CN203772604U - 发动机排气不同粒径微粒分段采样系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统，旨在解决当前技术缺少按微粒粒径分段收集排气微粒的装置的问题，其包括排气稀释系统、稳流装置、加电装置及排气微粒分段采集装置，排气稀释系统为二级稀释系统，其与稳流装置相连接，稳流装置包括稳压室、稳流器及恒流氮气瓶，稳流器置于稳压室内部中间位置，稳压室和恒流氮气瓶分别与排气微粒分段采集装置连接，加电装置包括放电针和高压电源，放电针位于稳流器中心的孔中，排气微粒分段采集装置包括位于系统壳体内部的绝缘导流柱、中央电极柱及玻璃纤维滤纸，中央电极柱的上端与绝缘导流柱的下端贴合固定，下端与金属底座固定连接，系统壳体与底座固定连接，且系统壳体通过导线接地。
Description
技术领域
本实用新型涉及内燃机排放控制领域的一种装置，更确切地说，本实用新型涉及一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统。
背景技术
发动机微粒排放已日益成为降低环境质量、影响人体健康的因素，发动机微粒排放对人体的危害，一方面是由于细小微粒体吸附在人体组织器官上，使器官功能衰退；另一方面是由于微粒中的可溶性有机成分(SOF)，比如苯、芳香烃、烯烃等强致癌物质会随细小微粒体深入人体肺泡，对人体组织具有毒害作用。
不同粒径段的微粒对人体的危害程度有很大不同，因为：1、不同粒径段的微粒含有的可溶性有机成分有很大不同；2、不同粒径段的微粒形貌有较大区别。但是目前对于各个粒径段微粒的形貌及化学成分缺少足够准确的分析，其原因在于缺少相关按微粒粒径分段收集排气微粒的装置。
发明内容
为解决当前技术存在的缺少相关按微粒粒径分段收集排气微粒的装置的问题，本实用新型提供一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统，对排气微粒按粒径段进行采集，再进行各个粒径段微粒的形貌及化学成分分析，以对不同粒径段微粒的危害做出科学准确的判断。
本实用新型是采用以下技术方案实现的，结合附图：
提供一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统，其包括排气稀释系统、稳流装置、加电装置及排气微粒分段采集装置，其中，排气稀释系统为二级稀释系统，其与稳流装置相连接；稳流装置包括稳压室15、稳流器17及恒流氮气瓶19，稳流器17为蜂窝煤形状的不锈钢圆柱体，稳流器17固定连接在稳压室15内部中间位置，稳压室15和恒流氮气瓶19分别与排气微粒分段采集装置连接；加电装置包括放电针16和高压电源18，放电针16位于稳流器17中心的孔中，放电针16通过导线与高压电源18相连；排气微粒分段采集装置包括底座20、绝缘导流柱23、中央电极柱24、玻璃纤维滤纸25、系统壳体26及电源29，稳压室15下端与系统壳体26上端螺栓连接，绝缘导流柱23、中央电极柱24、玻璃纤维滤纸25均位于系统壳体26内部，绝缘导流柱23呈圆锥状，在绝缘导流柱23外表面涂有聚四氟乙烯，中央电极柱24为金属圆柱状外壳，中央电极柱24的上端与绝缘导流柱23的下端贴合固定，中央电极柱24通过导线与电源相连，中央电极柱24下端与底座20固定连接，底座20为金属板，中央电极柱24与底座20之间设置有绝缘垫片，底座20外侧圆周方向有均布的圆孔，系统壳体26与底座20固定连接，且系统壳体26通过导线接地。
作为本实用新型所提供的一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统的改进技术方案，其中，排气稀释系统包括发动机排气管1、第一级风机2、一号第一级稀释管道3、文丘里管 4、排气分流管5、二号第一级稀释管道6、三通7、第二级风机8、第二级稀释管道9、排气引入管10、一号气溶胶管11、旋风分离器12及二号气溶胶管13；第一级风机2与一号第一级稀释管道3螺纹密封连接，一号第一级稀释管道3、二号第一级稀释管道6和排气分流管5分别与文丘里管4上端、下端和中部螺纹密封连接，排气分流管5的左端伸入发动机排气管1并与发动机排气管1外壁焊接；二号第一级稀释管道6、第二级风机8、第二级稀释管道9通过三通7螺纹密封连接，排气引入管10伸入第二级稀释管道9中并与第二级稀释管道9的外壁焊接，排气引入管10另一端与一号气溶胶管11采用卡箍锁死，旋风分离器12两端分别与一号气溶胶管11和二号气溶胶管13采用卡箍锁死，二号气溶胶管13与稳流装置连接。
