CN113203144B - 实验室气体在线监测与智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及实验室气体处理的领域，尤其是涉及一种实验室气体在线监测与智能控制系统，其包括排风风机、进风风机，排风风机与进风风机均用于与实验室的建筑体连接，实验室的建筑体上固定连接有支撑管，实验室内设置有监测组件，监测组件用于监测实验室内的有害气体浓度，支撑管内滑移连接有净化组件，支撑管上连接有加热组件、收集箱，支撑管上开有连通于收集箱的收集口，支撑管上滑移连接有用于对收集口进行封堵的封堵板，支撑管的外侧连接有驱动组件，净化组件与封堵板在滑移过程中交替位于收集口处，驱动组件与监测组件电性连接。本申请具有对实验室中的有害气体进行安全有效地处理的效果。
Description
技术领域
本申请涉及实验室气体处理的领域，尤其是涉及一种实验室气体在线监测与智能控制系统。
背景技术
实验室即进行实验的场所。实验室是科学的摇篮，是科学研究的基地，科技发展的源泉，对科技发展起着非常重要的作用。在实验室中进行化学试验。
在实验室中进行化学试验通常会产生易燃、易爆、有刺激性气味、有毒的等有害气体，这些气体吸入人体会对人体造成危害。因此，实验室的通风至关重要，通风系统的设计要根据建筑功能、平面分布及实验室的实验要求，综合经济、技术、管理等因素进行合理设计。
针对上述中的相关技术，发明人认为：如何对实验室中的有害气体进行安全有效地处理，对实验人员的安全与对环境的保护具有重要的意义。
发明内容
为了对实验室中的有害气体进行安全有效地处理，本申请提供一种实验室气体在线监测与智能控制系统。
本申请提供的一种实验室气体在线监测与智能控制系统，采用如下的技术方案：
一种实验室气体在线监测与智能控制系统，包括排风风机、进风风机，排风风机与进风风机均用于与实验室的建筑体连接，排风风机用于将实验室内的气体排出至大气中，进风风机用于将大气中的新鲜空气通入实验室内，实验室的建筑体上固定连接有支撑管，支撑管的两端为封闭状，支撑管的管身开有排气口和进气口，排气口连通于排风风机的进风口，实验室内设置有监测组件，监测组件用于监测实验室内的有害气体浓度，支撑管内滑移连接有净化组件，净化组件用于对进气口吸入的气体进行净化，支撑管上连接有用于对净化组件进行加热再生的加热组件，支撑管上连接有用于收集净化组件脱附的有害物质的收集箱，支撑管上开有连通于收集箱的收集口，支撑管上滑移连接有用于对收集口进行封堵的封堵板，支撑管的外侧连接有用于驱动净化组件与封堵板滑移的驱动组件，净化组件与封堵板在滑移过程中交替位于收集口处，驱动组件与监测组件电性连接。
通过采用上述技术方案，排风风机将实验室内的气体排出，进风风机将大气中的新鲜空气通入实验室内，维持实验室内的气压平衡。当排风风机的进风口处的净化组件达到吸附饱和状态时，实验室内的有害气体浓度升高。监测组件监测到有害气体浓度上升至设定浓度时，监测组件向驱动组件发送电信号，驱动组件驱动净化组件移动，使得饱和的净化组件移动至收集口处，同时封堵板移动将收集口打开。接着加热组件对饱和的净化组件进行加热再生，净化组件上脱附的有害物质进入收集箱内。然后，驱动组件将经过再生的净化组件移动至进气口处，同时封堵板将收集口进行封闭。如此循环操作，使得净化组件反复对实验室排出的气体进行净化。上述技术方案通过净化组件、驱动组件、加热组件以及收集箱、封堵板的相互配合，达到了对实验室内的有害气体进行安全有效地处理的效果。
可选的，净化组件包括净化盒、吸附剂，吸附剂填塞在净化盒内，净化盒的顶部和底部均开有多个通孔，净化盒滑移连接在支撑管内。
