁阀相连、且连接位于零部件采样舱内的采样袋的采样口。恒流采样泵上设有VOC吸管。清洗单元通过导气管连接采样口，用于清除采样袋内残留的VOC。

本发明还提供一种应用所述装置进行汽车零部件VOC自动采样的方法，包括以下步骤：

步骤1，控制器加电运行初始化程序，抽真空电磁阀、清洗电磁阀、充氮气电磁阀和气体流量开关均处于断开状态。

步骤2，初始化程序结束后进入清洗采样袋程序。

步骤2.1，开启真空发生器、抽真空电磁阀和清洗电磁阀，如果在设定的时间内，由抽真空气压传感器测得的气压值小于设定的阈值，即采样袋内达到试验要求的真空状态，关闭抽真空电磁阀，并转下一步；否则，发出报警信号提示进行检修，直到正常转下一步。

步骤2.2，开启充氮气电磁阀和气体流量开关，当由气体流量开关测得的氮气流量达到设定的阈值时，即采样袋内充满氮气时，关闭充氮气电磁阀和气体流量开关。

步骤2.3，重复执行步骤2.1和步骤2.2，直到达到设定的清洗次数，最后一次采样袋处于真空状态。

步骤3，在零部件采样舱内设置好采样袋，并在恒流采样泵上安装好VOC吸管；按照步骤2所述方法向采样袋内充入一定量的氮气；设定每个恒流采样泵的开启延迟时间。

步骤4，恒流采样泵的开启延迟时间到达后，开启恒流采样泵；当采样气压传感器测得的压力值下降到设定的阈值时，开启采样电磁阀并开始计时。达到设定的采样时间后，关闭恒流采样泵和采样电磁阀。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提出的一种汽车零部件VOC自动采样装置，通过设置控制器和多路采样通道，实现了汽车零部件VOC的自动采样，解决了现有人工采样存在的费时费力以及采样时间、气体压力和流量等难以精确控制等问题；本发明通过设置清洗单元，能够实现采样袋的自动清洗，除掉采样袋内残留的VOC，有利于提高VOC检测精度。

附图说明

图1为本发明实施例一种汽车零部件VOC自动采样装置的结构示意图。

图中：1-控制器，2-恒流采样泵，3-采样气压传感器，4-采样电磁阀，5-采样口，6-清洗单元，60-清洗电磁阀，61-抽真空电磁阀，62-抽真空气压传感器，63-真空发生器，64-充氮气电磁阀，65-气体流量开关，66-氮气源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例一种汽车零部件VOC自动采样装置的结构图如图1所示，包括控制器1、多路采样通道和清洗单元6。每路采样通道包括与控制器1电连接并通过导气管依次连接的恒流采样泵2、采样气压传感器3、采样电磁阀4，以及与采样电磁阀4相连的连接采样袋的采样口5。恒流采样泵2上设有VOC吸管。清洗单元6通过导气管连接采样口5，用于清除采样袋内残留的VOC。

在本实施例中，所述装置主要由控制器1、多路采样通道和清洗单元6组成。控制器1主要用于数据处理和电气控制，在其控制下实现采样袋的清洗和汽车零部件VOC的自动采样。控制器1可采用微处理器或PLC可编程控制器。各路采样通道的结构相同，均主要由导气管依次连接的恒流采样泵2、采样气压传感器3、采样电磁阀4和与采样袋连接的采样口5组成。采样袋装入零部件后用封条密封。为了不影响VOC测量精度，采样袋须采用不包含VOC的材质，如聚四氟乙烯。恒流采样泵2用于将采样袋内的气体抽出来，恒流采样泵2上设有VOC吸管，用于吸附气体中包含的VOC。恒流采样泵2能够实现恒流采样，即抽出来的气体流量(单位时间流过的气体体积)恒定，而且在控制器1作用下可以设定不同的流量。因此，只要知道采样时间就可以计算气体体积，再通过检测VOC吸管上吸附的VOC质量，从而可得到采样气体的VOC浓度，单位一般为毫克/立方米。采样气压传感器3用于测量采样气体压力，可以实时测量采样气体的压力。采样电磁阀4用于在控制器1作用下打开或关闭采样通道。清洗单元6与采样口5相连，用于清除采样袋内残留的VOC，以提高测量精度。

优选地，恒流采样泵2可选用Gilibrator3型采样泵，采样气压传感器3可选用Pse533-R06-C2L型传感器，采样电磁阀4可选用VX214FA型两通直通式真空电磁阀。

本实施例通过设置控制器1和多路采样通道，实现了汽车零部件VOC的自动采样，解决了现有人工采样存在的费时费力以及采样时间、气体压力和流量等难以精确控制等问题；本实施例通过设置清洗单元6，能够实现采样袋的自动清洗，除掉采样袋内残留的VOC，有利于提高VOC检测精度。

