CN203148739U

CN203148739U - 可上下自动开闭温室气体取样箱

Info

Publication number: CN203148739U
Application number: CN 201220672953
Authority: CN
Inventors: 万运帆; 李玉娥; 高清竹; 秦晓波; 刘硕; 王斌; 刘爽
Original assignee: Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Current assignee: Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2022-12-10

Abstract

本实用新型公开了一种可上下自动开闭温室气体取样箱，属于大气环境测量领域，包括：箱体主框架、箱主体板、上箱盖及底座，其中上箱盖及箱体主框架分别连接一用于控制箱盖开闭的气缸驱动装置，都可以向上倾斜打开；并且箱主体板为固定在主体框架四周的四块聚碳酸酯板。本实用新型用于农林业环保温室气体自动取样监测，能提高大气温室气体测量的自动化程度，减少与自然条件下环境的差异性，并具有结构简单、透光性高、散热快，密封性好等优点。

Description

可上下自动开闭温室气体取样箱

技术领域：

本实用新型涉及气体取样箱，特别是指一种可以上下自动开闭的温室气体采样箱，主要用于农林业大气环境中的温室气体自动气体样品采集。

背景技术：

政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告指出：气候变暖已是不争的事实，而且90％的可能是由于人类活动排放温室气体引起的。《联合国气候变化公约》第十三次缔约方会议通过了“巴厘路线图”。其中的“巴厘行动计划”要求气候变化框架公约所有发达国家缔约方都要履行可测量、可报告、可核实的温室气体减排承诺。中国虽然是发展中国家，但随着中国经济的飞速发展和温室气体排放的迅速增加，中国已取代美国成为温室气体第一排放大国，中国所面临的国际压力空前。我国在2009年哥本哈根气候变化大会第十五次缔约方大会前夕承诺到2020年单位GDP碳排放比2005年下降40％～45％，作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划，表明了中国自主减排意愿。

温室气体监测是气候变化研究领域最重要的基础工作，是编制温室气体排放国家清单、减少温室气体排放和其它研究的基石。要实现温室气体清单减排“可测量、可报告、可核实”的任务，必须以大量的观测为基础。早在1997年联合国政府间气候变化专门委员会清单指南指出，农业土壤痕量气体释放的研究重点应放在不同气候条件下原位测定1年或更长的时间基础上。二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)是最主要的三大温室气体，由于它们在大气中的浓度较低，只有几百至几千ppbv(十亿分之一体积浓度单位)，目前绝大部分的测定还是基于传统的温室气体取样箱法技术，其中又分为手动和自动取样箱两种方式。自动取样箱是实现温室气体自动取样或自动监测必不可少的部件，能大大提高工作效率，是实现温室气体长时间、密集采样观测的基础。但在实际应用过程中，由于受限于箱体的管线及控制系统，使得自动温室气体采样箱体必须长时间地罩在作物上，不可避免地对作物光照、水分、温度等生长条件产生影响，其中主要是对温度及湿度的影响最大。国内外大量文献报道了静态箱在使用过程中温度升高明显，有的温度升高达10℃以上，箱内相对湿度增加15％或更高，如果不能很好地降低静态箱对作物或土壤的影响，将导致箱内作物生长条件与箱外有较大的差异，降低静态箱测定温室气体的代表性。针对这两个主要问题，目前主要的应对措施及优缺点有：1)缩短罩箱时间，但会降低测定的精度；2)在箱体外加保温层和反射层，即暗箱，只适宜手动测定，不能用于自动监测及长期测定；3)定期或不定期更换罩箱地点，耗费人力较多，可比性变差；4)加装冷却风扇或空调，增加成本，并且效果很有限。这些措施都只在一定程度上降低了升温或增湿的影响，效果也很有限，有的措施成本还较高。目前的自动温室气体采样箱大都还采用顶部打开的方式，不能形成对流降温降湿；箱体透光材料仍使用有机玻璃，主要缺点有透光率差、不耐冻、易破损老化、易划伤、易结露、重量大、导热性差等；而且大多数的取样箱主体框架用料为角铁喷漆或角钢，有重量大、易变形、易生锈等缺点。

实用新型内容：

针对上述问题，本实用新型的主要目的在于从箱体的构造和箱体材料上改进自动开启温室气体取样箱，降低取样箱测定温室气体时对作物和土壤环境条件的影响，使测定时的条件更接近于环境条件，使测定值更接近温室气体排放真实状况。