作为本实用新型所提供的一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统的改进技术方案，其中，稳流装置还包括稳压室罩14、稳流片22及吹扫气引入管30；稳压室罩14下端与稳压室15上端螺栓连接，且稳压室罩14与稳压室15中间放置密封垫；稳流器17轴线位置设有通孔，放电针16位于稳流器17的通孔中，放电针16上端与稳流器17上端螺纹连接；稳压室15与所述系统壳体26之间放置密封垫；恒流氮气瓶19与吹扫气引入管31左端密封连接；系统壳体26外侧上端设置有吹扫气入口，吹扫气引入管30的右端与吹扫气入口采用卡箍锁死；稳流片22为布满小孔的环形钢片，稳流片22置于吹扫气入口下方；稳流片22与系统壳体26焊接固定。
作为本实用新型所提供的一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统的改进技术方案，其中，排气微粒分段采集装置还包括滤纸托21、滤纸支撑网27及底座罩28；滤纸支撑网27采用绝缘材料，其表面涂有聚四氟乙烯，滤纸支撑网27的下端与底座20外边缘贴合且粘接固定；在系统壳体26下端设置有用于插入滤纸托的滑槽，滤纸托21为绝缘片；底座罩28为圆锥形外壳，在底座罩28上端外侧设有挂耳，系统壳体26下端外侧设有挂环，底座罩28上端与系统壳体26下端贴合，通过挂耳和挂环配合将底座罩28与系统壳体26固定连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型所述的发动机排气不同粒径微粒分段采样系统采用静电分选技术对微粒按粒径大小不同进行分段采样，加电后的微粒通过中央电极柱与壳体中间的环形电晕区域时，在静电力作用下，会按照粒径大小的不同而分段吸附到贴在壳体上的玻璃纤维滤纸上，完成微粒的分段采样。
2.本实用新型所述的发动机排气不同粒径微粒分段采样系统采用了稳压室及气体稳流器，使气体以层流状态流经系统壳体内的环形电场，减少了由于气体紊流而造成的不同粒径微粒吸附在同一区域的误差。
3.本实用新型所述的发动机排气不同粒径微粒分段采样系统吹入的辅助气体为纯净的氮气，减少了使用空气所导致的环境微粒误差。
4.本实用新型所述的发动机排气不同粒径微粒分段采样系统结构简单，质量可靠，维护及保养方便。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1是本实用新型所述的发动机排气不同粒径微粒分段采样系统的结构示意图；
图2是本实用新型所述的发动机排气不同粒径微粒分段采样系统中旋风分离器结构组成的主视图；
图3是本实用新型所述的发动机排气不同粒径微粒分段采样系统中旋风分离器结构组成的俯视图；
图4是本实用新型所述的发动机排气不同粒径微粒分段采样系统中底座的结构示意图；
图中：1.发动机排气管，2.第一级风机，3.一号第一级稀释管道，4.文丘里管，5.排气分流管，6.二号第一级稀释管道，7.三通，8.第二级风机，9.第二级稀释管道，10.排气引入管，11.一号气溶胶引入管，12.旋风分离器，13.二号气溶胶引入管，14.稳压室罩，15.稳压室，16.放电针，17.稳流器，18.高压电源，19.恒流氮气瓶，20.底座，21.滤纸托，22.稳流片，23.绝缘导流柱，24.中央电极柱，25.玻璃纤维滤纸，26.系统壳体，27.滤纸支撑网，28.底座罩，29.电源，30.吹扫气引入管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
本实用新型所述的发动机排气不同粒径微粒分段采样系统包括四部分：排气稀释系统、稳流装置、加电装置、排气微粒分段采集装置。
排气稀释系统作用是将发动机排气进行稀释、降温，防止高温、高浓度气体将采样系统造成破坏。排气稀释系统为二级稀释系统，其包括：发动机排气管1、第一级风机2、一号第一级稀释管道3、文丘里管4、排气分流管5、二号第一级稀释管道6、三通7、第二级风机8、第二级稀释管道9、排气引入管10、一号气溶胶管11、旋风分离器12、二号气溶胶管13；
