CN111947995A - 一种根据不同测定点自动给进采样管装置 - Google Patents

一种根据不同测定点自动给进采样管装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种根据不同测定点自动给进采样管装置，包括上壳组件、下壳组件和给进模块，上壳组件和下壳组件之间形成一采样管的给进通道；所述给进模块包括压紧轮、给进轮和驱动电机，给进轮的转轴与驱动电机的输出轴相连，压紧轮和给进轮设置在给进通道的上下两侧；采样管与给进通道的接触面处，与给进轮为滑动摩擦，与压紧轮为滚动摩擦，除此之外不与其他面接触，通过给进轮和压紧轮的配合压紧采样管并驱动采样管的左右移动，结合激光测距准确定位测定点，自动调节伸入采样孔的采样管长度，其结构设计精巧、便于取放，安装使用过程中无过多的繁琐安装附件或支架，仅需一步扣合锁紧即可，精度更高、操作使用方便，具有更高的实际应用和推广价值。

Description

一种根据不同测定点自动给进采样管装置
技术领域
本发明属于环境监测中的烟尘监测技术领域，具体涉及一种根据不同测定点自动给进采样管装置。
背景技术
目前我国大气环境问题越来越突出，区域霾污染引起全社会关注。为了治理区域霾污染问题，需检测固定污染源排气中的颗粒物浓度。
按照GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》要求，采样孔内径不小于80mm。而采样管外径常用规格为32mm，明显小于采样孔内径80mm，因此，怎么固定采样管成为困扰检测人员的难题。另外，在直径比较大的烟道采样时，需要在同一采样孔通过调整采样管伸入烟道的长度来更换同一采样孔的不同测定点，同一采样孔，一般需要3-4个测定点，这就需要检测人员长时间守候在旁来调整采样管伸入采样孔的长度。
比如，授权公告号为【CN 102297787 B】的发明专利公开一种自动定位测定点的烟尘采样装置，采用步进电机带动丝杠转动，通过丝杠与烟尘采样管支架的采样管连接件来驱动采样管的测试点定位，依靠步进电机的精确转动距离将采样嘴精确定位到测定点上，以在采样过程中快速的变换测定点；但是，此种采用丝杠的方式存在伸缩长度局限性，即如果需要伸缩1m长度，那丝杆最少需要1mm，如果需要伸缩2m，那丝杆长度最少需要两米，如果采样管需要更长，那丝杆长度就要更长。这样就会存在几个问题：①携带极其不方便，且太重，耗费采样人员体力；②实际安装操作非常困难，甚至无法使用，因为常见采样平台宽度为1m左右，没有过长的地方放丝杆以及支撑丝杆的支架，故丝杆长度限制了采样管的伸缩长度；此种设计方式在使用过程中还是存在许多限制。
本发明旨在设计一种新型的根据不同测定点自动给进采样管的装置，解决上述采样过程中的缺陷，以大大降低检测人员的劳动强度。
发明内容
本发明提出一种根据不同测定点自动给进采样管装置，装置夹住采样管后，结合给进轮和压紧轮的配合设计，通过步进电机的旋转，实现采样管的左右自由移动，进而实现给进到特定测试点，结构设计巧妙，体积小，安装使用更加方便。
本发明是采用以下技术方案实现的：一种根据不同测定点自动给进采样管装置，包括装置总成，所述装置总成包括上壳组件、下壳组件和给进模块，上壳组件和下壳组件之间形成一采样管的给进通道；
所述给进模块包括压紧轮、给进轮和驱动电机，所述给进轮的转轴与驱动电机的输出轴相连，压紧轮和给进轮设置在给进通道的上下两侧；采样管与给进通道的接触面处，与给进轮为滑动摩擦，与压紧轮为滚动摩擦，除此之外不与其他面接触，即在需要有摩擦力的时候摩擦力最大，不需要摩擦力的时候做的摩擦力最小，通过给进模块驱动采样管沿给进通道左右移动，进而实现采样管伸入烟道采样孔的长度，实现不同测定点采样。
进一步的，所述上壳组件包括上壳和上壳盖板，压紧轮设置在上壳和上壳盖板之间且可自由转动，上壳盖板上设置有与压紧轮对应的通孔，压紧轮突出至给进通道内与采样管滚动摩擦。
进一步的，所述下壳组件包括底壳和底壳盖板，驱动电机和给进轮设置在底壳和底壳盖板之间，底壳盖板上设置有与给进轮对应的通孔，给进轮突出至给进通道与采样管滑动摩擦。
进一步的，所述下壳组件上还设置有激光传感器，安装装置总成后，在采样管的主机上与激光传感器相对的位置还设置有反射板，激光传感器发射激光脉冲到反射板上，部分散射光返回到激光传感器的接收器上，进而可以检测得到给进采样管的距离。