作为一种可选实施例，所述清洗单元6包括通过导气管依次连接的真空发生器63、抽真空电磁阀61、抽真空气压传感器62和与采样电磁阀4数量相同的清洗电磁阀60，清洗电磁阀60的一端通过导气管连通并与抽真空气压传感器62相连，清洗电磁阀60另一端分别与采样口5相连；还包括通过导气管依次连接的氮气源66、气体流量开关65和充氮气电磁阀64，充氮气电磁阀64的另一端与清洗电磁阀60连通的一端相连。真空发生器63、抽真空电磁阀61、充氮气电磁阀64、清洗电磁阀60、抽真空气压传感器62和气体流量开关65均与控制器1电连接。

本实施例给出了清洗单元6的一种具体实现方案。清洗单元6的清洗原理是反复抽真空、充入氮气，利用氮气的吸脱附特性置换(清洗)采样袋内残留的VOC。清洗单元6包括两部分，一部分用于采样袋抽真空，另一部分用于向采样袋充氮气。抽真空部分具体由依次连接的真空发生器63、抽真空电磁阀61、抽真空气压传感器62和与采样电磁阀4数量相同的清洗电磁阀60组成，清洗电磁阀60的一端通过导气管连通并与抽真空气压传感器62相连，清洗电磁阀60另一端分别与采样口5相连。抽真空电磁阀61和清洗电磁阀60均用于抽真空通路的通断控制，清洗电磁阀60用于每个通道的控制，抽真空电磁阀61相当于抽真空时的总开关。抽真空气压传感器62用于测量气压，控制器1通过所述气压值与设定的阈值进行比较，判断采样袋内是否达到要求的真空度。抽真空时采样袋内气体流动的路径为：采样袋—清洗电磁阀60—抽真空气压传感器62—抽真空电磁阀61—真空发生器63。有的真空发生器63需要压缩空气才能启动，在其进气口要连接压缩空气。优选地，真空发生器63可选用ZZK204-A1L-B型集装式真空发生器63。充氮气部分除了清洗电磁阀60(抽真空和充氮气共用)外，还包括依次连接的氮气源66、气体流量开关65和充氮气电磁阀64，充氮气电磁阀64的另一端与清洗电磁阀60连通的一端相连。清洗电磁阀60和充氮气电磁阀64用于充氮气通路的通断控制，清洗电磁阀60用于每个通道的控制，充氮气电磁阀64相当于充氮气时的总开关。气体流量开关65用于测量充入氮气的体积，控制器1通过比较所述体积与设定的阈值进行比较，判断是否达到清洗要求的氮气量。充氮气时氮气流经的路径为：氮气源66—气体流量开关65—充氮气电磁阀64—清洗电磁阀60—采样袋。

作为一种可选实施例，所述采样通道的数量为3。

本实施例给出了3个采样通道的一种实施方式，如图1所示。本实施例只是一种较佳的实施方式，并不排斥其它采样通道数量的实施方式。

作为一种可选实施例，所述导气管为聚四氟乙烯管。

本实施例给出了导气管的一种实施方式，即导气管采用聚四氟乙烯管。聚四氟乙烯管的特点是不包含VOC，导气管采用聚四氟乙烯管不影响VOC浓度的测量精度。本实施例只是一种较佳的实施方式，并不排斥其它不包含VOC的实施方式。

作为一种可选实施例，所述VOC吸管包括：用于吸附醛酮类物质的一根DNPH管(醛酮捕集管)，用于吸附苯类物质的两根TENAX管(苯系物捕集管)。

本实施例给出了VOC吸管一种实施方式，VOC吸管采用一根DNPH管，用于吸附醛酮类物质，以及两根TENAX管，用于吸附苯类物质。

作为一种可选实施例，所述装置还包括与控制器1电连接的显示器。

在本实施例中，还设置一个与控制器1电连接的显示器，主要用于显示清洗过程和采样过程中的试验参数。

作为一种可选实施例，所述装置还包括与控制器1电连接的声光报警模块。

在本实施例中，还设置与控制器1电连接的声光报警模块，主要用于当清洗完毕或采样完毕或发生故障时发出声光报警进行提示。

本发明还提供一种应用前述装置进行汽车零部件VOC自动采样的方法的实施例，包括以下步骤：

S101，控制器1加电运行初始化程序，抽真空电磁阀61、清洗电磁阀60、充氮气电磁阀64和气体流量开关65均处于断开状态。

S102，初始化程序结束后进入清洗采样袋程序。

S1021，开启真空发生器63、抽真空电磁阀61和清洗电磁阀60，如果在设定的时间内，由抽真空气压传感器62测得的气压值小于设定的阈值，即采样袋内达到试验要求的真空状态，关闭抽真空电磁阀61，并转下一步；否则，发出报警信号提示进行检修，直到正常转下一步。

S1022，开启充氮气电磁阀64和气体流量开关65，当由气体流量开关65测得的氮气流量达到设定的阈值时，即采样袋内充满氮气时，关闭充氮气电磁阀64和气体流量开关65。

S1023，重复执行S1021和S1022，直到达到设定的清洗次数，最后一次采样袋处于真空状态。

S103，在零部件采样舱内设置好采样袋，并在恒流采样泵2上安装好VOC吸管；按照S102所述方法向采样袋内充入一定量的氮气；设定每个恒流采样泵2的开启延迟时间。

S104，恒流采样泵2的开启延迟时间到达后，开启恒流采样泵2；当采样气压传感器3测得的压力值下降到设定的阈值时，开启采样电磁阀4并开始计时。达到设定的采样时间后，关闭恒流采样泵2和采样电磁阀4。