通过采用上述技术方案，排风风机对实验室进行排风时，实验室内的的气体首先从吸气口进入支撑管内，吸附剂对经过净化盒的气体中的有害气体进行吸附，达到了对实验室排出气体进行净化的效果，从而达到了环保的目的。
可选的，加热组件包括加热电阻器、加热电源、加热电阻器固定在支撑管的内壁上，加热电源固定在支撑管上，加热电阻器与加热电源电性连接。
通过采用上述技术方案，当需要对净化组件进行加热再生时，将净化盒移动至收集箱的收集口处，加热电源为加热电阻器供电，加热电阻器产生热量对净化盒进行加热，净化盒将热量传递给吸附剂，吸附剂在高温状态下时，其上吸附的有害物质从吸附剂上脱附下来并进入收集箱内，达到了对吸附剂进行加热再生的效果，使得吸附剂能够重复利用。
可选的，支撑管上靠近收集箱的位置连接有接近开关，接近开关电性连接于加热组件，接近开关用于感应净化组件的位置。
通过采用上述技术方案，当净化盒位于收集口处时，接近开关感应到净化盒，此时接近开关向加热组件发送电信号，加热组件对净化组件进行加热。当净化盒远离收集口时，接近开关感应不到净化盒，此时接近开关再次向加热组件发送电信号，使得加热组件停止工作，达到了节约电能的效果。
可选的，净化组件在支撑管内滑移设置有两个，支撑管的两端均设置有加热组件、收集箱、封堵板、驱动组件，加热组件、收集箱、封堵板、驱动组件均与净化组件一一对应，净化组件在进气口与收集口之间滑移，封堵板与净化组件的滑移方向相互垂直。
通过采用上述技术方案，对每个净化组件进行吸附、脱附循环操作，使得两个净化组件交替位于进气口处对气体进行净化，从而提高了对实验室排出气体的净化效率。
可选的，驱动组件包括第一齿轮、第一齿条、第二齿轮、第二齿条、转动轴，支撑管的外侧壁固定连接有支撑板，支撑板在支撑管的两端分别设有一个，封堵板与支撑板一一对应，封堵板滑移连接在支撑板上，转动轴转动连接在支撑板上，第一齿轮、第二齿轮均固定套设在转动轴上，第一齿条与第一齿轮啮合，第二齿条与第二齿轮啮合，第一齿条与第二齿条相互垂直，净化组件的一侧固定连接有导向杆，导向杆穿设于支撑管且与支撑管滑动配合，导向杆固定连接于第一齿条，封堵板固定连接于第二齿条，支撑管上连接有用于驱动转动轴转动的驱动元。
通过采用上述技术方案，驱动元驱动转动轴转动，转动轴带动第一齿轮、第二齿轮转动，第一齿轮带动第一齿条移动，第一齿条带动导向杆移动，导向杆带动净化组件移动，第二齿轮带动第二齿条移动，第二齿条带动封堵板移动，第一齿条与第二齿条的移动方向相互垂直，使得净化组件与封堵板的移动方向相互垂直，达到了封堵板与净化组件交替位于收集口处的效果。
可选的，支撑管的内底壁开有与封堵板一一对应的滑移槽，滑移槽贯穿至支撑管的一外侧壁，封堵板滑移在滑移槽内。
通过采用上述技术方案，封堵板滑移在滑移槽内，提高了封堵板滑移时的稳定性。
可选的，支撑管的外侧壁固定连接有与转动轴一一对应的定位板，转动轴转动连接于定位板，定位板位于第一齿轮与第二齿轮之间。
通过采用上述技术方案，定位板提高了转动轴转动的稳定性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过净化组件、驱动组件、加热组件、收集箱以及封堵板的相互配合，达到了对实验室内的有害气体进行安全有效地处理的效果；
2.净化组件、加热组件、收集箱、封堵板均设置有两个，两个净化组件交替位于进气口处，从而提高了对实验室排出气体的净化效率；
3.驱动组件包括第一齿轮、第一齿条、第二齿轮、第二齿条、转动轴，达到了驱动封堵板与净化组件滑移且交替位于收集口处的效果。
附图说明
图1是本申请实施例的实验室气体在线监测与智能控制系统的结构示意图。
图2是用于体现实验室、支撑管的剖视图。
图3是用于体现支撑管、加热组件的剖视图。
图4是用于体现驱动组件、支撑管、封堵板的结构示意图。
图5是用于体现净化组件、支撑管、收集口、集气口的剖视图。