进一步的，所述下壳组件内还设置有电源模块和控制电路板，驱动电机以及激光传感器均与电源模块电连接，下壳组件的外侧壁上设置有充电接口，通过充电接口给电源模块进行充电，控制电路板上有通信模块，以与采样管的主机无线通信，在主机上设置好同一采样孔的测定点数量、测定距离以及时间后，将控制参数传输给控制电路板，通过驱动电机转数以及激光测距参数结合来精确控制采样管伸入采样孔的长度。
进一步的，所述压紧轮采用ABS硬质塑料材质，所述给进轮的外层为软质橡胶层，保证更好的给进效果同时避免对采样管磨损，其内部为金属转轴，与驱动电机的“D”型输出轴相配合实现主动驱动。
进一步的，所述给进轮与压紧轮均采用中间凹两头凸的结构，且给进轮和压紧轮的中间凹陷弧度与采样管的弧度适配，以有效防止采样管在伸缩过程左右滚动。
进一步的，所述给进轮设计在靠近采样管的手柄的一侧，对给进轮压力更大、进而摩擦力更大，防止给进轮与采样管打滑。
进一步的，装置总成需要设计合理的长度布局，所述装置总成沿采样管方向、与采样管接触压紧长度为100mm-120mm，过短会有将采样管折断的风险，过长则装置携带不方便。
进一步的，所述装置总成伸入采样孔端设计有内倾角α，内倾角α为1.5°-2.2°，使装置总成伸入采样孔端的直径略微缩小，以方便插入采样孔，同时无需再单独对采样孔塞布条等材料密封。
进一步的，为了提高装置总成与采样孔法兰盘的贴合强度，所述上壳组件和下壳组件的内侧壁上，在靠近采样孔的法兰盘的一侧还设置有强磁铁，强磁吸附采样孔法兰盘，无需螺钉固定装置，使用操作更加方便。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本方案所提出的自动给进采样管装置，通过给进轮和压紧轮的配合压紧采样管并驱动采样管的左右移动，结合激光测距准确定位测定点，自动调节伸入采样孔的采样管长度，其结构设计精巧、便于取放，安装使用过程中无过多的繁琐安装附件或支架，该结构设计不需要复杂或庞大的结构即可在常规伸缩长度范围内使用，且精度更高、操作使用更方便，具有更高的实际应用和推广价值。
附图说明
图1为本发明实施例所述自动给进采样管装置的安装结构示意图；
图2为本发明实施例所述自动给进采样管装置的安装位置剖视结构示意图；
图3为本发明实施例所述自动给进采样管装置的整体结构示意图；
图4为图3中所述装置打开结构示意图；
图5为图3所示装置的爆炸结构示意图；
图6为本发明实施例另一自动给进采样管装置的结构示意图，(a)为整体结构示意图，(b)为打开结构示意图；
A、采样管；B、装置总成；C、烟道采样孔；D、主机；1、上壳组件；11、上壳；12、上壳盖板；2、下壳组件；21、底壳；22、底壳盖板；23、充电接口；3、给进通道；4、压紧轮；5、给进轮；6、驱动电机；7、强磁铁；8、电源模块；9、控制电路板；10、法兰盘；13、激光传感器；14、反射板。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例。
本发明所提出的方案适用于固定污染源颗粒物浓度检测及气态污染物检测，如图3-图5所示，所述自动给进采样管装置总成B包括上壳组件1、下壳组件2和给进模块，上壳组件1和下壳组件2之间形成一采样管A的给进通道3；所述给进模块包括压紧轮4、给进轮5和驱动电机6，所述给进轮5的转轴与驱动电机6的输出轴相连，压紧轮4和给进轮5设置在给进通道3的上下两侧，采样管A与给进通道3的接触面处，与给进轮5为滑动摩擦，与压紧轮4为滚动摩擦，除此之外不与其他面接触，即在需要有摩擦力的时候摩擦力最大，不需要摩擦力的时候做的摩擦力最小，通过给进模块驱动采样管A沿给进通道3左右移动，进而实现采样管A伸入烟道采样孔C的长度，实现不同测定点采样。
具体的，关于给进模块的压紧轮4和给进轮5的具体设置方式可采用多种形式，比如，本实施例中，如图5所示，所述上壳组件1包括上壳11和上壳盖板12，压紧轮4设置在上壳11和上壳盖板12之间且可自由转动，上壳盖板12上设置有与压紧轮4对应的通孔，压紧轮4突出至给进通道3内与采样管A滚动摩擦，即将压紧轮4设置在给进通道3的上侧；继续参考图5，所述下壳组件2包括底壳21和底壳盖板22，驱动电机6和给进轮5设置在底壳21和底壳盖板22之间，给进轮5突出至给进通道3与采样管A滑动摩擦，同时亦可在底壳21和底壳盖板22之间设置压紧轮4，以进一步提高压紧轮4和给进轮5的配合及驱动效果，主机D端采样管手柄(较重)，本实施中将给进轮5设计在靠近手柄的一侧，对给进轮5压力更大、进而摩擦力更大，防止给进轮与采样管打滑。