本实施例给出了一种应用所述装置进行自动采样的方法。所述方法主要包括清洗过程和采样过程。清洗过程可根据空白样品测试情况或测试要求进行清洗，不一定每次采样前都进行一次清洗。当然，清洗过程也可以在每次采样试验后进行清洗，这样也能保证每次采样时采样袋是清洁的。S101用于试验前的控制器1加电初始化，使所有电磁阀和气体流量开关65均处于断开状态。S102用于清洗采样袋，包括抽真空步骤S1021和充氮气步骤S1022。S1021在抽真空过程中加入了故障诊断(如采样袋漏气)操作，如果在设定的时间内由抽真空气压传感器62测得的气压值不能低于设定的阈值，说明抽真空通路工作不正常，如采样袋或导气管漏气，或真空发生器63故障等。这时会发出报警信号提示技术人员进行检修。S1021和S1022反复进行就可达到清洗采样袋的目的。S103用于采样前准备，除了在零部件采样舱内采样位置设置好采样袋，并在恒流采样泵2上安装好VOC吸管外，还要按照S102所述方法向采样袋内充入一定量的氮气。充氮气的目的是利用氮气的吸脱附特性(置换作用)更有效地抽出采样袋内的VOC。S104为采样过程，首先开启恒流采样泵2，导气管内的空气很快被抽出(此时采样电磁阀4关闭)。当采样气压传感器3测得的压力值降低到设定的阈值时，也就是导气管内近似为真空时，控制器1输出控制信号开启采样电磁阀4开始采样并开始计时。当达到设定的采样时间后，关闭恒流采样泵2和采样电磁阀4。采样过程结束。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车零部件VOC自动采样装置，其特征在于，包括控制器、多路采样通道和清洗单元；每路采样通道包括与控制器电连接并通过导气管依次连接的恒流采样泵、采样气压传感器、采样电磁阀，以及与采样电磁阀相连、且连接位于零部件采样舱内的采样袋的采样口；恒流采样泵上设有VOC吸管；清洗单元通过导气管连接采样口，用于清除采样袋内残留的VOC。

2.根据权利要求1所述的汽车零部件VOC自动采样装置，其特征在于，所述清洗单元包括通过导气管依次连接的真空发生器、抽真空电磁阀、抽真空气压传感器和与采样电磁阀数量相同的清洗电磁阀，清洗电磁阀的一端通过导气管连通并与抽真空气压传感器相连，清洗电磁阀另一端分别与采样口相连；还包括通过导气管依次连接的氮气源、气体流量开关和充氮气电磁阀，充氮气电磁阀的另一端与清洗电磁阀连通的一端相连；真空发生器、抽真空电磁阀、充氮气电磁阀、清洗电磁阀、抽真空气压传感器和气体流量开关均与控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的汽车零部件VOC自动采样装置，其特征在于，所述采样通道的数量为3。

4.根据权利要求1所述的汽车零部件VOC自动采样装置，其特征在于，所述导气管为聚四氟乙烯管。

5.根据权利要求1所述的汽车零部件VOC自动采样装置，其特征在于，所述VOC吸管包括：用于吸附醛酮类物质的一根DNPH管，用于吸附苯类物质的两根TENAX管。

6.根据权利要求1所述的汽车零部件VOC自动采样装置，其特征在于，所述装置还包括与控制器电连接的显示器。

7.根据权利要求1所述的汽车零部件VOC自动采样装置，其特征在于，所述装置还包括与控制器电连接的声光报警模块。

8.一种应用所述装置进行汽车零部件VOC自动采样的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，控制器加电运行初始化程序，抽真空电磁阀、清洗电磁阀、充氮气电磁阀和气体流量开关均处于断开状态；

步骤2，初始化程序结束后进入清洗采样袋程序；

步骤2.1，开启真空发生器、抽真空电磁阀和清洗电磁阀，如果在设定的时间内，由抽真空气压传感器测得的气压值小于设定的阈值，即采样袋内达到试验要求的真空状态，关闭抽真空电磁阀，并转下一步；否则，发出报警信号提示进行检修，直到正常转下一步；

步骤2.2，开启充氮气电磁阀和气体流量开关，当由气体流量开关测得的氮气流量达到设定的阈值时，即采样袋内充满氮气时，关闭充氮气电磁阀和气体流量开关；

步骤2.3，重复执行步骤2.1和步骤2.2，直到达到设定的清洗次数，最后一次采样袋处于真空状态；

步骤3，在零部件采样舱内设置好采样袋，并在恒流采样泵上安装好VOC吸管；按照步骤2所述方法向采样袋内充入一定量的氮气；设定每个恒流采样泵的开启延迟时间；

步骤4，恒流采样泵的开启延迟时间到达后，开启恒流采样泵；当采样气压传感器测得的压力值下降到设定的阈值时，开启采样电磁阀并开始计时；达到设定的采样时间后，关闭恒流采样泵和采样电磁阀。

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