本实用新型提供一种可上下自动开闭温室气体取样箱，包括箱体主框架、箱主体板、上箱盖、底座，其中，所述上箱盖两端以合页连接于主框架，箱盖中间连接一用于控制箱盖开闭的气缸驱动装置；所述箱主体板为固定在主体框架四周的四块聚碳酸酯板；

其中，上箱盖向上打开，在所述箱体主框架的前后两侧面上沿横向分别焊有一固定所述气缸驱动装置用的气缸支撑架，所述气缸驱动装置的气缸一端与所述箱体主框架上的所述气缸支撑架连接，另一端与所述箱盖连接；所述气缸驱动装置包括气缸、上进气口调节阀、下进气口调节阀以及两个气缸”U”型支架；所述气缸“U”型支架由两个立部和一底部构成字母“U”形状，且在两个立部上打有与一螺栓配合的螺孔；所述箱盖由不锈钢方管无缝焊接而成的箱盖框、两锁固气缸杆的螺栓、一个“口”字形密封圈、两焊接于箱盖两侧的连接板、一不锈钢压框、以及一块固定于不锈钢压框内的聚碳酸酯板构成；所述箱体主框架由不锈钢方管焊接构成；所述围板为无缝焊接于所述箱体主框架底部四侧面上的不锈钢板，所述箱脚为焊接于箱体底部四个角上的四个底端削尖的不锈钢角钢。另外，本实用新型提供的可上下自动开闭温室气体取样箱还包括一气体混合装置，其安置在所述箱体内使用，包括一中空不锈钢圆杆、置于该中空不锈钢圆杆一端头的一风扇连接头以及通过一锁定螺钉固定的一风扇。

采用了上述技术方案的本实用新型具有以下优点：

采用两对独立作用的气缸来驱动上箱盖和箱体底部的自动开启，箱体上部及下部都可打开，更有利于箱体空气与外界对流，在不取样时打开箱体，使箱内作物生长的环境条件更接近于田间作物的真实生长环境，箱体对箱内作物及土壤的影响大大降低，有利于更准确地模拟和估算农田的温室气体排放情况。

箱体主框架由优质不锈钢方管组成，具有重量轻、强度高、易密封等优点。

箱体透光材料采用双面加硬防磨及单面防结露涂层的聚碳酸酯板，相对于有机玻璃板具有机械强度高、抗老化能力强、透光性好、重量轻、防刮花、防结露的优良特性。

附图说明：

图1是本实用新型开启状态下的总体构造正视图

图2是本实用新型关闭状态下的总体构造正视图

图3是本实用新型上箱盖的正视图

图4是本实用新型上箱盖的剖视图

图5是本实用新型主框架上端面的剖视图

图6是本实用新型“U”型气缸支座的正视图

图7是本实用新型“U”型气缸支座的左视图

图8是本实用新型“U”型气缸支座的剖视图

图9是本实用新型气体混合装置示意图

具体实施方式：

如图1所示，本实用新型可三面自动开启温室气体取样箱包括一箱体主框架10，箱体主框架10上装有上箱盖20、底座30、气缸驱动装置40和箱主体板50。另外，在箱体主框架10的内部还可以装有如图9所示的气体混合装置60配合使用。

箱体主框架10的主体是由不同长度的不锈钢方管11组合无缝焊接而成的一个长方体形框架，构成该长方体形框架四个侧棱的不锈钢方管11向下伸出，以便于构成后述的箱脚32。在箱体主框架10前后两面的四周内侧无缝焊接有长方形的挡条框12，并在挡条框12上朝向箱体内侧均匀地焊有若干螺钉13。挡条框12内附发泡硅胶封条(图中未示出)，其上打有与螺钉13的位置对应的孔，并穿设在螺钉13上；该发泡硅胶密封条沿挡条框12围成一个长方形的密封圈，在硅胶条接缝处用强力胶水粘接。

在箱体主框架10的顶部装有上箱盖20，如图1、图2和图3所示，上箱盖20由一不锈钢方管无缝焊接而成的箱盖框21、两固定气缸的“U”型支架22、两锁固气缸杆的螺栓23、一个“口”字形密封圈24、两焊接于箱盖20两侧的连接板25、一不锈钢压框27以及一块固定于箱盖框21内的聚碳酸酯板51组成，其中，连接板25与箱盖框21连接；在箱盖框21上铺有密封圈24，其材料为发泡硅橡胶，并均匀分布有螺丝孔；通过螺钉28由外向里将不锈钢压框27、聚碳酸酯板51以及密封圈24的“9”字形细部依次锁固于箱盖框21上。为了连接上下箱盖，在箱体主框架10的左上顶端和左下底端外侧两端分别焊有一对连接板14。通过位于箱体主框架10左上顶端的连接板14、合页26以及连接板25将箱盖20与箱体主框架10连接起来，因此上箱盖20可逆时针向上打开；底座30通过位于箱体主框架10左下底端的连接板14与箱体主框架10连接，因此可逆时针向下打开。

