CN211235156U - 一种臭氧前驱体仪器采样管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种臭氧前驱体仪器采样管，属于大气监测仪器技术领域，包括采样器及管体，管体包括上管体和下管体，下管体的下端口与采样器的进口端连接，下管体的侧壁上设置有样气出口，上管体包括外管和Nafion内管，外管与Nafion内管之间的空腔形成为密闭的反吹腔，Nafion内管的上端口是与外部连通的采样口、下端口与下管体连通，外管下端的侧壁上开设有用来与干燥气源连通的反吹进气口，外管上端的侧壁上开设有用来与反吹泵连通的反吹出气口，反吹进气口和反吹出气口都与反吹腔连通。只要控制好干燥气体的温度即可，可以有效避免温度过高而导致臭氧前驱体成分分解造成采样误差情况的出现，采样结果更加准确可靠。

Description

一种臭氧前驱体仪器采样管

技术领域

本实用新型属于大气监测仪器技术领域，涉及到采样管，特别是一种臭氧前驱体仪器采样管，应用在空气站或者大气监测车上，将室外大气采入仪器。

背景技术

现有的采样管一般是靠加热方式去除样品气体中的水汽，但是现有的加热方式只能测量伴热管位置的温度，即采样管管壁位置的温度，并不能完全反应采样管内部气体的真实温度，而且温度过高会导致臭氧前驱体成分分解造成采样误差。现有的采样管是靠风扇驱动气体进行采样，采样压力和流量不稳定，只能在固定站房或者监测车使用，使用范围受到限制。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术的缺陷，设计了一种臭氧前驱体仪器采样管，只要控制好干燥气体的温度即可，不用采集Nafion内管内部气体的真实温度，不存在温度误差，可以有效避免温度过高而导致臭氧前驱体成分分解造成采样误差情况的出现，采样结果更加准确可靠。

本实用新型所采取的具体技术方案是：一种臭氧前驱体仪器采样管，包括采样器及与采样器进口端连接的管体，管体上设置有用来与气体分析仪连接的样气出口，关键在于：所述的管体包括上管体和下管体，下管体的下端口与采样器的进口端连接，下管体的侧壁上设置有样气出口，上管体为Nafion干燥管，上管体包括外管和Nafion内管，外管与Nafion内管之间的空腔形成为密闭的反吹腔，Nafion内管的上端口是与外部连通的采样口、下端口与下管体连通，外管下端的侧壁上开设有用来与干燥气源连通的反吹进气口，外管上端的侧壁上开设有用来与反吹泵连通的反吹出气口，反吹进气口和反吹出气口都与反吹腔连通。

所述的采样器为第一隔膜泵，反吹泵为第二隔膜泵，第一隔膜泵的压缩空气进口借助第一管道与气源储存装置连通，第二隔膜泵的压缩空气进口借助第二管道与气源储存装置连通，第一管道上设置有采样电磁气动阀，第二管道上设置有反吹电磁气动阀，在上管体上设置有第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器的感应端位于Nafion内管内部，第二压力传感器的感应端位于反吹腔内，第一压力传感器和第二压力传感器的输出端都与设置在上管体外部的PLC可编程控制器的输入端连接，PLC可编程控制器的输出端同时与采样电磁气动阀和反吹电磁气动阀连接。

在下管体上端的外围密封设置有隔热管，位于隔热管内的下管体上缠绕有电热丝，隔热管上设置有温度传感器，温度传感器的感应端延伸到下管体内部，温度传感器的输出端、电热丝分别与设置在隔热管外部的温控仪的输入端、输出端连接，样气出口位于隔热管下方。

所述的采样管还包括用来将Nafion内管的下端与真空泵连接的排气管，排气管的进口端设置有开关阀。

所述的样气出口的数量为至少两个，所有的样气出口沿上下方向排列，每个样气出口处都设置有阀门。

在Nafion内管的上端口设置有顶帽，顶帽包括套装在Nafion内管外围并与Nafion内管形成为可拆卸式连接的定位管，还包括定位环及固定在定位环内部的过滤网，定位环外壁上沿圆周方向设置有至少三个竖直设置的燕尾条，定位管内壁上开设有燕尾槽，定位环借助燕尾条和燕尾槽的配合与定位管插接。

