CN202238074U

CN202238074U - 一种模拟大气环境的可抽真空型烟雾箱

Info

Publication number: CN202238074U
Application number: CN2011202586599U
Authority: CN
Inventors: 崔芬萍; 裴世鑫; 陈敏东
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-07-21

Abstract

本实用新型属于大气环境试验设备领域，具体为一种模拟大气环境的可抽真空型烟雾箱，包括支架和设置在支架上的箱体，所述箱体包括透明管和两个盆状封头，所述两个盆状封头分别与透明管两端连接，所述盆状封头与透明管的配合处设有密封圈，所述一侧盆状封头的侧面设有光谱技术检测孔、气态样品进样孔、液态样品进样孔和箱内气压测量孔；另一侧盆状封头上设有光谱技术检测孔、实验废气抽气孔和风扇电缆孔。本实用新型提供的烟雾箱在设计上较为简单，制造材料易得，成本较低，适合大面积推广，有助于基于烟雾箱研究的大气环境化学的推广。

Description

一种模拟大气环境的可抽真空型烟雾箱

技术领域

本实用新型属大气环境试验设备领域，涉及一种模拟大气环境的可抽真空型烟雾箱。

背景技术

由于受气象、地形和污染源等条件的限制，在大气环境化学研究领域，现场实测受到了很大的限制，而且现场实测也难以人为控制和改变条件，因此要从现场实测的角度研究大气环境化学问题，是极其不容易的事情，为此，人们发展了大气环境化学的实验模拟研究。

烟雾箱则是实验模拟的工具之一。它可以排除气象、地形等因素的影响，单纯模拟大气中的化学过程，从而由复杂的实验现象提炼出大气环境化学反应的本质，实验条件又可以人为控制、改变，可以开展重复性实验研究，因而在进行有关大气环境化学反应的机理性研究，解决复杂条件下的环境污染问题时，具有很大的优越性。将模拟大气环境的烟雾箱与化学反应模式研究相结合，通过与现场实测的对照，可深入了解光化学烟雾形成的机制和污染的规律。

建立在烟雾箱模拟大气环境基础上的研究方法始于20世纪50年代，在一些发达国家和地区被广泛用于大气环境化学的研究中，但主要是根据各自的要求和条件自行设计制造，如北京大学在国内最先用聚四氟乙烯薄膜建造了一个烟雾箱系统，但该烟雾箱无法抽真空，对液态样品来说，进样很不方便。环境科学研究院曾经从日本国立公害所引进过一台固定式可抽真空、可升温式不锈钢内涂聚四氟乙烯的烟雾箱，但是该烟雾箱的缺点是整个结构为不锈钢材料制成，不利于模拟太阳光的光源照射，而且烟雾箱的结构过于复杂，不利于实验操作。美国北卡箩来纳大学用聚四氟乙烯薄膜在室外建立了一个大型烟雾箱，光源直接用太阳光，从理论上来说，这是最理想的模拟大气环境的烟雾箱，但其缺点也是显而易见的，一是规模太大，建造成本和实验成本都很高，不利于大面积推广；二是无法抽真空，在实验条件的优化上很不方便，不利于重复性实验研究的进行。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟大气环境的可抽真空型烟雾箱，具体由以下技术方案实现：

一种模拟大气环境的可抽真空型烟雾箱，包括支架和设置在支架上的箱体，所述箱体包括透明管和两个盆状封头，所述两个盆状封头分别与透明管两端连接，所述盆状封头与透明管的配合处设有密封圈，盆状封头上设有气态样品进样孔、液态样品进样孔、箱内气压测量孔、实验废气抽气孔和风扇电缆孔，并在两侧盆状接头中间位置各设一个光谱技术检测孔.。

