CN2088250U - 24小时恒温恒流大气采样器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及利用化学分析方法测定大气环 境中有害气体浓度(如：二氧化硫、氮氧化物)的自动 连续采样装置。具有限流板流量控制器、流量控制器 和吸收液双恒温和预恒温控制电路、保证实际采样与 采样计时同步的电磁偶合器，低噪音采样泵噪音低于 45分贝，上述各项技术特征共同保证了采样装置能 够准确测定有害气体的浓度。

Description

本实用新型涉及利用化学分析方法测定大气环境中有害气体浓度（如：二氧化硫、氮氧化物）的自动连续采样装置。

该装置主要由处于恒温体中并装有吸收液的吸收瓶，装在另一恒温体中的流量控制器、采样泵及恒温、予恒温控制电路构成。为了能够准确测定有害气体浓度就需要有害气体在吸收液中高效吸收，为此需要吸收液处于最佳温度带，这就需要使吸收液处于恒温状态。另外为准确测定有害气体浓度需要采样流量控制准确，流量控制器的控制精度要高，受压差影响小，再有，由于流量是单位时间流过的气体体积，所以不但流量控制器要放在恒温体中而且采样时间与泵转计时要同步，采样泵性能要好。24小时工作时，特别是在夜间不能噪音过大，需要采样泵噪音低。已有的大气采样装置的流量控制器采用注射针或玻璃毛细管两种，它们有一定长度，内径也大，要求采样泵负压高，大于70KPa，特别是当不同的吸收瓶筛板阻力相差较大（可相差3－4KPa）的情况下，上述两种流量控制器就不能满足要求了。已有技术的大气采样器通常工作方式是将吸收瓶放入恒温体中即开机采样计时，但这时恒温体并不在规定温度范围内，它有滞后时间，尤其是制冷过程时滞后时间更长，若这一时间过长（如2－3小时），就会使整个采样过程中的1／10时间内吸收液不在要求的温度范围内，使吸收效率降低，影响测定结果。另外，若流量控制器的恒温体也没有达到设定温度，流量控制会发生变化。若装置在工作中，由于采样泵发生故障等原因停止采样，而采样计时器仍在工作则会发生测定结果误差。

本实用新型的目的是提供一种流量稳度高，能可靠准确地记录采样时间，确保吸收液和流量控制器在采样过程中自始至终都在设定的温度范围内的大气采样器。

本实用新型主要由带有微孔的限流板结构的流量控制器，安装了消音器的采样泵，将采样泵与采样计时器同步工作的电磁偶合器，使吸收液恒温体和流量控制器恒温体予先处于所需恒温状态的予恒温控制电路和只有在上述两个恒温体均达到设定恒温范围时才可采样的双恒温控制电路构成。下面结合附图对本实用新型作进一步叙述。

图1是本实用新型电路方框图。

图2是本实用新型采样泵的消音器示意图。

图3是本实用新型流量控制器的对称结构中一半结构的剖面图。

图4是本实用新型的电路图。

图5是本实用新型的予恒温控制电路图。

图6是本实用新型的流量控制曲线图。

图7是已有技术的气路系统示意图。

在图1中，当接通电源后，电源14给整机供电，在吸收液恒温控制器1的温度达到设定值时，输出高电平“1”，流量控制器的恒温控制器2的温度达到设定值时也输出高电平“1”，则“与”门3输出高电平“1”。若启动控制器7已予先处于启动状态，则“与”门4也输出高电平“1”。这时驱动器5启动打开采样泵电流开关6，采样泵11开始工作。通过电磁偶合器12采集到采样泵的工作信号后，采样计时器13开始采样计时。如因泵电源未接通或泵发生故障时泵电源开路，则采样计时器不能得到信号，也就不能计时，从面避免错误的采样计时。利用电子定时器8设定采样时间，电子定时器  到时时输出定时信号启动驱动器10关断采样泵电源，采样泵停止运转，采样停止。采样计时器即停止计时。电子定时器和予恒温控制器9可予先对流量控制器的恒温控制器2和吸收液恒温控制器1进行予恒温工作。

在图2中，消音器进气口15与出气口16联通，圆柱22的压缩空气出气口16共有四个，围绕圆柱均匀排列，两两相对，并被滑套18挡住，滑套与圆柱紧密滑动配合，接头小孔17一端与进气口15联通，另一端口被滑套底边压住，移开滑套时，则接头小孔通过外套19与滑套之间的空隙与外套底端孔21联通，滑套外部压有弹簧圈20，当采样泵工作时，压缩空气经进气口进入圆柱内腔后，由于滑套挡住出气口，压缩空气从接头小孔喷出同时将滑套连同弹簧推移后，露出出气口，这时压缩空气经出气口、外套与滑套之间的空隙从底端孔21排到大气中，之后，滑套在弹簧的作用下回复原位等待下一个工作过程，周而复始，消音器利用了赫姆兹共振腔原理再加上弹簧阻尼，吸收了压缩空气释放的能量，消音器通过螺纹口与采样泵联接并联通于采样泵气室。另外采样泵采用无油容积式刮板泵，泵转盘同轴为一体。