在箱体主框架10的前四个侧面上装有四块箱主体板50，其采用双面加硬防刮防结露的聚碳酸酯板，并且在周边打有与螺钉13的位置相对应的孔，通过该孔将箱主体板50穿设在螺钉13上，并用螺帽固定于箱体主框架10上压紧密封。

在箱体主框架10的前后两侧面的近中部不锈钢方管11上沿横向分别焊有一固定气缸用的气缸支撑架15，其也由不锈钢方管构成。在箱体主框架10的底部的四个侧面上与不锈钢方管11配合无缝焊有由四块不锈钢板构成的一围板31，其形成一个密封的环状密封带。在四个底脚不锈钢方管11的底部焊有四个横截面呈“L”形的不锈钢角钢，并将角钢末端削尖以形成四个箱脚32。

本实用新型可上下自动开启温室气体取样箱包括二套气缸驱动装置40，分别用于上述上箱盖20和箱子整体的独立开闭操作，这里用控制上箱盖20开闭操作的气缸驱动装置40来举例说明。如图1所示，每套气缸驱动装置40包括气缸41、上进气口调节阀42、下进气口调节阀43以及两个气缸”U”型支架22，其中，一个气缸”U”型支架22焊接于箱体主框架10的气缸支撑架15上，另一个气缸”U”型支架22焊接于箱盖20上。“U”型支架的详细结构如图6、图7和图8所示，“U”型支架的立部和底部构成字母“U”形状，且在两个立部上打有与螺栓23配合的螺孔。气缸81的尾端夹在固定于气缸支撑架15上的气缸”U”型支架22的两个立部之间，并通过螺栓23锁固；气缸41另一端的气缸杆44端部夹在箱盖20上的”U”型支架22的两个立部之间，并通过螺栓23锁固。

如图7所示，本实用新型中的气体混合装置60包括安装杆61、混合风扇62、连接头63、锁定螺钉64和过壁接头65，其中，安装杆61为一中空的不锈钢杆；连接头63由三段不同直径的PVC塑料圆柱组成一体，其一端与安装杆61中心紧配合并由螺钉64锁固于安装杆61上，另一端与混合风扇62轴心孔紧配合，过壁接头65固定在主体板50上，用来将控气体混合装置60的控制线穿过主体板进入到箱体内部，并保持箱体的密封。

现结合图1说明本实用新型的田间安装及具体动作方式。取样箱依上述说明组装好后，先在被罩作物四周依箱体大小挖一方形围沟，将箱体下部四个箱脚32及围板31的一半左右埋入沟中并用土压实，将气体混合装置60的安装杆61的底部插入箱体中心位置的土壤中。

本实用新型需配合外接的控制系统(图中未示)配合一起使用，该控制系统可包括单片、计算机、电机、电磁阀等常用控制装置和设备。

气体混合装置60的动作由控制系统单独控制，在控制系统中可设定任意时间给混合风扇62通/断电并控制其开闭，以便实现混合箱内气体或与箱外气体快速交换的需求。

组装好的取样箱上箱盖20及底座30分别连接于所述箱体主框架10同侧，上箱盖20能向上开启，底座30固定不动，箱体主框架10向上倾斜，方向与上箱盖20开启方向一致，使箱体主框架10与底座30之间形成一定角度而打开。箱盖自动开闭通过气缸驱动装置40的动作来实现。可利用二位五通电磁阀(图中未示)来单独控制二对气缸41的动作，该二位五通电磁阀与单片机或计算机等连接以控制其操作。二位五通电磁阀的进气口接有一空气压缩机或高压钢气瓶以提供动力，并且二位五通电磁阀的两个供气口通过高压软管分别接入气缸41的上进气口调节阀42和下进气口调节阀43以给气缸供气，上述调节阀可以通过调节进出气量的大小控制开闭的速度。当需要某一箱盖关闭时，首先由单片机或电脑等控制系统发出指令，给控制此箱盖的二位五通阀通电，电磁阀打开进行气路切换，使压缩空气通过高压软管和上进气口调节阀42流入气缸41的上气室，同时使气缸41下气室中的压缩空气通过下进气口调节阀43和高压软管与二位五通电磁阀的排气口相通；然后，压缩空气注入气缸41上气室，推动气缸41内的活塞向下运动；活塞带动气缸杆44，气缸杆44带动箱盖向下运动；当箱盖运动到与箱体主框架10接触后，在压缩空气压力的作用下，箱盖上的“口”字形密封圈发生挤压形变，与箱体主框架10上的不锈钢方管11紧密接触而形成密封面，将箱内外的空气隔离开来，从而实现箱体的自动关闭动作。