所述一侧盆状封头上设有光谱技术检测孔、气态样品进样孔、液态样品进样孔和箱内气压测量孔；则另一侧盆状封头上设有光谱技术检测孔、实验废气抽气孔和风扇电缆孔。

所述的烟雾箱，其进一步设计在于，所述透明管采用大口径石英玻璃管，所述盆状封头为特氟龙材料制成。

所述的烟雾箱，其进一步设计在于，所述盆状封头上的气态样品进样孔、实验废气抽气孔和箱内气压测量孔位置分别配套设有一组合件，该组合件包括一过渡法兰和一焊接了钢管的法兰，组合件的过渡法兰固定连接在盆状封头上对应孔的位置，过渡法兰外固定连接焊接了钢管的法兰，钢管上设有真空阀门，所述过渡法兰与盆状封头和焊接了钢管的法兰配合面均设有密封圈。

所述的烟雾箱，其进一步设计在于，所述液态样品进样孔位置配套设有一组合件，该组合件包括一过渡法兰和一法兰盘，过渡法兰固定连接在盆状封头上液态样品进样孔位置，过渡法兰外固定连接法兰盘，过渡法兰和法兰盘之间夹持一硅胶垫，该硅胶垫将过渡法兰上的孔封住，过渡法兰与盆状封头配合面设有密封圈。

所述的烟雾箱，其进一步设计在于，所述光谱技术检测孔位于两侧盆状封头的正中间，光谱技术检测孔位置配套设有一组合件，该组件包括一过渡法兰和一法兰盘，过渡法兰固定连接在盆状封头上光谱技术检测孔位置，过渡法兰外固定连接法兰盘，过渡法兰和法兰盘之间夹持镜片，该镜片将过渡法兰上的孔封住，所述过渡法兰与盆状封头和镜片配合面均设有密封圈。

所述的烟雾箱，其进一步设计在于，所述密封圈外侧还设有固定密封圈的金属压环，所述金属压环与盆状封头固定连接。

所述的烟雾箱，其进一步设计在于，所述盆状封头的内侧设有定位台阶，所述透明管与所述定位台阶相配合；所述盆状封头与所述透明管外侧连接的部分设有倒角，所述密封圈设置在该倒角内。

所述的烟雾箱，其进一步设计在于，所述支架上还设有四根均匀分布于所述箱体周围的黑光灯。

所述的烟雾箱，其进一步设计在于，所述一盆状封头内侧还设有风扇支架，风扇支架上安装有风扇，所述一侧盆状封头上还设风扇电缆孔。

所述的烟雾箱，其进一步设计在于，所述风扇电缆孔位置配套设有一组合件，该组合件包括一过渡法兰和真空电缆过渡接头，所述过渡法兰和真空电缆过渡接头适配，过渡法兰固定连接在盆状封头上电缆孔位置，过渡法兰外接真空电缆过渡接头，所述过渡法兰与盆状封头和真空电缆过渡接头之间均设有密封圈。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型所述烟雾箱在设计上较为简单，制造材料易得，成本较低，适合大面积推广，有助于基于烟雾箱研究的大气环境化学的推广；烟雾箱可抽真空，使得在用烟雾箱模拟大气环境开展大气环境化学反应研究时，可以根据实验需要，按照氮气与氧气的比例来配置空气，从而尽可能简化实验模型，也可以采用净化空气的方法给烟雾箱充入净化空气，可抽真空型烟雾箱，使得不管采用哪种方法配制空气，都很容易将实验所需要的空气充入烟雾箱，而箱内不会余留杂质气体。

本实用新型所提供的模拟大气环境的烟雾箱，采用吸附系数很小的特氟龙材料来制作烟雾箱的封头，采用大口径石英玻璃管做为烟雾箱的可透光箱体，特氟龙和石英的吸附系数都很小，在烟雾箱体积一定的情况下，可以将因材料所造成的壁效应降到最低；通过在烟雾箱两封头上预留的光谱检测孔，可以直接将一些高灵敏光谱技术，尤其是基于多通吸收的光谱技术直接用于烟雾箱内模拟大气环境的光化学过程的在线无损检测；在烟雾箱抽真空的情况下，可以采用微量进样器直接将液体样品送进烟雾箱，使烟雾箱中的液体进样变得简单易行；本实用新型在盆状封头上永久固定了金属过渡法兰，可以在尽可能降低烟雾箱吸附效应的同时，使烟雾箱经久耐用。