附图标记说明：1、排风风机；11、通风管；2、进风风机；3、实验室；31、排风口；32、送风口；33、过滤网；4、支撑管；41、密封板；411、接近开关；42、排气口；43、进气口；44、吸气罩；45、滑移槽；46、支撑板；461、引导槽；47、定位板；48、固定板；5、净化组件；51、净化盒；511、导向槽；512、导向杆；52、吸附剂；6、加热组件；61、加热电阻器；62、加热电源；7、收集箱；71、封堵板；711、滑移杆；72、收集口；73、集气口；74、控制阀；8、驱动组件；81、第一齿轮；82、第一齿条；83、第二齿轮；84、第二齿条；85、转动轴；86、驱动电机；9、监测组件；91、有害气体探测器。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种实验室气体在线监测与智能控制系统。
参照图1，实验室气体在线监测与智能控制系统包括排风风机1、进风风机2，排风风机1、进风风机2用于连接实验室3的建筑体，排风风机1用于将实验室3内的气体排出至大气中，进风风机2用于将大气中的新鲜空气通入实验室3内，以此来对实验室3进行通风换气。
参照图2和图3，实验室3的内顶壁固定连接有支撑管4，支撑管4为水平设置的方管，支撑管4的两端分别栓接有密封板41，使得支撑管4的两端为封闭状态。支撑管4的顶壁开有排气口42，底壁开有进气口43，排气口42连通于排风风机1的进风口，进气口43用于抽取实验室3内的气体。
参照图3和图4，支撑管4内沿水平方向滑移连接有两个净化组件5。支撑管4的两端均设置有加热组件6、收集箱7、封堵板71、驱动组件8以及接近开关411，加热组件6、收集箱7、封堵板71、驱动组件8以及接近开关411均与净化组件5一一对应。
参照图4和图5，支撑管4上开有与收集箱7一一对应的收集口72，收集箱7连通于收集口72。驱动组件8用于驱动净化组件5与封堵板71移动，且净化组件5与封堵板71的滑移方向相互垂直。
参照图3和图4，加热组件6用于对净化组件5进行加热，接近开关411用于感应净化组件5的位置，接近开关411分别与加热组件6、驱动组件8电性连接。实验室3内设置有用于监测实验室3内有害气体的浓度的监测组件9，监测组件9与驱动组件8电性连接。
当排风风机1的进风口处的净化组件5达到吸附饱和状态时，实验室3内的有害气体浓度升高。以一个净化组件5的工作过程为例进行阐述，监测组件9监测到有害气体浓度上升至设定浓度时，监测组件9向驱动组件8发送电信号，驱动组件8驱动净化组件5移动，使得饱和的净化组件5移动至收集口72处，同时对应的封堵板71移动将收集口72打开，接着加热组件6对饱和的净化组件5进行加热再生，净化组件5上脱附的有害物质进入收集箱7内。当监测组件9再次报警，然后，驱动组件8将经过再生的净化组件5移动至进气口43处，同时封堵板71将其对应的收集口72进行封闭。
如此循环操作，使得两个净化组件5交替位于进气口43处，持续地对实验室3排出的气体进行净化，达到了对实验室3中的有害气体进行安全有效地处理的效果。
参照图2和图3，实验室3的顶壁开有排风口31，排风风机1安装在实验的顶部外侧，排风风机1的进风口处连接有通风管11，通风管11连通于排风口31，排气口42连通于排风口31。实验室3的两侧墙体上分别开有送风口32，进风风机2在每个送风口32内均安装有一个。为了提高实验室3通风的质量，实验室3的建筑体在送风口32处安装有过滤网33，过滤网33减小了室外的杂质颗粒进入实验室3内的可能性。
参照图2和图3，监测组件9包括有害气体探测器91，支撑管4的底壁固定连接有吸气罩44，有害气体探测器91在吸气罩44的外侧壁固定连接有四个，四个有害气体探测器91环绕吸气罩44的中心设置，有害气体探测器91用于监测实验室3内有害气体的浓度。