所述下壳组件2上还设置有激光传感器13，同时，安装装置总成B后，在主机D上与激光传感器13相对的位置还设置有反射板14，激光传感器13发射激光脉冲到反射板14上，部分散射光返回到激光传感器13的接收器上，进而可以检测得到给进采样管的距离。
所述下壳组件2内还设置有电源模块8和控制电路板9，驱动电机6以及激光传感器13均与电源模块8电连接，由电源模块8供电，下壳组件2的外侧壁上设置有充电接口23，通过充电接口23给电源模块8进行充电，控制电路板9上有通信模块，以与主机D无线通信，在主机D上设置好同一采样孔的测定点数量、测定距离以及时间后，将控制参数传输给控制电路板9，通过驱动电机转数以及激光测距参数结合来精确控制采样管伸入采样孔的长度。
本实施例中，所述压紧轮4采用ABS硬质塑料材质，所述给进轮5的外层为软质橡胶层，保证更好的给进效果同时避免对采样管A磨损，其内部为金属转轴，与驱动电机6的“D”型输出轴相配合实现主动驱动，而且，给进轮5与压紧轮4均采用中间凹两头凸的结构，且给进轮5和压紧轮4的中间凹陷弧度与采样管弧度适配，以有效防止采样管在伸缩过程左右滚动。另外，装置总成B需要设计合理的长度布局，装置总成B沿采样管A方向、与采样管A接触压紧长度为100mm-120mm，本实施例优选105mm，过短会有将采样管折断的风险，过长则装置携带不方便。
需要强调的是，所述压紧轮4和所述给进轮5的具体设置位置可以调换或者是压紧轮4和给进轮5交叉设置，比如，压紧轮4设置在下壳组件2内、给进轮5和驱动电机6设置在上壳组件1内或者是将压紧轮4设置上壳组件1内，同时将压紧轮4和给进轮5设置在下壳组件2内，核心原理就是通过压紧轮4和给进轮5的配合实现对采样管A的给进操作，在上述原理描述下，本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下即可实现等同变形，如图6所示，为对压紧轮4和驱动轮5的数量改变后的结构示意图，其他情况在此不做具体阐述。
如图2所示，本实施例中，所述上壳组件1内的压紧轮4的数量为4个，下壳组件2内设置有2个给进轮5和两个压紧轮4，通过压紧轮4和给进轮5的配合实现，关于压紧轮4和给进轮5的数量可以根据实际需要进行选择，在此不做限制。
为了安装操作时更加方便，如图4和图5所示，上壳组件1与下壳组件2的一侧通过销轴、合页等方式连接，连接后上壳组件1可相对于下壳组件2打开，另一侧固定连接，比如可通过蝶形螺钉将上壳组件1与下壳组件2固定，或采用锁扣、卡箍等实现装置的快拆，具体细节不做详述，均可直接购买现成的部件实现。
下面结合具体操作过程对本方案的原理做进一步说明：
如图1和图2所示，将采样管A放入给进轮5与压紧轮4之间，盖上上壳组件1，使其位于给进通道3内，用蝶形螺母锁紧上壳组件1与下壳组件2；安装后将装置前端伸入烟道采样孔C(铁件，且有法兰盘)，装置通过内置的强磁铁吸附在采样孔法兰盘10上，防止装置滑出法兰盘。整个装置通过两个外层为摩擦系数较大的橡胶材质的给进轮5转动来实现采样管伸入采样孔的长度伸缩，并通过上下多个压紧轮4来压紧采样管，防止采样管A“翘头”，通过压紧轮4的滚动来减少采样管伸缩时的摩擦力。
其中，装置总成B伸入采样孔C端设计有内倾角α，倾角α为1.5°-2.2°，本实施例优选内倾角为1.5°，使装置总成B伸入采样孔端的直径略微缩小，以方便插入采样孔，装置总成B与采样孔法兰贴合后(装置前端底面为
Figure BDA0002637043740000051
采样孔内径也为
Figure BDA0002637043740000052
)，实现密封，采样孔内的烟气不会逸散出来，无需再单独对采样孔塞布条等材料密封；同时，为了提高装置总成B与采样孔法兰盘10的贴合强度，在上壳组件1和下壳组件2的侧壁上，靠近法兰盘10的一侧还设置有强磁铁7，强磁吸附采样孔法兰盘，无需螺钉固定装置，使用操作更加方便。
本方案中，所述的自动给进采样管装置不限于上述所示的结构，也可以适当增减给进轮或压紧轮的数量，或者对结构外形做相应的变形设计均在本发明所要求保护的范围内。另外，步进电机不仅限于横置，也可纵置、斜置等；给进轮不仅限于直接套在步进电机转轴上，也可通过皮带、链条等传动方式，此为比较成熟的设计形式，在明确特定功能的前提下，本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下即可实现。