附图说明

图1为本实用新型所述烟雾箱的立体结构示意图。

图2为图1沿液体进样孔、两个光谱检测孔的中心所组成平面的剖面示意图。

图3为图1中将盆状封头和大口径石英玻璃管通过O形圈密封的装配示意图。

图4-1为图1中左侧盆状封头内侧结构示意图；图4-2为左侧盆状封头的剖面；图4-3为左侧盆状封头的外侧结构示意图。

图5为图1和图4中气体样品进样孔、箱内压力测量孔、实验废气抽气孔处的金属过度法兰及其外接结构的装配示意图。

图6为图1和图4中液体进样孔和光谱技术检测孔处的金属过度法兰及其外接结构的装配示意图。

图7为风扇电缆孔处的金属过渡法兰及其外接结构的装配示意图。

图中，1-左侧盆状封头；2-玻璃管；3-金属压环；4-右侧盆状封头；5-组合件； 6-黑光灯管；7-烟雾箱支架；8-组合件；9-烟雾箱支架底座；10-光谱技术检测孔；11-风扇支架；12-大尺寸O形密封圈；14-气态样品进样孔；15-液体样品进样孔；16-限位台阶；17-倒角；18-箱内气压测量孔；19-凹槽式金属过渡法兰；20-小尺寸O形密封圈；21-钢管法兰盘；22-金属过渡法兰；23-硅胶垫；24-带孔法兰；25-限位台阶；26-凹槽；27-钢管；28-电极法兰盘；29-电极组合管；30-电极。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所述烟雾箱做进一步说明。

结合图1和图2，本实用新型所述烟雾箱主体部分是由特氟龙材料制成的左侧盆状封头1、右侧盆状封头4和由石英制作的玻璃管2组成的一个可抽真空的圆柱形箱体，箱体的四周均布四只模拟太阳光照的黑光灯管6；整个箱体固定在由支架7和支架底座9组成的烟雾箱架上。盆状封头上设有气态样品进样孔、液态样品进样孔、箱内气压测量孔、实验废气抽气孔、风扇电缆孔和光谱技术检测孔，各孔可分设在左、右侧盆状封头上，光谱技术检测孔在两侧盆状接头中间位置各设一个，进样孔和抽气孔最好分别分布在两个封头。

结合图3和图4（图4-1、4-2、4-3），左侧盆状封头1和大口径石英玻璃管2之间的装配方法是：在左侧盆状封头1的内侧，设置一个与透明管2匹配的限位台阶16，并在限位台阶外侧，设置一个倒角17，将透明管2的一端置于限位台阶16中，同时，将一个与玻璃管2及倒角17匹配的大尺寸O形密封圈12套在玻璃管2靠近左侧盆状封头1的一端，并用一个与左侧盆状封头1和玻璃管2匹配的金属压环3将大尺寸O形密封圈12压进倒角17中，然后用螺钉将金属压环3固定在左侧盆状封头1上，这样，既可以将左侧盆状封头1与玻璃管2做成一个整体，同时，利用O形圈的侧向密封性，还可以保证在左侧盆状封头1与玻璃管2的接口处不漏气。

右侧盆状封头4和大口径石英玻璃管2之间的装配方法与左侧盆状封头1和大口径石英玻璃管2之间的装配方法一致。

结合图4，左侧盆状封头1上设有气态样品进样孔14，液态样品进样孔15，箱内气压测量孔18和光谱技术检测孔10，四个孔都是通孔。在左侧盆状封头1的内侧，在光谱技术检测孔10的下方设有两排风扇支架11的固定螺孔27，螺孔27都是沉孔，用于将风扇支架固定在左侧盆状封头1的内侧。