所述的采样管还包括伸缩支架，下管体的下端与伸缩支架的上端固定连接，下管体借助伸缩支架具有升降自由度。

在下管体的上端面开设有与其同轴设置的环形的容纳槽，容纳槽的直径大于位于其下方的下管体的内径，容纳槽内固定有弹簧蓄能密封圈，Nafion内管的下端与弹簧蓄能密封圈插接密封，Nafion内管下端和下管体上端都固定有法兰盘，Nafion内管和下管体借助法兰盘、螺栓和螺母的配合固定连接，弹簧蓄能密封圈的上端面与位于Nafion内管上的法兰盘的下端面紧密接触。

所述的下管体的下端为封闭端，下管体的下端口位于其侧壁上，下端口处设置有连接管，连接管与采样器的进口端之间为可拆卸式连接。

所述的外管的外径等于下管体的外径。

本实用新型的有益效果是：上管体采用Nafion干燥管，进入到Nafion内管中的样品气体携带的水分子通过Nafion膜壁渗透，然后蒸发至外管与Nafion内管之间的反吹腔中，干燥气源内的干燥气体在反吹泵的作用下进入到反吹腔中将反吹腔中的水分子烘干，从而实现去除样品气体中的水汽的目的。只要控制好干燥气体的温度即可，不用采集Nafion内管内部气体的真实温度，不存在温度误差，可以有效避免温度过高而导致臭氧前驱体成分分解造成采样误差情况的出现，采样结果更加准确可靠。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型中上管体与下管体的连接结构示意图。

图4为本实用新型的原理框图。

图5为本实用新型中顶帽的结构示意图。

附图中，1代表顶帽，1-1代表定位管，1-2代表定位环，1-3代表过滤网，1-4代表燕尾条，2代表上管体，2-1代表外管，2-2代表Nafion内管，2-3代表反吹进气口，2-4代表反吹出气口，3代表下管体，4代表样气出口，5代表隔热管，6代表连接管，7代表伸缩支架，8代表排气管，9代表弹簧蓄能密封圈，10代表法兰盘，11代表干燥气源，12代表反吹泵，13代表采样器，14代表第一压力传感器，15代表第二压力传感器，16代表PLC可编程控制器，17代表采样电磁气动阀，18代表反吹电磁气动阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细说明：

具体实施例，如图1至图5所示，一种臭氧前驱体仪器采样管，包括采样器13及与采样器13进口端连接的管体，管体上设置有用来与气体分析仪连接的样气出口4，所述的管体包括上管体2和下管体3，下管体3的下端口与采样器13的进口端连接，下管体3的侧壁上设置有样气出口4，上管体2为Nafion干燥管，上管体2包括外管2-1和Nafion内管2-2，外管2-1与Nafion内管2-2之间的空腔形成为密闭的反吹腔，Nafion内管2-2的上端口是与外部连通的采样口、下端口与下管体3连通，外管2-1下端的侧壁上开设有用来与干燥气源11连通的反吹进气口2-3，外管2-1上端的侧壁上开设有用来与反吹泵12连通的反吹出气口2-4，反吹进气口2-3和反吹出气口2-4都与反吹腔连通。

作为对本实用新型的进一步改进，采样器13为第一隔膜泵，反吹泵12为第二隔膜泵，第一隔膜泵的压缩空气进口借助第一管道与气源储存装置连通，第二隔膜泵的压缩空气进口借助第二管道与气源储存装置连通，第一管道上设置有采样电磁气动阀17，第二管道上设置有反吹电磁气动阀18，在上管体2上设置有第一压力传感器14和第二压力传感器15，第一压力传感器14的感应端位于Nafion内管2-2内部，第二压力传感器15的感应端位于反吹腔内，第一压力传感器14和第二压力传感器15的输出端都与设置在上管体2外部的PLC可编程控制器16的输入端连接，PLC可编程控制器16的输出端同时与采样电磁气动阀17和反吹电磁气动阀18连接。