取样均在箱体完全密闭时进行，一般至少取2次，分别是刚盖箱后和将要打开箱之前进行。取样通过在保证密闭的情况下通入箱体内的一根采样管66进行(采样管66可从箱体围板31下面穿入，以土密封；或者在主体板50上开孔穿入，以过壁接头65密封)，采样管66接入一电磁开关阀和抽气泵，由单片机或电脑控制电磁开关阀和抽气泵的开启和关闭来实现取样。

当在完成取样之后需要开启箱盖时，首先由单片机或电脑控制系统发出指令，给控制此箱盖的二位五通阀断电，电磁阀关闭，进行气路切换，使压缩空气通过高压软管与下进气口调节阀43流入气缸41的下气室，同时使气缸41上气室中的压缩空气通过上进气口调节阀42和高压软管与二位五通电磁阀的排气口相通；然后，压缩空气注入气缸41下气室，推动气缸41内的活塞向上运动，活塞带动气缸杆44，气缸杆44带动箱盖20或箱主体10向上运动，使上箱盖10与箱体主框架10分离，上箱盖打开，同体箱主体10与底座30也分开；当气缸41达到最大行程后上箱盖和箱体主框架10停止运动，气缸41下气室内压缩空气支撑上箱盖20及箱体主框架10的打开状态，从而实现取样箱的自动打开。

Claims

1.一种可上下自动开闭的温室气体取样箱，包括箱体主框架、箱主体板、上箱盖及底座，其特征在于，所述上箱盖及底座分别连接一用于控制箱盖开闭的气缸驱动装置，所述底座四周焊有围板，底部有箱脚。

2.如权利要求1所述的可上下自动开闭温室气体取样箱，其特征在于，所述箱主体板为固定在主体框架四周的四块聚碳酸酯板。

3.如权利要求1或2所述的可上下自动开闭温室气体取样箱，其特征在于，所述上箱盖及底座分别连接于所述箱体主框架同侧，其中，上箱盖向上开启，底座固定不动，箱体主框架向上倾斜，方向与上箱盖开启方向一致，使箱体主框架与底座之间形成一定角度而打开。

4.如权利要求3所述的可上下自动开闭温室气体取样箱，其特征在于，在所述箱体主框架侧面的中部焊有一固定所述气缸驱动装置用的气缸支撑架，主框架底端也焊有一气缸支撑架，所述气缸驱动装置的气缸一端与所述箱体主框架上的所述气缸支撑架连接，另一端与所述箱盖或底座连接。

5.如权利要求4所述的可上下自动开闭温室气体取样箱，其特征在于，所述气缸驱动装置包括气缸、上进气口调节阀、下进气口调节阀以及两个气缸”U”型支架。

6.如权利要求1所述的可上下自动开闭温室气体取样箱，其特征在于，所述箱盖由不锈钢方管无缝焊接而成的箱盖框、两锁固气缸杆的螺栓、一个“口”字形密封圈、两焊接于箱盖两侧的连接板、一不锈钢压框、以及一块固定于不锈钢压框内的聚碳酸酯板构成。

7.如权利要求1所述的可上下自动开闭温室气体取样箱，其特征在于，所述箱体主框架由不锈钢方管焊接构成。

8.如权利要求1所述的可上下自动开闭温室气体取样箱，所述围板为无缝焊接于所述底座四侧面上的不锈钢板，所述箱脚为焊接于所述底座四个角上的四个底端削尖的不锈钢角钢。

9.如权利要求1所述的可上下自动开闭温室气体取样箱，其特征在于，还包括一气体混合装置，其安置在所述箱体内使用，包括一中空不锈钢圆杆、置于该中空不锈钢圆杆一端的一风扇连接头以及通过一锁定螺钉固定的一风扇。