结合图1、图4和图5，设置在左侧盆状封头1上的气体样品进样孔14、箱内气压测量孔18都是通孔，考虑到盆状封头外侧与这些通孔连接的装置需要经常拆换，为防止拆换损坏设置在各通孔周围的螺纹，在左侧盆状封头1的外侧，与气态样品进样孔14和箱内气压测量孔18对应的位置各设有一个组合件，该组合件包括凹槽式金属过渡法兰19和焊接有钢管的法兰盘。每个组合件与各孔的连接为：用螺钉将孔径与各小孔相同的凹槽式金属过渡法兰19固定在左侧盆状封头1外侧的对应位置，为防止封头处漏气，在凹槽式金属过渡法兰19与左侧盆状封头1之间夹持小尺寸O形密封圈20；然后在凹槽式金属过渡法兰19上，用螺钉将焊接有细钢管27的钢管法兰盘21固定在凹槽式金属过渡法兰盘19上，为保证密封性，在钢管法兰盘21和金属过渡法兰19之间用小尺寸O形密封圈20密封，然后在钢管27的另一端接上真空阀门即可密封。

结合图1、图4和图6，设置在左侧盆状封头1上的液体样品进样孔15也是一个通孔，同样考虑到经常更换硅胶垫23容易损坏设置在盆状封头1上的螺纹，因此，在盆状封头1的外侧，对应液体样品进样孔15位置也设有一组合件，该组合件包括金属过渡法兰22和法兰盘24。该组合件与液体样品进样孔15的连接为：在液体样品进样孔15的位置用螺钉将金属过渡法兰22永久固定在盆状封头1上，然后根据台阶的大小选配一个大小合适的硅胶垫23，再用一个中心有小孔的带孔法兰24将硅胶垫23压在台阶式过渡法兰处的定位台阶上，为防止金属过渡法兰22与盆状封头1的连接处漏气，在金属过渡法兰22与左侧盆状封头1之间夹持一个小尺寸O形密封圈20，这样，在烟雾箱不用液体进样的时候可以有效密封，当烟雾箱需要液体进样的时候，可以通过微量进样器直接刺透硅胶垫向烟雾箱内直接进样。

结合图1、图4和图6，设置在左侧盆状封头1上的光谱技术检测孔10也是通孔，同样是考虑到盆状封头外侧与这些通孔连接的装置需要经常拆换，为防止拆换损坏设置在通孔周围的螺纹，在左侧盆状封头1的外侧，与通孔光谱技术检测孔10对应的位置设有一个组合件，该组合件的组成与设置在液体样品进样孔15处组合件的组成合连接方法一致，不同之处在于将硅胶垫23用镜片替换，在镜片与金属过渡法兰之间加装小尺寸O形密封圈。

设置在右侧盆状封头4上的光谱技术检测孔10与设置在左侧盆状封头1上光谱技术检测孔10处的组合件结构相同；设置在右侧盆状封头4上的实验废气抽气孔与设置在左侧盆状封头1上的气体样品进样孔14、箱内压力测量孔18的处理方法一致，通过真空阀门的开合，可实现给烟雾箱抽真空、气体进样以及测量箱内气压等过程；

结合图1和图7，设置在右侧盆状封头4上的风扇电缆孔也是通孔，考虑到盆状封头外侧与电缆孔连接的装置需要经常拆换，为防止拆换损坏设置在通孔周围的螺纹，在右侧盆状封头4的外侧，与电缆孔对应的位置也设置有凹槽式金属过渡法兰19和真空电缆过渡接头，其接法为：

用螺钉将孔径与风扇电缆孔相同的凹槽式金属过渡法兰19固定在右侧盆状封头4外侧的对应位置，为防止封头处漏气，在凹槽式金属过渡法兰19与右侧盆状封头4之间夹持小尺寸O形密封圈，然后在凹槽式金属过渡法兰19上，用螺钉将由电极法兰盘28、电极30和金属管29组成的真空电缆过度接头固定在凹槽式金属过渡法兰19上，为保证密封性，在电极法兰盘28和金属过渡法兰19之间用小尺寸O形密封圈20密封。

