CN214251706U - 一种内燃机颗粒物采样装置 - Google Patents

Abstract

本说明书公开一种内燃机颗粒物采样装置，所述采样装置，包括加热段和采样膜盛放段，所述加热段包括壳体、尾气通道、加热通道、加热器、圆柱状转接部分，圆柱状转接部分与采样膜盛放段通过可拆卸方式连接；所述采样膜盛放段包括第一转接件、采样膜盛放部件、采样膜压环、采样膜滤网薄片、第二转接件，第一转接件与采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接；采样膜滤网薄片设置于采样膜盛放部件底部内侧，采样膜盛放于该采样膜滤网薄片上，采样膜压环将采样膜压紧于采样膜滤网薄片上；第二转接件与采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接。通过该采样装置实现对尾气颗粒物的直接采集，缩短采样时间，提高采样效率。

Description

一种内燃机颗粒物采样装置

技术领域

本实用新型涉及尾气处理技术领域，具体而言，涉及一种内燃机颗粒物采样装置。

背景技术

颗粒物是环境保护领域关注的重点。颗粒物的成分对环境和人的健康有重大的影响。颗粒物的化学物理特性影响颗粒物在大气中的演化和存留过程，同时，了解颗粒物的化学物理特性能指导如何降低颗粒物。利用采样膜收集颗粒物进行分析是目前颗粒物离线分析的主要手段之一。发动机尾气中含有大量水蒸气，直接采集时尾气遇冷容易凝结影响采样过程，现有技术中通常将尾气稀释后进行颗粒物收集，但这样会花费较多的时间；并且采样膜的固定和放置也影响采样效果。

为缩短采样时间并提高采样效果，研究一种能直接收集尾气颗粒物并且使用方便的采样装置，成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本说明书提供一种内燃机颗粒物采样装置，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

根据本说明书实施例，提供一种内燃机颗粒物采样装置，包括加热段以及采样膜盛放段，其中所述加热段包括壳体、尾气通道以及在壳体内的尾气通道周围设置的加热通道，所述加热通道内设置有加热器，用于对尾气进行加热，加热段的壳体在尾气通道的尾部设置有圆柱状转接部分；所述采样膜盛放段包括第一转接件、采样膜盛放部件、采样膜压环、采样膜滤网薄片、第二转接件，其中所述第一转接件为中空的壳体结构，壳体前侧为圆台柱面，壳体后侧为圆柱柱面，圆台柱面的台底与圆柱柱面一体化连接，所述圆台柱面的台顶一端与所述加热段的圆柱状转接部分通过可拆卸方式连接，所述圆柱柱面的一端与所述采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接；所述采样膜盛放部件，呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件的内侧面预留有一豁口，所述采样膜滤网薄片设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片上，所述采样膜压环上有凸起部分与所述豁口配合，所述采样膜压环通过所述豁口将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片上；所述第二转接件为中空的柱状壳体结构，壳体前侧为第一柱面，壳体后侧为第二柱面，所述第一柱面与所述第二柱面一体化连接，第二转接件的第一柱面与所述采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接。

可选地，所述加热段还包括热电偶以及温控仪，所述热电偶通过打孔安装在所述加热段的尾气通道出口处，所述温控仪与所述热电偶和所述加热器信号连接。

可选地，所述加热段的尾气通道为直线通道，所述尾气通道的气体出口温度在40℃到60℃之间。

可选地，所述第一转接件的圆台柱面的外侧加工有螺纹，所述加热段圆柱状转接部分的内侧加工有螺纹，所述第一转接件与所述加热段圆柱状转接部分通过螺纹连接。

可选地，所述第一转接件的圆柱柱面的外侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件的凹形内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件与所述第一转接件通过螺纹连接。

可选地，所述采样膜盛放部件的凹形外侧加工有螺纹，所述第二转接件的第一柱面内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件通过螺纹与所述第二转接件连接。

可选地，所述加热器为加热管，加热管插入加热通道内。

可选地，所述第二转接件的第一柱面的直径大于所述第二柱面的直径。

本说明书实施例的有益效果如下：

本说明书实施例，提供一种内燃机颗粒物采样装置，所述采样装置包括加热段和采样膜盛放段，通过设置加热段来维持尾气温度，防止尾气遇冷凝结；通过设置该采样膜盛放段使得尾气全部通过采样膜，通过采样装置结构方面的改进，提升了采样效果，该盛放段使得采样膜放置稳定并且易于分离和更换；通过该加热段和采样膜盛放段的配合使用，实现了对尾气颗粒物的直接采集，且两段装置可拆卸连接，便于使用安装，大大缩短采样时间，有效提高采样效率，具有显著的进步性。

本说明书实施例的创新点包括：

1、通过加热段和采样膜盛放段的配合，解决了现有技术中尾气采集过程中遇冷凝结的问题，能够直接对尾气进行采样，缩短采样时间，是本说明书实施例的创新点之一。

2、所述采样膜盛放部件呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件的内侧面预留有一豁口，所述采样膜滤网薄片设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片上，所述采样膜压环上有凸起部分与所述豁口配合，所述采样膜压环通过所述豁口将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片上，通过膜压环、膜滤网薄片及膜盛放部件的配合，使得采样膜在采样过程中稳定放置，采样后与装置分离方便，更换简易，是本说明书实施例的创新点之一。