综上可知，本方案所提出的自动给进采样管装置结构巧妙，无过多的繁琐安装及其他附件、支架，仅需一步扣合锁紧即完成安装使用；而且，体积小、重量轻，在爬高平台时便于携带；另外，无机加工件，均为塑料模具件及标准件，低成本、高精度；装置夹住采样管后，无需特意调整采样管角度，且采样管是可以左右自由旋转的，采样管手柄始终垂直于底面；与主机自动无线连接，无需过多的线束连接，其实际应用价值及推广价值更好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于，包括装置总成(B)，所述装置总成(B)包括上壳组件(1)、下壳组件(2)和给进模块，上壳组件(1)和下壳组件(2)之间形成一采样管(A)的给进通道(3)；
所述给进模块包括压紧轮(4)、给进轮(5)和驱动电机(6)，所述给进轮(5)的转轴与驱动电机(6)的输出轴相连，压紧轮(4)和给进轮(5)设置在给进通道(3)的上下两侧；采样管(A)与给进通道(3)的接触面处，与给进轮(5)为滑动摩擦，与压紧轮(4)为滚动摩擦。
2.根据权利要求1所述的根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于：所述上壳组件(1)包括上壳(11)和上壳盖板(12)，压紧轮(4)设置在上壳(11)和上壳盖板(12)之间且可自由转动，上壳盖板(12)上设置有与压紧轮(4)对应的通孔，压紧轮(4)突出至给进通道(3)内与采样管(A)滚动摩擦。
3.根据权利要求1所述的根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于：所述下壳组件(2)包括底壳(21)和底壳盖板(22)，驱动电机(6)和给进轮(5)设置在底壳(21)和底壳盖板(22)之间，底壳盖板(22)上设置有与给进轮(5)对应的通孔，给进轮(5)突出至给进通道(3)与采样管(A)滑动摩擦。
4.根据权利要求1所述的根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于：所述下壳组件(2)上还设置有激光传感器(13)，在采样管(A)的主机(D)上与激光传感器(13)相对的位置还设置有反射板(14)。
5.权利要求1所述的根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于：所述上壳组件(1)和下壳组件(2)的内侧壁上，在靠近采样孔(C)的法兰盘(10)的一侧还设置有强磁铁(7)。
6.根据权利要求1所述的根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于：所述下壳组件(2)内还设置有电源模块(8)和控制电路板(9)，驱动电机(6)以及激光传感器(13)均与电源模块(8)电连接，下壳组件(2)的外侧壁上设置有充电接口(23)，通过充电接口(23)给电源模块(8)进行充电，控制电路板(9)上有通信模块，以与采样管(A)的主机(D)无线通信。
7.根据权利要求1所述的根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于：所述给进轮(5)与压紧轮(4)均采用中间凹两头凸的结构，且给进轮(5)和压紧轮(4)的中间凹陷弧度与采样管(A)的弧度适配，压紧轮(4)采用ABS硬质塑料材质，给进轮(5)的外层为软质橡胶层。
8.根据权利要求1所述的根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于：所述给进轮(5)设计在靠近采样管(A)的手柄的一侧。
9.根据权利要求1所述的根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于：所述装置总成(B)沿采样管(A)方向、与采样管(A)接触压紧长度为100mm-120mm。
10.根据权利要求1所述的根据不同测定点自动给进采样管装置，其特征在于：所述装置总成(B)伸入采样孔(C)端设计有内倾角α，内倾角α为1.5°-2.2°。
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