利用第一压力传感器14实时监测Nafion内管2-2内的压力，利用第二压力传感器15实时监测反吹腔内的压力，当Nafion内管2-2内的压力超出设定范围时，PLC可编程控制器16输出控制信号给电磁气动阀17，通过控制第一隔膜泵压缩空气的压力来调节流量，从而使Nafion内管2-2内的压力恢复到设定范围内；当反吹腔内的压力超出设定范围时，PLC可编程控制器16输出控制信号给反吹电磁气动阀18，通过控制第二隔膜泵压缩空气的压力来调节流量，从而使反吹腔内的压力恢复到设定范围内，本实用新型通过这种方式使进气压力和反吹压力之间的压差稳定在设定的范围内，从而取得较好的除水效果，目标气体损失率达到5％以下。利用第一隔膜泵进行采样，采样压力和流量稳定，可以在固定站房或者监测车上使用，使用范围更广。

作为对本实用新型的进一步改进，在下管体3上端的外围密封设置有隔热管5，位于隔热管5内的下管体3上缠绕有电热丝，隔热管5上设置有温度传感器，温度传感器的感应端延伸到下管体3内部，温度传感器的输出端、电热丝分别与设置在隔热管5外部的温控仪的输入端、输出端连接，样气出口4位于隔热管5下方。利用电热丝对下管体3进行加热，可以调节下管体3内气体的温度，使从室外进入到下管体3内的气体与室内气体保持在同一温度，可以避免结露现象的发生。

作为对本实用新型的进一步改进，采样管还包括用来将Nafion内管2-2的下端与真空泵连接的排气管8，排气管8的进口端设置有开关阀。采样管正常采样时，开关阀处于关闭状态，采样完成后，将Nafion内管2-2的上端和下管体3上的样气出口4都密封住，打开开关阀，开启真空泵，Nafion内管2-2和下管体3内残余的气体如臭氧可以经过排气管8和真空泵排出，可以避免臭氧在Nafion内管2-2和下管体3内长期残留而对Nafion内管2-2和下管体3造成腐蚀。

作为对本实用新型的进一步改进，样气出口4的数量为至少两个，所有的样气出口4沿上下方向排列，每个样气出口4处都设置有阀门。通过阀门可以控制每个样气出口4的使用状态，可以更好地满足使用需求。

作为对本实用新型的进一步改进，在Nafion内管2-2的上端口设置有顶帽1，如图5所示，顶帽1包括套装在Nafion内管2-2外围并与Nafion内管2-2形成为可拆卸式连接的定位管1-1，还包括定位环1-2及固定在定位环1-2内部的过滤网1-3，定位环1-2外壁上沿圆周方向设置有至少三个竖直设置的燕尾条1-4，定位管1-1内壁上开设有燕尾槽，定位环1-2借助燕尾条1-4和燕尾槽的配合与定位管1-1插接。样品气体经过过滤网1-3过滤后再进入到Nafion内管2-2中，可以避免灰尘的进入，采样结果更加准确。定位管1-1与Nafion内管2-2之间、过滤网1-3与定位管1-1之间都是可拆卸式连接，可以定期将过滤网1-3与定位管1-1拆卸下来进行清洗，以确保获得所需的除尘效果。