第一级风机2选用型号为CZR-LY60的风机，第一级风机2的进气量为7m3/min，风压为1.5kpa，第一级风机2的右端设置有内螺纹，一号第一级稀释管道3的左端设置有外螺纹，第一级风机2右端与一号第一级稀释管道3左端通过螺纹密封连接；一号第一级稀释管道3下端设置有外螺纹，文丘里管4上端设置有内螺纹，一号第一级稀释管道3下端与文丘里管4的上端通过螺纹密封连接；排气分流管5的右端设置有外螺纹，文丘里管4的中间设置有内螺纹，排气分流管5的右端与文丘里管4的中间通过螺纹密封连接；排气分流管5的左端伸入发动机排气管1中，排气分流管5左端的采样头位于发动机排气管1中间(中轴线上)，且采样头的指向与排气气流方向相反，发动机排气管1外壁与排气分流管5采用焊接密封连接；文丘里管4下端设置有内螺纹，二号第一级稀释管道6上端设置有外螺纹，文丘里管4下端与二号第一级稀释管道6上端通过螺纹密封连接；二号第一级稀释管道6下端设置有外螺纹，三通7上端设置有内螺纹，二号第一级稀释管道6下端与三通7上端通过螺纹密封连接；第二级风机8选用型号为DF一2的风机，第二级风机8的进气量为1200m3/min,风压为2.0kpa，第二级风机8右端设置外螺纹，三通7左端设置有内螺纹，第二级风机8的右端与三通7的左端通过螺纹密封连接；三通7的右端设置有内螺纹，第二级稀释管道9的左端设 置有外螺纹，三通7的右端与第二级稀释管道9的左端通过螺纹密封连接；排气引入管10伸入第二级稀释管道9中，排气引入管10的采样头位于第二级稀释管道9中心(中轴线上)，且排气引入管10采样头的开口方向与气流方向相反，第二级稀释管道9的外壁与排气引入管10采用焊接密封连接；一号气溶胶管11的下端套入排气引入管10上端，用卡箍锁死，一号气溶胶管11的上端套装在旋风分离器12的下端，并用卡箍锁死；二号气溶胶管13的下端套装在旋风分离器12上端，并用卡箍锁死。组成排气稀释系统的所有零部件布置在同一平面内，且所有管道均为圆筒形，旋风分离器12为标准件，其结构参照图2至图3。
稳流装置作用是进一步稳流气体，使气体呈均一、层流状态。稳流装置包括：稳压室罩14、稳压室15、稳流器17、恒流氮气瓶19、稳流片22、吹扫气引入管30；
稳压室罩14为金属圆柱形外壳，稳压室罩14上端设置有快速接头；稳压室罩14上端的快速接头与二号气溶胶引入管13相连；稳压室15为圆筒状外壳，稳流器17为“蜂窝煤”形状的不锈钢圆柱体，稳流器17的中心轴线位置留有通孔，通孔上端设置有内螺纹；稳流器17置于稳压室15的中间位置，稳压室15的中心轴线与稳流器17的中心轴线重合，稳流器17外壁与稳压室15内壁贴合，且通过焊接将稳流器17与稳压室15固定连接；稳压室罩14下端均布8个光孔，稳压室15上端均布8个光孔，稳压室罩14与稳压室15中间放置密封垫，将8个螺栓穿过稳压室罩14和稳压室15的上端光孔，用螺帽和密封垫固定密封连接；稳压室15下端均布8个光孔，系统壳体26上端均布8个螺纹孔，稳压室15下端与系统壳体26之间放置密封垫，将8个螺栓穿过稳压室光孔，旋入系统壳体26的8个螺纹孔中，通过螺栓和密封垫将稳压室15与系统壳体26固定连接；恒流氮气瓶19内充满气体情况下气体压力为12Mpa，气体流速控制在15L/min，恒流氮气瓶19与吹扫气引入管30左端用压紧环压紧密封连接；系统壳体26外侧上端设置有吹扫气入口，吹扫气引入管30的右端套装在吹扫气入口上，用卡箍锁死；稳流片22是布满小孔的环形钢片，稳流片22置于吹扫气入口下方，稳流片22的外侧周边与系统壳体26内壁贴合并通过焊接固定。
加电装置包括：放电针16、高压电源18；
放电针16上端设置有外螺纹，将放电针16放入稳流器17中心的孔中，放电针16上端的外螺纹与稳流器17上端的内螺纹连接，通过调节放电针16的旋入深度来调节放电针16下端露出稳流器17长度；放电针16上端通过导线与高压电源18正极相连；高压电源18为1800V直流电源，高压电源18的负极接地。
排气微粒分段采集装置包括：底座20、滤纸托21、绝缘导流柱23、中央电极柱24、玻璃纤维滤纸25、系统壳体26、滤纸支撑网27、底座罩28、电源29；