在图3中，限流板28中心有一微孔（图中未画出），压环29使限流板固定，气流通道24呈V字形延长气流通过时间。整个装置由密封圈25密封。采样时，气流依次经进气口23、恒温体33、气流通道24、前盖26、过滤层27、限流板28、后盖30的内腔、出气道31与出气口32被采样泵抽走。

在图4中，电阻R1、R2、R3、R4、R5、感温电阻RT1、运算放大器IC1、IC2、IC3、IC4、三极管BG1、BG2、BG3、BG4、半导体制冷器TEC、恒温体B、双可再触发单稳态多谐振荡器IC6、四2输入正与非门IC7、双D正边沿触发器IC8构成双向无触点恒温控制器，其中IC4构成求和电路。电阻R6、R7、R8、感温电阻RT2、运算放大器IC9、三极管BG5、BG6、电热电阻丝A、恒温体E构成单向恒温的流量控制器的恒温控制器，四2输入正与非IC11构成“与”门3和“与”门4，三极管BG8构成驱动器5，继电器JR1、构成采样泵11的泵电流开关6，整流器36、稳压块34、变压器BT1构成采样泵与采样计时器13同步控制的电磁感应偶合器12，六施密特触发反相器IC10、三极管BG8、带常开常闭开关的继电器JR3构成启动控制器7，可控硅触发器35、继电器JR2、构成驱动器10，BT1、整流器36、稳压块34给出采样计时器13的计时电信号。仪器工作时，如果吸收液恒温体B内的温度高于设定值时，感温电阻RT1阻值变小，IC1第3脚的电位高于第2脚的电位，其输出端1脚得高电平，经IC2同相比例放大后，IC2输出端6脚输出高电平。同时IC1的6脚电位高于5脚电位，则IC3的6脚输出高电平，通过求和电路IC4输出高电平，BG1、BG2导通，TEC有一正向电流流通，产生制冷使B内温度降低。当B内温度达到设定值时，IC1第1与第7脚输出零电平，IC4输出亦为零电平，BG1、BG2截止，TEC停止致冷工作，同样的，当B内温度低于设定值时，根据上述分析IC4的6脚输出负电平，则BG3、BG4导通，TEC有一负向电流通过，则TEC致热，B温度升高。利用IC1的第1脚与第7脚的输出从高电平向零电平的负跳变或从负电平向零电平的正跳变，分别触发IC6的一个单稳触发器，从而得到 Q端产生负电平，则IC7输出正跳变，触发IC8，使IC8的1 Q端得到一个稳定的高电平，流量控制器恒温控制器2是一单向恒温控制器，当恒温体E的温度未达到设定值时，RT2阻值升高，则比较器IC9第3脚电位低于第2脚电位，第6脚输出为负，BG5、BG6导通，则电热电阻丝A通电加热升温，当温度达到设定值时，第6脚输出零电平，BG5、BG6截止，电热电阻丝停止加热。同时利用电桥平衡时IC9第三脚的电位升高触发IC10，使IC10的2Y端输出高电平，IC10的高电平输出与IC8的高电平输出同时输入到IC11的4B输入端和4A输入端，IC10的高电平输出还输入到BG7基极，若开关K2置于启动位置，则BG7导通，JR3常开点闭合，得到＋5V电压加到IC11的3B端，由于IC11的4B、4A端为高电平则4Y端和3A端均为高电平，则3Y端输出高电平加到BG8基极，BG8导通，JR1吸合常开开关，则采样泵电源接通，BT1初级有电流通过，则次级有一感应电压，经整流稳压后得一稳定的＋5V电压作为采样计时器信号，使采样与采样计时同步，若采样定时信号到，可控触发器35导通，JR2断开常闭开关，泵电源开路，停止采样同时失去给计时器的信号而停止计时。若泵坏或发生其它故障时，BT1的初级没有电流通过，故采样计时器失去给它的计时信号中断计时。予恒温时K2开关脱离＋15电源。

在图5中，将电子定时器的开关打到C位置，定时到时后，定时器输出高电平触发可控硅触发器37，继电器JR5导通，常开开关闭合，电源供电，使双恒温电路工作，但由于K2开关已脱离＋15电源，IC11的3A端得不到高电平输入，BG8不导通，采样泵不运转，从而达到予恒温工作方式。

在图6中，给出了限流板流量控制器与筛板的阻力有关的变化曲线。筛板阻力为30MMHg（毫米汞柱）时，流量值为191毫升／分钟，流量控制精度为±2.9％。明显优于现有的注射针或微孔玻璃管式流量控制器。

