CN113457588A

CN113457588A - 油雾气溶胶发生装置

Info

Publication number: CN113457588A
Application number: CN202110782688.3A
Authority: CN
Inventors: 刘力; 周晓东; 乔锦瑞; 乔学明; 韩圆圆; 马广力; 徐硕; 王勇; 王桃
Original assignee: Shanxi Xinhua Chemical Defense Equipment Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shanxi Xinhua Chemical Defense Equipment Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2021-10-01

Abstract

本发明涉及用于对防护产品进行过滤效率性能评价用的装置，具体涉及一种油雾气溶胶发生装置；包括保温壳体，保温壳体的一端固接有混合器，混合器一端旋配有旋转轴，旋转轴的一端伸入至混合器的腔体内，混合器的底部前端设置有前端空气入口；保温壳体的内部沿其轴向安装有炉管，炉管的外侧设有铠装镍铬丝，炉管上连通有油进入口和精密注射仪器；一端伸出保温壳体外部并设有后端空气入口；保温壳体内还安装有温度传感器，温度传感器与空气流路共同连接有控制单元。本发明可定量进油量，实现低浓度的油雾气溶胶稳定发生，提高了试验升温速率，实现温度的精确测控。后端空气入口解决了繁琐的试验工作，降低装置内管路堵塞的风险。

Description

油雾气溶胶发生装置

技术领域

本发明涉及用于对防护产品进行过滤效率性能评价用的装置，具体涉及一种油雾气溶胶发生装置。

背景技术

防护产品包括防毒面具、呼吸器以及车载、船舶、潜艇用过滤吸收器等，其以滤除微小气溶胶颗粒（如烟、雾状毒剂，核爆炸产生的放射性微颗粒以及含细菌、病毒的配剂微粒）和化学毒剂的能力为表征，用以检验防护产品对有害气溶胶、毒剂的防护能力。过滤效率是在规定条件下，过滤件对空气中颗粒物滤除的百分数，是各类防护产品重要的技术参数之一。防护产品的质量一致性检验和鉴定检验必须进行过滤效率测量，利用油雾过滤效率测试装置进行测量，油雾法发生的过滤效率测试装置的量值准确性受到油雾气溶胶发生、流量、浓度、湿度等多个变量的影响，其中在试验过程中，发生气溶胶的浓度、流量波动、光电光度计的不稳定等因素又容易交叉相互干扰，这就需要为试验提供稳定、均匀的油雾气溶胶，尽量减少试验的干扰因素。目前在过滤效率评价系统中油雾气溶胶粒子发生装置一直沿用五十年代建厂初期的技术和装置，该装置主要存在的问题如下：

（1）雾气溶胶粒子发生装置炉丝熔断后维修周期较长；维修繁琐，易出现返工现象；

（2）发烟不稳，时常出现无法发烟的现象；

（3）炉温及进入炉内油量均无法量化；使气溶胶浓度及粒径调节困难；

（4）如雾气溶胶粒子发生装置处置不当，炉内孔洞易被碳化后的油填堵。

发明内容

本发明为解决现有条件油雾气溶胶发生不稳定导致气溶胶粒径及浓度难以控制、加热丝维修繁琐及周期长、装置管路易碳化等技术问题，提供一种油雾气溶胶发生装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种油雾气溶胶发生装置，包括保温壳体，保温壳体的一端固接有混合器，混合器远离保温壳体的一端旋配有旋转轴，旋转轴与保温壳体的中心轴相互平行，旋转轴的一端伸入至混合器的腔体内，且在端部固接有网格板，旋转轴的内部嵌装有喷嘴，喷嘴的内部腔体与混合器的腔体相连通，所述混合器的底部前端设置有前端空气入口；保温壳体的内部沿其轴向安装有炉管，炉管的外侧设有铠装镍铬丝，炉管上连通有油进入口，且油进入口的端部连接有精密注射仪器；炉管的一端与混合器的内部腔体连通，另一端伸出保温壳体外部并设有后端空气入口，所述前端空气入口和后端空气入口共同连接有空气流路；保温壳体内还安装有温度传感器，所述温度传感器与空气流路共同连接有控制单元。

工作过程：正常工作时，接通电源，设定控制单元的温度控制器和流量控制器参数，利用温度传感器和质量控制器，使温度、空气流量稳定在试验范围内，等待炉温正常工作后，调节旋转轴前后位置，从而调整混合器的的空间，改变喷嘴压力，将喷嘴出口端连入仪器检测油雾气溶胶粒径及浓度，若结果在不试验范围，继续调节旋转轴前后位置或前端空气流量、炉温等参数，若结果在试验范围，开始试验。试验结束后，将装置前端空气流路、温度调节器、精密注射仪器关闭，装置尾端的后端空气入口接入低流路空气吹扫10min后，关闭空气流、电源。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