参照图3和图5，净化组件5包括净化盒51、吸附剂52，吸附剂52为分子筛，吸附剂52填塞在净化盒51内，净化盒51的顶部和底部均开有多个通孔，净化盒51沿支撑管4的轴向滑移在支撑管4内，进气口43与排气口42均位于支撑管4的中部，两个净化盒51滑移过程中交替位于进气口43处。
参照图4和图5，支撑管4的两侧壁分别开有导向槽511，净化盒51的两侧分别固定连接有导向杆512，导向杆512滑移在位于其同侧的导向槽511内，从而提高了净化盒51滑移的稳定性。
参照图5，收集箱7连接于支撑管4的底壁，收集箱7的顶部开有集气口73，集气口73连通于收集口72，净化盒51在进气口43与集气口73之间往复滑移。收集箱7的底部连接有控制阀74，控制阀74的进气口43连通于收集箱7。
当需要采集有害物质进行处理时，将收集容器连接在控制阀74的出气口处，然后打开控制阀74，将有害物质进行释放，达到了采集有害物质的效果。
参照图4和图5，支撑管4的内底壁上开有与封堵板71一一对应的滑移槽45，滑移槽45连通于收集口72，滑移槽45的一侧沿水平方向贯通至支撑管4的外侧壁，封堵板71滑移在滑移槽45内。封堵板71的滑移方向与净化盒51的滑移方向垂直，封堵板71与净化盒51的下侧。
参照图4，支撑管4的外侧壁固定连接有支撑板46，支撑板46在支撑管4的两端分别设有一个，封堵板71与支撑板46一一对应，封堵板71滑移连接在支撑板46上。为了提高封堵板71滑移的稳定性，封堵板71的底壁固定连接有滑移杆711，支撑板46的上表面沿第二齿条84的长度方向开有引导槽461，滑移杆711滑移在引导槽461内。
参照图4，驱动组件8包括第一齿轮81、第一齿条82、第二齿轮83、第二齿条84、转动轴85，转动轴85的轴线呈竖向设置，转动轴85转动连接在支撑板46上，第一齿轮81、第二齿轮83均固定套设在转动轴85上，第一齿轮81位于第二齿轮83的上方。第一齿条82与第一齿轮81啮合，第二齿条84与第二齿轮83啮合，第一齿条82与第二齿条84相互垂直，净化组件5一侧的导向杆固定连接于第一齿条82，两个第一齿条82一体成型，封堵板71固定连接于第二齿条84，第二齿条84滑移在滑移槽45内。
参照图4，为了提高转动轴85转动的稳定性，支撑管4的外侧壁固定连接有定位板47，定位板47与转动轴85一一对应，转动轴85穿过定位板47且与定位板47转动连接。
参照图4，支撑管4上连接有用于驱动转动轴85转动的驱动元，驱动元包括驱动电机86，支撑管4的外侧壁固定连接有固定板48，驱动电机86栓接在固定板48上，驱动电机86的输出轴转动连接于固定板48，其中一个转动轴85与驱动电机86的输出轴同轴固定。驱动电机86与有害气体探测器91电性连接。
驱动电机86启动，驱动其中一个转动轴85转动，通过两个第一齿条82与两个转动轴85的联动作用，带动两个第一齿条82同时滑移，第一齿条82带动导向杆512滑移，导向杆512带动净化盒51滑移。两个转动轴85同时转动，转动轴85带动第一齿轮81、第二齿轮83转动，第二齿轮83带动第二齿条84滑移，第二齿条84带动封堵板71滑移。当净化盒51朝向收集口72的方向滑移时，封堵板71滑移且逐渐开启收集口72，当净化盒51朝向进气口43的方向滑移时，封堵板71滑移且逐渐将收集口72进行封堵，达到了净化盒51与封堵板71交替位于收集口72处的效果。
参照图3和图5，加热组件6包括加热电阻器61、加热电源62，加热电阻器61为加热电阻丝弯曲缠绕形成的加热器件，加热电阻器61固定在支撑管4的内顶壁上且位于收集口72的上方，加热电源62固定在密封板41上，加热电阻器61的端部穿过密封板41后与加热电源62电性连接。