在图7中，含有有害气体的空气通过进气通道43进入吸收瓶38，在吸收液39的底部筛板40的作用下，气体在吸收液内部形成大量气泡，有害气体与吸收液充分接触，吸收瓶放置恒温体B中，不含有害物质的气体由出气道44进入干燥器41，经过滤层27进入注射针头式流量控制器42，为保证流量控制精度，将流量控制器放入恒温体E中，采样泵11是整个系统的采样动力。

限流板式流量控制器的限流作用满足工作采样流量下流过微孔的气体速度达到当地声速这一条件，气体在流过限流板前的通道中能够加热到与恒温体同一温度，这样流过微孔的气体流量就为一定值，与微孔两端压差无关。因此流量控制器对吸收瓶筛板的选择性好，恒流范围大，所需采样泵的负压低，只需－50KPa。电磁偶合器使实际采样时间与采样计时同步，双恒温和予恒温电路确保采样时，吸收液恒温体与流量控制器的恒温体均处于所需温度范围，采样泵噪音低于45分贝。

吸收液恒温分两档，24℃和14℃，限流板中心的微孔直径100微米，板厚20微米，采用不锈钢制成的圆片形状。在控制电路中予恒温控制器中的可控硅触发器37正端通过继电器JR5接＋15V电源，负端接地，控制端通过开关K3联通电子定时器8，JR5的常开开关通过电源14联接＋20V、＋V、－V电源输出端。流量控制器恒温体恒温45℃。IC1的1脚接IC2正相输入端，7脚接IC3的反相输入端，IC2的6脚和IC3的6脚均加到IC4正相输入端构成求和电路，IC4的6脚联接BG1和BG3的基板。BC1的1脚和7脚分别接到IC6的2A端和1B端，1A端接地，2B端接＋5V电源，2 Q和1 Q端分别联接IC7的1A和1B端，IC7的2A和2B端一同联接IC5输出端。IC7的1Y和2Y端分别联接IC8的1CLR端和1CK端，1D和1PR端一同联接＋5V电源，IC8的1 Q端联接IC11的4B端，IC11的4Y端联接3B端，3A端通过接在BG7的集电极的继电器JR3的常开开关联接＋5V电源。IC10的1A端联接IC9的3脚，IC10的1Y端联接2A端，2Y端联接BG7的基极和IC11的4A端。IC11的3Y端联接BG8的基极，BG8的集电极联接继电器JR1，JR1联通＋15V电源。变压器BT1的初级联接JR1的常开开关和JR2的常闭开关，次级联接整流器两端，整流器的输出正端联接稳压块输入端，整流器的输出负端直接接采样计时器接地端，稳压块输出端联接采样计时器电源端，可控硅触发器正端接继电器JR2，控制端通过K3开关联接电子定时器。

Claims (1)

1、一种24小时恒温恒流大气采样器，其特征是：

(a)带有消音器的采样泵，消音器进气口与出气口联通，圆柱的压缩空气出气口有四个，围绕圆柱均匀环绕，两两相对并被滑套挡住，滑套与圆柱紧密滑动配合，接头小孔一端与进气口联通，另一端被滑套底边压住，移开滑套，接头小孔通过外套与滑套之间的空隙与外套底端孔联通，泵的泵转盘同轴为一体结构，

(b)电磁偶合器由变压器的初级联接继电器JR1的常开开关和JR2的常闭开关，次级联接整流器两端，整流器的输出正端联接稳压块输入端，整流器的输出负端直接接采样计时器接地端，

(c)无触点双恒温控制电路由IC1的1脚接IC2正相输入端，7脚接IC3的相输入端，IC2的6脚和IC3的6脚均加到IC4正相输入端构成求和电路，IC4的6脚联接BG1和BG3的基极，IC1的1脚和7脚分别接到IC6的2A和1B端，1A端接地，2B端接+5V电源，2 Q和1 Q端分别联接IC7的1A和1B端，IC7的2A和2B端一同联接IC5的输入端，IC7的1Y和2Y端分别联接IC8的1CLR和1CK端，1D和1PR端一同联接+5V电源，IC8的1 Q端联接IC11的4B端，IC11的4Y端联接3B端，3A端通过接在BG7集电极的常开开关联接+5V电源，IC10的1A端联接IC9的3脚，IC10的1Y端联接2A端，2Y端联接BG7的基极和IC11的4A端，IC11的3Y端联接BG8基极，BG8的集电极联接继电器JR1，JR1联通+15电源，

(d)流量控制器采用限流板结构，限流板是用不锈钢制成的厚度20微米圆片，其中心的微孔直径100微米，进气通道呈V字形。

(e)予恒温控制器中的可控硅触发器37正端通过继电器JR5接+15V电源，负端接地，控制端通过开关K3在C点的闭合关联通电子定时器，JR5的常开开关通过电源14联接+V、-V、+20V电源输出端。

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