作为对本实用新型的进一步改进，采样管还包括伸缩支架7，下管体3的下端与伸缩支架7的上端固定连接，下管体3借助伸缩支架7具有升降自由度，通过调节伸缩支架7的高度，即可改变采样口的上下位置，以满足不同高度的采样需求。伸缩支架7包括底座、固定在底座上的固定杆、套装在固定杆外围并借助顶紧螺栓与固定杆固定连接的调节管，调节管侧壁上开设有螺纹孔，顶紧螺栓与螺纹孔螺纹连接且顶紧螺栓的内端与固定杆侧壁紧密接触使调节管与固定杆固定在一起，通过改变调节管的上下位置即可改变伸缩支架7的整体高度，结构简单，调节方便快捷，省时省力。为了使得固定杆与调节管之间的连接更加牢固可靠，顶紧螺栓的数量为至少两个且沿上下方向设置。

作为对本实用新型的进一步改进，在下管体3的上端面开设有与其同轴设置的环形的容纳槽，容纳槽的直径大于位于其下方的下管体3的内径，容纳槽内固定有弹簧蓄能密封圈9，Nafion内管2-2的下端与弹簧蓄能密封圈9插接密封，Nafion内管2-2下端和下管体3上端都固定有法兰盘10，Nafion内管2-2和下管体3借助法兰盘10、螺栓和螺母的配合固定连接，弹簧蓄能密封圈9的上端面与位于Nafion内管2-2上的法兰盘10的下端面紧密接触。利用螺栓和螺母将两个法兰盘10固定在一起后，弹簧蓄能密封圈9被夹紧固定在Nafion内管2-2上的法兰盘10与下管体3的容纳槽之间，可以有效防止弹簧蓄能密封圈9沿轴线发生偏移。弹簧蓄能密封圈9内层为弹簧，外层为橡胶，弹簧受压，形成高压密封，向外形成张力，进而使Nafion内管2-2和下管体3之间紧密性更高，密封效果更好。

作为对本实用新型的进一步改进，下管体3的下端为封闭端，下管体3的下端口位于其侧壁上，下端口处设置有连接管6，连接管6与采样器13的进口端之间为可拆卸式连接。通过改变连接管6的长度和形状，即可满足将采样器13放置在不同位置的需求，安装时更加简单方便，而且不用时将采样器13与连接管6分离单独放置，更加方便安全。

作为对本实用新型的进一步改进，外管2-1的外径等于下管体3的外径，整体更加整齐美观。

本实用新型在具体使用时，打开采样器13即隔膜泵，在隔膜泵的吸力作用下，样品气体经过过滤网1-3过滤后进入到内管2-2中，样品气体携带的水分子通过Nafion膜壁渗透，然后蒸发至外管2-1与Nafion内管2-2之间的反吹腔中，干燥气源11内的干燥气体在反吹泵12的作用下进入到反吹腔中将反吹腔中的水分子烘干，从而实现去除样品气体中的水汽的目的。去除水汽后的样品气体进入下管体3后由样气出口4排出，进入到气体分析仪中。只要控制好干燥气体的温度即可，不用采集Nafion内管2-2内部气体的真实温度，不存在温度误差，可以有效避免温度过高而导致臭氧前驱体成分分解造成采样误差情况的出现，采样结果更加准确可靠。

Claims (10)

1.一种臭氧前驱体仪器采样管，包括采样器(13)及与采样器(13)进口端连接的管体，管体上设置有用来与气体分析仪连接的样气出口(4)，其特征在于：所述的管体包括上管体(2)和下管体(3)，下管体(3)的下端口与采样器(13)的进口端连接，下管体(3)的侧壁上设置有样气出口(4)，上管体(2)为Nafion干燥管，上管体(2)包括外管(2-1)和Nafion内管(2-2)，外管(2-1)与Nafion内管(2-2)之间的空腔形成为密闭的反吹腔，Nafion内管(2-2)的上端口是与外部连通的采样口、下端口与下管体(3)连通，外管(2-1)下端的侧壁上开设有用来与干燥气源(11)连通的反吹进气口(2-3)，外管(2-1)上端的侧壁上开设有用来与反吹泵(12)连通的反吹出气口(2-4)，反吹进气口(2-3)和反吹出气口(2-4)都与反吹腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种臭氧前驱体仪器采样管，其特征在于：所述的采样器(13)为第一隔膜泵，反吹泵(12)为第二隔膜泵，第一隔膜泵的压缩空气进口借助第一管道与气源储存装置连通，第二隔膜泵的压缩空气进口借助第二管道与气源储存装置连通，第一管道上设置有采样电磁气动阀(17)，第二管道上设置有反吹电磁气动阀(18)，在上管体(2)上设置有第一压力传感器(14)和第二压力传感器(15)，第一压力传感器(14)的感应端位于Nafion内管(2-2)内部，第二压力传感器(15)的感应端位于反吹腔内，第一压力传感器(14)和第二压力传感器(15)的输出端都与设置在上管体(2)外部的PLC可编程控制器(16)的输入端连接，PLC可编程控制器(16)的输出端同时与采样电磁气动阀(17)和反吹电磁气动阀(18)连接。