参照图3和图4，加热电源62与驱动电机86电性连接。
当需要对吸附剂52进行加热再生时，将净化盒51滑移至收集口72处，启动加热电源62，加热电源62为加热电阻器61供电，加热电阻器61产生热量对净化盒51和吸附剂52进行加热，吸附剂52处于高温状态下，其上吸附的有害物质脱附并落入收集箱7内，一方面达到了收集有害物质的效果，另一方面达到了对吸附剂52重复利用的效果。
参照图4和图5，为了节省加热电源62的电能，密封板41上螺纹连接有接近开关411，接近开关411呈水平设置，接近开关411分别与驱动电机86、加热电源62电性连接。接近开关411与净化盒51一一对应，接近开关411的感应头朝向净化盒51设置。
当有害气体探测器91监测到实验室3内的有害气体浓度上升至设定浓度时，有害气体探测器91向驱动电机86发送电信号，驱动电机86启动，通过驱动组件8的联动作用，驱使进气口43处吸附饱和的净化盒51滑移至收集口72处，接近开关411感应到净化盒51，接近开关411向驱动电机86和加热电源62发送电信号，驱动电机86停止工作，净化盒51停止运动。加热电源62为加热电阻器61供电，加热电阻器61对净化盒51和吸附剂52进行加热。当驱动组件8驱动净化盒51朝向进气口43移动时，接近开关411感应不到净化盒51，接近开关411向加热电源62发送电信号，使得加热电源62停止供电，达到了节约电能的效果。
本申请实施例一种实验室气体在线监测与智能控制系统的实施原理为：当排风风机1的进风口处的净化组件5达到吸附饱和状态时，实验室3内的有害气体浓度升高。监测组件9监测到有害气体浓度上升至设定浓度时，监测组件9向驱动电机86发送电信号，驱动电机86启动，驱动其中一个转动轴85转动，通过两个第一齿条82与两个转动轴85的联动作用，带动两个第一齿条82同时滑移，第一齿条82带动导向杆512滑移，导向杆512带动净化盒51滑移。两个转动轴85同时转动，转动轴85带动第一齿轮81、第二齿轮83转动，第二齿轮83带动第二齿条84滑移，第二齿条84带动封堵板71滑移。
以一个净化盒51的工作过程进行阐述，当净化盒51朝向收集口72的方向滑移时，封堵板71滑移且逐渐开启收集口72。当净化盒51移动至收集口72处时，接近开关411感应到净化盒51，接近开关411向驱动电机86和加热电源62发送电信号，驱动电机86停止工作，使得净化盒51停止移动。加热电源62为加热电阻器61供电，加热电阻器61对净化盒51和吸附剂52进行加热。吸附剂52在高温状态下，其上吸附的有害物质脱附落入收集箱7中。当监测组件9再次报警，检测组件相驱动电机86发送电信号，驱动电机86启动，通过驱动组件8的联动作用，将经过再生的净化组件5移动至进气口43处，同时封堵板71将其对应的收集口72进行封闭。当净化盒51朝向进气口43移动时，接近开关411感应不到净化盒51，接近开关411向加热电源62发送电信号，使得加热电源62停止供电。
如此循环操作，使得两个净化盒51交替位于进气口43处，持续地对实验室3排出的气体进行净化，达到了对实验室3中的有害气体进行安全有效地处理的效果。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种实验室气体在线监测与智能控制系统，包括排风风机(1)、进风风机(2)，排风风机(1)与进风风机(2)均用于与实验室(3)的建筑体连接，排风风机(1)用于将实验室(3)内的气体排出至大气中，进风风机(2)用于将大气中的新鲜空气通入实验室(3)内，其特征在于：实验室(3)的建筑体上固定连接有支撑管(4)，支撑管(4)的两端为封闭状，支撑管(4)的管身开有排气口(42)和进气口(43)，排气口(42)连通于排风风机(1)的进风口，实验室(3)内设置有监测组件(9)，监测组件(9)用于监测实验室(3)内的有害气体浓度，支撑管(4)内滑移连接有净化组件(5)，净化组件(5)用于对进气口(43)吸入的气体进行净化，支撑管(4)上连接有用于对净化组件(5)进行加热再生的加热组件(6)，支撑管(4)上连接有用于收集净化组件(5)脱附的有害物质的收集箱(7)，支撑管(4)上开有连通于收集箱(7)的收集口(72)，支撑管(4)上滑移连接有用于对收集口(72)进行封堵的封堵板(71)，支撑管(4)的外侧连接有用于驱动净化组件(5)与封堵板(71)往复滑移的驱动组件(8)，净化组件(5)与封堵板(71)在往复滑移过程中交替位于收集口(72)处，驱动组件(8)与监测组件(9)电性连接。
2.根据权利要求1所述的实验室气体在线监测与智能控制系统，其特征在于：净化组件(5)包括净化盒(51)、吸附剂(52)，吸附剂(52)填塞在净化盒(51)内，净化盒(51)的顶部和底部均开有多个通孔，净化盒(51)滑移连接在支撑管(4)内。
3.根据权利要求1所述的实验室气体在线监测与智能控制系统，其特征在于：加热组件(6)包括加热电阻器(61)、加热电源(62)、加热电阻器(61)固定在支撑管(4)的内壁上，加热电源(62)固定在支撑管(4)上，加热电阻器(61)与加热电源(62)电性连接。
4.根据权利要求1所述的实验室气体在线监测与智能控制系统，其特征在于：支撑管(4)上靠近收集箱(7)的位置连接有接近开关(411)，接近开关(411)电性连接于加热组件(6)，接近开关(411)用于感应净化组件(5)的位置。
5.根据权利要求1所述的实验室气体在线监测与智能控制系统，其特征在于：净化组件(5)在支撑管(4)内滑移设置有两个，支撑管(4)的两端均设置有加热组件(6)、收集箱(7)、封堵板(71)、驱动组件(8)，加热组件(6)、收集箱(7)、封堵板(71)、驱动组件(8)均与净化组件(5)一一对应，净化组件(5)在进气口(43)与收集口(72)之间滑移，封堵板(71)与净化组件(5)的滑移方向相互垂直。
6.根据权利要求5所述的实验室气体在线监测与智能控制系统，其特征在于：驱动组件(8)包括第一齿轮(81)、第一齿条(82)、第二齿轮(83)、第二齿条(84)、转动轴(85)，支撑管(4)的外侧壁固定连接有支撑板(46)，支撑板(46)在支撑管(4)的两端分别设有一个，封堵板(71)与支撑板(46)一一对应，封堵板(71)滑移连接在支撑板(46)上，转动轴(85)转动连接在支撑板(46)上，第一齿轮(81)、第二齿轮(83)均固定套设在转动轴(85)上，第一齿条(82)与第一齿轮(81)啮合，第二齿条(84)与第二齿轮(83)啮合，第一齿条(82)与第二齿条(84)相互垂直，净化组件(5)的一侧固定连接有导向杆(512)，导向杆(512)穿设于支撑管(4)且与支撑管(4)滑动配合，导向杆(512)固定连接于第一齿条(82)，封堵板(71)固定连接于第二齿条(84)，支撑管(4)上连接有用于驱动转动轴(85)转动的驱动元。
7.根据权利要求5所述的实验室气体在线监测与智能控制系统，其特征在于：支撑管(4)的内底壁开有与封堵板(71)一一对应的滑移槽(45)，滑移槽(45)贯穿至支撑管(4)的一外侧壁，封堵板(71)滑移在滑移槽(45)内。
8.根据权利要求6所述的实验室气体在线监测与智能控制系统，其特征在于：支撑管(4)的外侧壁固定连接有与转动轴(85)一一对应的定位板(47)，转动轴(85)转动连接于定位板(47)，定位板(47)位于第一齿轮(81)与第二齿轮(83)之间。
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