绝缘导流柱23采用绝缘材料制作而成，呈圆锥状，圆锥角为120度，在绝缘导流柱23外表面涂有聚四氟乙烯，以防止微粒在绝缘导流柱23表面上吸附，影响微粒的在玻璃纤维滤纸25上的采集过程；中央电极柱24为金属圆柱状外壳，中央电极柱24的上端与绝缘导流柱23的下端贴合，使用胶水粘接固定；中央电极柱24的底端面的圆周方向均布8个螺纹孔，参照图4，底座20为钢板材质的圆形板类结构件，在底座20的外圆周方向均布有多个圆孔， 使采集气从这些圆孔中流过，在底座20的内侧圆周方向即多个圆孔的内侧设置有与中央电极柱24下端面螺纹孔相对应的8个光孔，中央电极柱24的底端面与底座20顶端面之间置有绝缘垫片，使用8个螺栓穿过底座20的8个光孔旋入中央电极柱24的螺纹孔，中央电极柱24与底座20通过8个螺栓固定连接；底座20的四周加工出四个与底座20圆平面相垂直的吊耳，在吊耳上设置有光孔，系统壳体26下侧四周设置四个螺纹孔，将四个螺栓分别穿过底座20的吊耳的四个光孔旋入系统壳体26的四个螺纹孔中，拧紧固定；800V电源29为直流电源，中央电极柱24通过导线与800V电源29正极相连，800V电源29负极接地；滤纸支撑网27为绝缘的塑料网，滤纸支撑网27的网格大而稀疏，且滤纸支撑网27的表面涂有聚四氟乙烯，以防止微粒在其表面上的吸附，影响微粒的正常采集过程；滤纸支撑网27的下端与底座20外边缘贴合，使用胶水粘合固定；在系统壳体26下端设置有滑槽，滤纸托21为四个四分之一圆环绝缘片，其作用是支撑滤纸和更换滤纸，滤纸托21分别从滑槽的左面、右面、前面和后面插入；底座罩28为圆锥外壳，在底座罩28上端外侧均布四个挂耳，系统壳体26下端外侧四周均布4个挂环，底座罩28上端与系统壳体26下端贴合，通过挂耳和挂环配合将底座罩28与系统壳体26固定连接；系统壳体26通过导线接地。
发动机排气不同粒径微粒分段采样系统工作原理：
发动机排气首先经过排气微粒稀释系统，排气微粒稀释系统采用两级稀释，第一级稀释采用分流稀释，稀释比控制在20左右；第二级稀释采用全流稀释，通过二级稀释，稀释比控制在100以上，以防止微粒缓慢冷凝过程中发生团聚现象，从而影响超细微粒的分离效果。排气经过第一级稀释管道及第二级稀释管道9稀释冷却后进入排气引入管10，由排气引入管10引入旋风分离器12，经过旋风分离器12将排气微粒中粒径大于1μm的微粒分离出去。分离后的排气通过二号气溶胶引入管13进入稳压室15以稳定气流压力，然后经过气流稳流器17进一步稳流气体，并使排气呈均一、层流的状态。排气中的微粒在通过气体稳流器17的同时受到放电针16的电晕放电作用而带上正电荷，且微粒由于粒径不同而带电荷量不同。恒流氮气瓶19提供恒定流量的氮气，氮气在经过扫气稳流片22后以稳定的层流状态进入系统壳体26内，对通过气体稳流器17的排气进行扫气，排气在氮气的吹扫作用下沿系统壳体26向下运动。系统壳体26与中央电极柱24围成的环形柱状区为微粒采集区。扫气和排气的混合气体通过绝缘导流柱23后以均匀稳定的速度竖直向下通过微粒采集区。中央电极柱24在系统壳体26中心，并带有高压正电，在采集区形成恒定的环形电场，排气在通过微粒采集区过程中，排气中带有正电荷的微粒由于受到静电场作用而向系统壳体26方向移动，由于微粒带电量不同，而导致在沿系统壳体26轴线方向上微粒吸附的位置不同，而微粒带电量是和微粒粒径有着明确的数量关系，可以通过计算得到不同粒径的微粒在系统壳体26上的吸附位置，从而可以在系统壳体26不同位置由玻璃纤维滤纸25采集到不同粒径的排气微粒，以进行不同粒径排气微粒的成分分析。通过系统壳体26后的排气经过底座罩28排入大气。
Claims (4)