3.根据权利要求1所述的一种臭氧前驱体仪器采样管，其特征在于：在下管体(3)上端的外围密封设置有隔热管(5)，位于隔热管(5)内的下管体(3)上缠绕有电热丝，隔热管(5)上设置有温度传感器，温度传感器的感应端延伸到下管体(3)内部，温度传感器的输出端、电热丝分别与设置在隔热管(5)外部的温控仪的输入端、输出端连接，样气出口(4)位于隔热管(5)下方。

4.根据权利要求1所述的一种臭氧前驱体仪器采样管，其特征在于：所述的采样管还包括用来将Nafion内管(2-2)的下端与真空泵连接的排气管(8)，排气管(8)的进口端设置有开关阀。

5.根据权利要求1所述的一种臭氧前驱体仪器采样管，其特征在于：所述的样气出口(4)的数量为至少两个，所有的样气出口(4)沿上下方向排列，每个样气出口(4)处都设置有阀门。

6.根据权利要求1所述的一种臭氧前驱体仪器采样管，其特征在于：在Nafion内管(2-2)的上端口设置有顶帽(1)，顶帽(1)包括套装在Nafion内管(2-2)外围并与Nafion内管(2-2)形成为可拆卸式连接的定位管(1-1)，还包括定位环(1-2)及固定在定位环(1-2)内部的过滤网(1-3)，定位环(1-2)外壁上沿圆周方向设置有至少三个竖直设置的燕尾条(1-4)，定位管(1-1)内壁上开设有燕尾槽，定位环(1-2)借助燕尾条(1-4)和燕尾槽的配合与定位管(1-1)插接。

7.根据权利要求1所述的一种臭氧前驱体仪器采样管，其特征在于：所述的采样管还包括伸缩支架(7)，下管体(3)的下端与伸缩支架(7)的上端固定连接，下管体(3)借助伸缩支架(7)具有升降自由度。

8.根据权利要求1所述的一种臭氧前驱体仪器采样管，其特征在于：在下管体(3)的上端面开设有与其同轴设置的环形的容纳槽，容纳槽的直径大于位于其下方的下管体(3)的内径，容纳槽内固定有弹簧蓄能密封圈(9)，Nafion内管(2-2)的下端与弹簧蓄能密封圈(9)插接密封，Nafion内管(2-2)下端和下管体(3)上端都固定有法兰盘(10)，Nafion内管(2-2)和下管体(3)借助法兰盘(10)、螺栓和螺母的配合固定连接，弹簧蓄能密封圈(9)的上端面与位于Nafion内管(2-2)上的法兰盘(10)的下端面紧密接触。

9.根据权利要求1所述的一种臭氧前驱体仪器采样管，其特征在于：所述的下管体(3)的下端为封闭端，下管体(3)的下端口位于其侧壁上，下端口处设置有连接管(6)，连接管(6)与采样器(13)的进口端之间为可拆卸式连接。

10.根据权利要求1所述的一种臭氧前驱体仪器采样管，其特征在于：所述的外管(2-1)的外径等于下管体(3)的外径。

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