（1）本发明可定量进油量，实现低浓度的油雾气溶胶稳定发生，降低人员劳动强度；

（2）本发明提高了试验升温速率，解决原装置加热丝缠绕方式繁琐、维修周期长的问题，实现快速、高效更换加热丝。解决了因炉丝烧断，人员反复维修的问题，实现温度的精确测控。

（3）本发明的后端空气入口利用空气替代原装置的不锈钢炉丝，解决了繁琐的试验工作，降低装置内管路堵塞的风险。解决原装置系统压力大，不易进油、且进油量波动的问题。

附图说明

图1为本发明油雾气溶胶发生装置结构示意图。

图2为恒温室结构示意图示意图。

图3为铠装镍铬丝缠绕示意图。

图中标记如下：

1-保温壳体，2-混合器，3-旋转轴，4-前端空气入口，5-炉管，6-铠装镍铬丝，7-油进入口，8-精密注射仪器，9-后端空气入口，10-温度传感器，11-控制单元，12-喷嘴，13-网格板。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1所示，一种油雾气溶胶发生装置，包括保温壳体1，保温壳体1的一端固接有混合器2，混合器2远离保温壳体1的一端旋配有旋转轴3，所述旋转轴调整混合器的空间，改变喷嘴压力，发生有效粒径及浓度的油雾气溶胶，在气溶胶总流量为（60～100）L/min时、研究一次稀释流量、进油端流量、进油量之间流量大小及发生温度与气溶胶发生浓度及粒径之间的关系，通过调节旋转轴找出满足（50～3000）mg/m³的要求的发生位置。

旋转轴3与保温壳体1的中心轴相互平行，旋转轴3的一端伸入至混合器2的腔体内，且在端部固接有网格板13，旋转轴3的内部嵌装有喷嘴12，喷嘴12的内部腔体与混合器2的腔体相连通，所述混合器2的底部前端设置有前端空气入口4；保温壳体1的内部沿其轴向安装有炉管5，炉管5的外侧设有铠装镍铬丝6，炉管5上连通有油进入口7，且油进入口7的端部连接有精密注射仪器8；炉管5的一端与混合器2的内部腔体连通，另一端伸出保温壳体1外部并设有后端空气入口9，所述前端空气入口4和后端空气入口9共同连接有空气流路，所述空气流路通过流量调节器控制流量；保温壳体1内还安装有温度传感器10，利用温度传感器随时观测温度变化，所述温度传感器10与空气流路共同连接有控制单元11；所述控制单元精确控制试验过程的流量和温度。

混合器2提供空气流与与高温油混合的空间，利用空气冷凝雾化的油蒸气，将其冷凝成小液滴，在空气中形成气溶胶。

如图2所示，所述保温壳体1、炉管5、铠装镍铬丝6、油进入口7、精密注射仪器8、温度传感器10组成恒温室，对进入的油进行恒定加热，保证其以一定流速通过炉管雾化，进入混合器被空气冷凝形成雾化气。精密注射仪器精确控制进油量，保证试验的有效性。

采用精密注射仪器8输送油，将油流入恒温室，解决原发生装置在发生低浓度气溶胶时，因冷凝雾化室压力大，油压不足，进油量不稳，从而导致无法发烟或发烟浓度可控行差的问题，实现进油量的量化。

进一步的，混合器2远离保温壳体1的一端固接有带有内螺纹的套管，所述旋转轴3设有外螺纹，旋转轴3旋配于套管内。

进一步的，所述控制单元11包括质量流量控制器和温度控制器，质量流量控制器和热电偶的传输信号利用PID调节器控制，控制单元11精确控制试验过程的流量和温度。

进一步的，所述保温壳体1采用隔热材料制作而成。

进一步的，所述铠装镍铬丝6自带绝缘层，缠绕时不存在短路现象，替代以往的镍铬丝+石棉绳+水玻璃缠绕加热丝的加热方式，耐温高，不易烧断，使用周期长，维护简单。

本装置满足GB 2890-2009、GB/T 6165-2008要求，广泛用于军民用个体防护装备（防毒面具）、军用集群防护装备（过滤吸收器）等装填的过滤材料、过滤罐、过滤吸收器等性能评价，提高了检测技术水平和检测结果的准确性。产生的气溶胶技术指标依据有GB2890-2009、GB/T 6165-2008等， GB 2890-2009气溶胶技术指标要求如下：

（1）气溶胶浓度：（150～200）mg/m³；

（2）气溶胶粒径：(0.02～2)μm，质量平均粒径为0.28μm～0.34μm。

GB/T 6165-2008气溶胶技术指标要求如下：

（1）气溶胶浓度：一般为（1000±10）mg/m3，当有特殊要求时，也可使用（2000～2500）mg/m3或250mg/m3。

（2）气溶胶粒径：质量平均粒径为0.28μm～0.34μm。

正常工作时，接通电源，设定控制单元11的温度调节器和流量调节器参数，利用温度传感器10和质量控制器，使温度、空气流量稳定在试验范围内，等待炉温正常工作后，调节旋转轴3前后位置，将喷嘴出口端连入仪器检测油雾气溶胶粒径及浓度，若结果在不试验范围，继续调节旋转轴3前后位置或前端空气流量、炉温等参数，若结果在试验范围，开始试验。试验结束后，将装置前端空气流路、温度调节器、精密注射仪器关闭，装置后端空气入口9经过低流路空气吹扫10min后，关闭空气流、电源。利用一路低流量空气将炉管5中的高温油顺利带入混合器并避免了试验后的碳化问题，利用铠装镍铬丝提升升温速率，利用PID控制调节试验温度和流量，本发明保证了装置的油雾气溶胶稳定、高效的发生，实现了温度、流量的精密控制，降低劳动强度，保证试验数据的准确可靠。

本发明设计合理，采用上述结构后，利用精密注射仪器8精确控制了试验过程进油量，保证油雾气溶胶发生稳定，满足试验要求的气溶胶粒径及浓度范围技术参数；又在进油端设计一路低流量热空气即后端空气入口9，解决装置管路的碳化问题，随时保持顺畅的油路通道，解决原装置系统压力大，不易进油、且进油量波动的问题；同时利用铠装镍铬丝的加热方式，耐温高，不易烧断，使用周期长，维护简单；采用PID替代电压控温的方式，智能显示温度，确保实验过程温度稳定，提高了试验质量，降低了人员劳动强度。

本发明从进油方式、加热方式、混合方式、控制单元四个方面入手设计出新型的油雾气溶胶发生装置。

进油方式来看，原有进油方式是气压法控制进油量，本发明利用精密注射泵系统推力达0.5MPa,不受冷凝雾化室压力变化影响；进油量可实现量化，气溶胶浓度易于调控。

加热方式来看，通过铠装镍铬丝替代镍铬丝+石棉绳+水玻璃，避免出现镍铬丝并联的情况，原有的缠绕炉丝难度大、周期长，因X型气化—冷凝式冷凝式油雾发生装置电源接口在同一端，因此，在镍铬丝缠绕完后，需在镍铬丝表面加石棉绳和水玻璃，在水玻璃干后再将另一段的缠绕在石棉绳和水玻璃，将端口与第一次缠好的端口一致，缠绕周期较长。

混合方式来看，本发明新增一路后端低流量热空气入口，以往的气溶胶发生装置，每次试验结束需拆掉炉子端口堵头，插入不锈钢丝，该操作繁琐，如工作人员遗漏，会导致炉内赌塞问题。本发明在进油量不变的情况下，增加管内压力，解决进油量易于调控的难题。2.试验完成后可通过新增空气入口对炉内余油进行吹扫，避免炉内油出现碳化现象。

控制单元来看，原有的气溶胶发生装置无法自动调节参数变化，本发明通过采用PID控制，实现实验过程自动调节参数变化。

Claims

1.一种油雾气溶胶发生装置，其特征在于，包括保温壳体（1），保温壳体（1）的一端固接有混合器（2），混合器（2）远离保温壳体（1）的一端旋配有旋转轴（3），旋转轴（3）与保温壳体（1）的中心轴相互平行，旋转轴（3）的一端伸入至混合器（2）的腔体内，且在端部固接有网格板（13），旋转轴（3）的内部嵌装有喷嘴（12），喷嘴（12）的内部腔体与混合器（2）的腔体相连通，所述混合器（2）的底部前端设置有前端空气入口（4）；保温壳体（1）的内部沿其轴向安装有炉管（5），炉管（5）的外侧设有铠装镍铬丝（6），炉管（5）上连通有油进入口（7），且油进入口（7）的端部连接有精密注射仪器（8）；炉管（5）的一端与混合器（2）的内部腔体连通，另一端伸出保温壳体（1）外部并设有后端空气入口（9），所述前端空气入口（4）和后端空气入口（9）共同连接有空气流路；保温壳体（1）内还安装有温度传感器（10），所述温度传感器（10）与空气流路共同连接有控制单元（11）。

2.根据权利要求1所述的油雾气溶胶发生装置，其特征在于，混合器（2）远离保温壳体（1）的一端固接有带有内螺纹的套管，所述旋转轴（3）设有外螺纹，旋转轴（3）旋配于套管内。

3.根据权利要求1所述的油雾气溶胶发生装置，其特征在于，所述控制单元（11）包括质量流量控制器和温度控制器，质量流量控制器和热电偶的传输信号利用PID调节器控制。

4.根据权利要求1所述的油雾气溶胶发生装置，其特征在于，所述保温壳体（1）采用隔热材料制作而成。

5.根据权利要求1所述的油雾气溶胶发生装置，其特征在于，所述铠装镍铬丝（6）自带绝缘层。