1.一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统，其特征在于，其包括排气稀释系统、稳流装置、加电装置及排气微粒分段采集装置，其中，排气稀释系统为二级稀释系统，其与稳流装置相连接；稳流装置包括稳压室(15)、稳流器(17)及恒流氮气瓶(19)，稳流器(17)为蜂窝煤形状的不锈钢圆柱体，稳流器(17)固定连接在稳压室(15)内部中间位置，稳压室(15)和恒流氮气瓶(19)分别与排气微粒分段采集装置连接；加电装置包括放电针(16)和高压电源(18)，放电针(16)位于稳流器(17)中心的孔中，放电针(16)通过导线与高压电源(18)相连；排气微粒分段采集装置包括底座(20)、绝缘导流柱(23)、中央电极柱(24)、玻璃纤维滤纸(25)、系统壳体(26)及电源(29)，稳压室(15)下端与系统壳体(26)上端螺栓连接，绝缘导流柱(23)、中央电极柱(24)、玻璃纤维滤纸(25)均位于系统壳体(26)内部，绝缘导流柱(23)呈圆锥状，在绝缘导流柱(23)外表面涂有聚四氟乙烯，中央电极柱(24)为金属圆柱状外壳，中央电极柱(24)的上端与绝缘导流柱(23)的下端贴合固定，中央电极柱(24)通过导线与电源相连，中央电极柱(24)下端与底座(20)固定连接，底座(20)为金属板类结构件，中央电极柱(24)与底座(20)之间设置有绝缘垫片，底座(20)外侧圆周方向有均布的圆孔，系统壳体(26)与底座(20)固定连接，且系统壳体(26)通过导线接地。
2.按照权利要求1所述的一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统，其特征在于，所述排气稀释系统包括发动机排气管(1)、第一级风机(2)、一号第一级稀释管道(3)、文丘里管(4)、排气分流管(5)、二号第一级稀释管道(6)、三通(7)、第二级风机(8)、第二级稀释管道(9)、排气引入管(10)、一号气溶胶管(11)、旋风分离器(12)及二号气溶胶管(13)；第一级风机(2)与一号第一级稀释管道(3)螺纹密封连接，一号第一级稀释管道(3)、二号第一级稀释管道(6)和排气分流管(5)分别与文丘里管(4)上端、下端和中部螺纹密封连接，排气分流管(5)的左端伸入发动机排气管(1)并与发动机排气管(1)外壁焊接；二号第一级稀释管道(6)、第二级风机(8)、第二级稀释管道(9)通过三通(7)螺纹密封连接，排气引入管(10)伸入第二级稀释管道(9)中并与第二级稀释管道(9)的外壁焊接，排气引入管(10)另一端与一号气溶胶管(11)采用卡箍锁死，旋风分离器(12)两端分别与一号气溶胶管(11)和二号气溶胶管(13)采用卡箍锁死，二号气溶胶管(13)与稳流装置连接。
3.按照权利要求1所述的一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统，其特征在于，所述稳流装置还包括稳压室罩(14)、稳流片(22)及吹扫气引入管(30)；稳压室罩(14)下端与稳压室(15)上端螺栓连接，且稳压室罩(14)与稳压室(15)中间放置密封垫；稳流器(17)轴线位置设有通孔，放电针(16)位于稳流器(17)的通孔中，放电针(16)上端与稳流器(17)上端螺纹连接；稳压室(15)与所述系统壳体(26)之间放置密封垫；恒流氮气瓶(19)与吹扫气引入管(30)左端密封连接；系统壳体(26)外侧上端设置有吹扫气入口，吹扫气引入管(30)的右端与吹扫气入口采用卡箍锁死；稳流片(22)为布满小孔的 环形钢片，稳流片(22)置于吹扫气入口下方；稳流片(22)与系统壳体(26)焊接固定。
4.按照权利要求1所述的一种发动机排气不同粒径微粒分段采样系统，其特征在于，所述排气微粒分段采集装置还包括滤纸托(21)、滤纸支撑网(27)及底座罩(28)；滤纸支撑网(27)采用绝缘材料，其表面涂有聚四氟乙烯，滤纸支撑网(27)的下端与底座(20)外边缘贴合且粘接固定；在系统壳体(26)下端设置有用于插入滤纸托的滑槽，滤纸托(21)为绝缘片；底座罩(28)为圆锥形外壳，在底座罩(28)上端外侧设有挂耳，系统壳体(26)下端外侧设有挂环，底座罩(28)上端与系统壳体(26)下端贴合，通过挂耳和挂环配合将底座罩(28)与系统壳体(26)固定连接。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20140813 Effective date of abandoning: 20160224 |
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| C25 | Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting |