CN114577544A - 一种根据不同测定点自动给进采样管装置及其采样方法 - Google Patents

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及其采样方法，涉及环境监测中的烟尘监测技术领域，包括装置总成，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；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，给进轮位于装置总成上靠近主机上手柄的一侧；给进轮能够带动采样管往复移动，采样管与压紧轮滚动连接。本发明结构简单，方便携带，并且能够有效的控制采样管在烟道采样孔中的长度。

Description

一种根据不同测定点自动给进采样管装置及其采样方法

本申请是母案名称为“一种根据不同测定点自动给进采样管装置”的发明专利的分案申请；母案申请的申请号为：CN202010828376.7；母案申请的申请日为：2020-08-18。

技术领域

本发明涉及环境监测中的烟尘监测技术领域，特别是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1m，如果需要伸缩2m，那丝杆长度最少需要2m，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。

因此，市场上急需一种新型的根据不同测定点自动给进采样管装置，用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种根据不同测定点自动给进采样管装置，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，装置夹住采样管后，结合给进轮和压紧轮的配合设计，通过驱动电机的旋转，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。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

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，所述上壳组件(1)和所述下壳组件(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)设置在所述给进通道(3)的上下两侧，所述给进轮(5)位于装置总成(B)上靠近主机(D)上手柄的一侧；

所述给进轮(5)能够带动采样管(A)往复移动，采样管(A)与所述压紧轮(4)滚动连接；

所述上壳组件(1)和所述下壳组件(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)。

优选的，所述上壳组件(1)包括上壳(11)和上壳盖板(12)，所述压紧轮(4)转动连接于所述上壳(11)和所述上壳盖板(12)之间，所述上壳盖板(12)上设置有与所述压紧轮(4)对应的通孔，所述压紧轮(4)突出至所述给进通道(3)内并且能够与采样管(A)滚动摩擦。

优选的，所述下壳组件(2)包括底壳(21)和底壳盖板(22)，所述驱动电机(6)和所述给进轮(5)设置在所述底壳(21)和所述底壳盖板(22)之间，所述底壳盖板(22)上设置有与所述给进轮(5)对应的通孔，所述给进轮(5)突出至给进通道(3)内并且能够与采样管(A)接触。

优选的，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)上与所述激光传感器(13)相对的位置还设置有反射板(14)。

优选的，所述下壳组件(2)内还设置有电源模块(8)和控制电路板(9)，所述驱动电机(6)以及所述激光传感器(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)，通过所述充电接口(23)给电源模块(8)进行充电，所述控制电路板(9)上有通信模块，所述通信模块与采样管(A)的主机(D)无线通信。

优选的，所述给进轮(5)与压紧轮(4)均采用中间凹两头凸的结构，且所述给进轮(5)和所述压紧轮(4)的中间凹陷弧度与采样管(A)的弧度适配，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。

优选的，所述给进轮(5)设计在靠近采样管(A)的手柄的一侧。

优选的，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。

优选的，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°。

本发明还公开了一种根据不同测定点自动给进采样管装置的采样方法，包括以下步骤：

S1、将采样管放入到给进轮与压紧轮之间，盖上上壳组件，使采样管位于给进通道内，锁紧上壳组件与下壳组件；

S2、安装后将装置总成前端伸入烟道采样孔，并且通过强磁铁将装置总成吸附在采样孔的法兰盘上，防止装置总成滑出法兰盘；

S3、整个装置总成通过给进轮转动来调整采样管伸入采样孔的长度，并通过上下多个压紧轮来压紧采样管。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

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

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

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；

图7为图6中所述装置打开结构示意图；

图中：A、采样管；B、装置总成；C、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

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种根据不同测定点自动给进采样管装置，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，装置夹住采样管后，结合给进轮和压紧轮的配合设计，通过驱动电机的旋转，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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

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，并且压紧轮4和给进轮5都与采样管A相接触，其中采样管A与给进轮5为滑动摩擦，采样管A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，进而控制采样管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，当给进轮5转动时可以带动采样管A左右移动，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，在手柄和采样管A的共同作用下，对给进轮5压力更大、进而摩擦力更大，防止给进轮5与采样管A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A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C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6的转数以及激光传感器13的测距参数结合来精确控制采样管A伸入采样孔C内的长度。

本实施例中，所述压紧轮4采用ABS硬质塑料材质，价格便宜、方便购买并且与采样管A之间产生的摩擦力较小，所述给进轮5的外层为软质橡胶层，能够增强其与采样管A之间产生的摩擦力，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A弧度适配，以有效防止采样管A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A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，需要注意的是，装置总成B中靠近采样孔C的一端上的压紧轮4会给进轮5会随着装置总成B一同进入到采样孔C内，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-图7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，下壳组件2内的压紧轮4设置位置为装置总成B上靠近采样孔C的一侧，下壳组件2内的压紧轮4会随着装置总成B上靠近采样孔C的一侧一同进入到采样孔C中，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7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C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A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φ80mm、采样孔内径也为φ80mm)，实现密封，采样孔C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7附采样孔C的法兰盘10，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5或压紧轮4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。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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，所述上壳组件(1)和所述下壳组件(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)设置在所述给进通道(3)的上下两侧，所述给进轮(5)位于装置总成(B)上靠近主机(D)上手柄的一侧；

所述给进轮(5)能够带动采样管(A)往复移动，采样管(A)与所述压紧轮(4)滚动连接；

所述上壳组件(1)和所述下壳组件(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)。

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)，所述压紧轮(4)转动连接于所述上壳(11)和所述上壳盖板(12)之间，所述上壳盖板(12)上设置有与所述压紧轮(4)对应的通孔，所述压紧轮(4)突出至所述给进通道(3)内并且能够与采样管(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)，所述驱动电机(6)和所述给进轮(5)设置在所述底壳(21)和所述底壳盖板(22)之间，所述底壳盖板(22)上设置有与所述给进轮(5)对应的通孔，所述给进轮(5)突出至给进通道(3)内并且能够与采样管(A)接触。

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)上与所述激光传感器(13)相对的位置还设置有反射板(14)。

5.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)，所述驱动电机(6)以及所述激光传感器(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)，通过所述充电接口(23)给电源模块(8)进行充电，所述控制电路板(9)上有通信模块，所述通信模块与采样管(A)的主机(D)无线通信。

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：所述给进轮(5)与压紧轮(4)均采用中间凹两头凸的结构，且所述给进轮(5)和所述压紧轮(4)的中间凹陷弧度与采样管(A)的弧度适配，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。

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)设计在靠近采样管(A)的手柄的一侧。

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。

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)伸入采样孔(C)端设计有内倾角α，内倾角α为1.5°-2.2°。

10.一种基于权利要求1-9中任意一项所述的根据不同测定点自动给进采样管装置的采样方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将采样管放入到给进轮与压紧轮之间，盖上上壳组件，使采样管位于给进通道内，锁紧上壳组件与下壳组件；

S2、安装后将装置总成前端伸入烟道采样孔，并且通过强磁铁将装置总成吸附在采样孔的法兰盘上，防止装置总成滑出法兰盘；

S3、整个装置总成通过给进轮转动来调整采样管伸入采样孔的长度，并通过上下多个压紧轮来压紧采样管。

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