结合图7，真空电缆过渡接头由电极法兰盘28、金属管29和电极30组成。真空电缆过渡接头是由金属管29与电极法兰盘28同轴焊接为一个整体，然后将两根电极30置于由金属管29和电极法兰盘28焊成的整体中，再用熔融玻璃将电极30浇注其中而成。

Claims

1. 一种模拟大气环境的可抽真空型烟雾箱，包括支架和设置在支架上的箱体，其特征在于所述箱体包括透明管和两个盆状封头，所述两个盆状封头分别与透明管两端连接，所述盆状封头与透明管的配合处设有密封圈，所述盆状封头上设有气态样品进样孔、液态样品进样孔、箱内气压测量孔、实验废气抽气孔和风扇电缆孔，并在两侧盆状接头中间位置各设一个光谱技术检测孔.。

2. 根据权利要求1所述的烟雾箱，其特征在于，所述一侧盆状封头上设有光谱技术检测孔、气态样品进样孔、液态样品进样孔和箱内气压测量孔；另一侧盆状封头上设有光谱技术检测孔、实验废气抽气孔和风扇电缆孔。

3. 根据权利要求1所述的烟雾箱，其特征在于，所述透明管采用大口径石英玻璃管，所述盆状封头为特氟龙材料制成。

4. 根据权利要求1或2所述的烟雾箱，其特征在于，所述盆状封头上的气态样品进样孔、实验废气抽气孔和箱内气压测量孔位置分别配套设有一组合件，该组合件包括一过渡法兰和一焊接了钢管的法兰，组合件的过渡法兰固定连接在盆状封头上对应孔的位置，过渡法兰外固定连接焊接了钢管的法兰，所述钢管上设有真空阀门，所述过渡法兰与盆状封头和焊接了钢管的法兰配合面均设有密封圈。

5. 根据权利要求1或2所述的烟雾箱，其特征在于，所述液态样品进样孔位置配套设有一组合件，该组合件包括一过渡法兰和一法兰盘，过渡法兰固定连接在盆状封头上液态样品进样孔位置，过渡法兰外固定连接法兰盘，过渡法兰和法兰盘之间夹持一硅胶垫，该硅胶垫将过渡法兰上的孔封住，过渡法兰与盆状封头配合面设有密封圈。

6. 根据权利要求1或2所述的烟雾箱，其特征在于，所述两侧光谱技术检测孔位于两侧盆状封头的正中间，光谱技术检测孔位置配套设有一组合件，该组件包括一过渡法兰和一法兰盘，过渡法兰固定连接在盆状封头上光谱技术检测孔位置，过渡法兰外固定连接法兰盘，过渡法兰和法兰盘之间夹持镜片，该镜片将过渡法兰上的孔封住，所述过渡法兰与盆状封头和镜片配合面均设有密封圈。

7. 根据权利要求1所述的烟雾箱，其特征在于，所述密封圈外侧还设有固定密封圈的金属压环，所述金属压环与盆状封头固定连接。

8. 根据权利要求1所述的烟雾箱，其特征在于，所述盆状封头的内侧设有定位台阶，所述透明管与所述定位台阶相配合；所述盆状封头与所述透明管外侧连接的部分设有倒角，所述密封圈设置在该倒角内；所述支架上还设有四根均匀分布于所述箱体周围的黑光灯。

9. 根据权利要求1所述的烟雾箱，其特征在于，所述盆状封头内侧还设有风扇支架，风扇支架上安装有风扇，风扇的电缆由风扇电缆孔引出。

10. 根据权利要求9所述的烟雾箱，其特征在于，所述风扇电缆孔位置配套设有一组合件，该组合件包括一过渡法兰和真空电缆过渡接头，所述过渡法兰和真空电缆过渡接头适配，过渡法兰固定连接在盆状封头上风扇电缆孔位置，过渡法兰外接真空电缆过渡接头，所述过渡法兰与盆状封头和真空电缆过渡接头之间均设有密封圈。