3、采用第一转接件连接加热段与采样膜盛放段，采用第二转接件将采样膜盛放段进一步固定，通过第一转接件的圆台圆柱壳体结构与采样膜盛放段结构的配合，使得尾气全部通过采样膜，从而实现了对尾气中颗粒物的宏观采样，提升了采样效果，是本说明书实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的结构示意图；

图2为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的加热段的结构示意图；

图3为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的第一转接件的结构示意图，图3a为第二转接件的侧视图，图3b为第二转接件的剖视图；

图4为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的采样膜盛放部件的结构示意图，图4a为采样膜盛放部件的俯视图，图4b为采样膜盛放部件的侧面剖视图；

图5为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的第二转接件的结构示意图，图5a为第二转接件的侧视图，图5b为第二转接件的剖视图；

在图1-5中，1-加热段，2-采样膜盛放段，102-壳体，104-尾气通道，106-加热通道，108-加热器，110-圆柱状转接部分，21-第一种转接件，22-采样膜盛放部件，23-采样膜压环，24-采样膜滤网薄片，25-第二转接件，212-第一凸台，221-豁口，223-第二凸台。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现有技术中，对颗粒物的分析主要分为宏观特性分析及微观特性分析，前者主要使用较大的滤膜，如47mm滤膜进行采样，采集到足够多的颗粒物，然后进行成分及重量分析；后者则是利用特殊的薄膜，如TEM(透射电镜)载网支持膜，获取少量颗粒物，用于颗粒物微观结构的分析。为了将颗粒物采集到尺寸规格不一的膜上，通常分别使用两种不同的采样系统。部分研究中将TEM载网支持膜和滤膜前后放置同时采样，这样可能导致较差的采集效果，因为两者采集到足够多颗粒物所用的时间不一样。大部分采样工作通常将含有颗粒物的燃烧尾气稀释数倍防止水蒸气的凝结，这种方法需要耗费大量的时间，若能直接进行颗粒物的采样将会节省大量的时间。

本说明书实施例，设置加热段来维持尾气温度，从而防止尾气中的水蒸气冷凝影响采样效果，由此节省了尾气稀释所消耗的时间。并且，本说明书实施例的采样装置，便于用于宏观特性分析的采样膜的放置、固定、分离以及更换，通过采样膜盛放装置与加热段的配合，进行颗粒物采样，能够对尾气颗粒物直接进行采样分析，节省采样工作的整体时间，提升采样效果，所述装置有助于颗粒物的宏观特征分析研究，从而对环境保护研究做出贡献。

本说明书实施例公开了一种内燃机颗粒物采样装置，以下进行详细说明。

图1为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的结构示意图。如图1所示，一种内燃机颗粒物采样装置，包括加热段1以及采样膜盛放段2，其中所述加热段1包括壳体102、尾气通道104以及在壳体内的尾气通道周围设置的加热通道106，所述加热通道106内设置有加热器108，用于对尾气进行加热，加热段1的壳体在尾气通道的尾部设置有圆柱状转接部分110；所述采样膜盛放段2包括第一转接件21、采样膜盛放部件22、采样膜压环23、采样膜滤网薄片24、第二转接件25，其中所述第一转接件21为中空的壳体结构，壳体前侧为圆台柱面，壳体后侧为圆柱柱面，圆台柱面的台底与圆柱柱面一体化连接，所述圆台柱面的台顶一端与所述加热段1的圆柱状转接部分110通过可拆卸方式连接，所述圆柱柱面的一端与所述采样膜盛放部件22通过可拆卸方式连接；所述采样膜盛放部件22，呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件22的内侧面预留有一豁口，所述采样膜滤网薄片24设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片24上，所述采样膜压环23上有凸起部分与所述豁口配合，所述采样膜压环23通过所述豁口将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片24上；所述第二转接件25为中空的柱状壳体结构，壳体前侧为第一柱面，壳体后侧为第二柱面，所述第一柱面与所述第二柱面一体化连接，第二转接件25的第一柱面与所述采样膜盛放部件22通过可拆卸方式连接。

尾气气体流过所述采样装置，由于加热通道中的加热器将尾气通道维持在设定温度以上，尾气中的水蒸气在通过加热段时不会遇冷凝结，随后经过采样膜盛放段，对其进行采样。采样膜盛放段通过第一转接件与采样膜盛放部件的配合，不仅将采样膜压紧固定，而且使得尾气气体得以全部通过采样膜，从而有利于收集足够多的尾气颗粒物，有利于进行颗粒物的宏观特性分析，提升了采样效果。

本实施例的采样装置，不仅实现了能够直接对尾气进行采样，避免尾气稀释的时间成本，而且通过采样膜盛放段的结构设计，为采样效果提供保障，相比于现有技术，本说明书实施例的采样装置实现了颗粒物采样效率和采样效果的提升，具有明显进步性。

图2为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的加热段的结构示意图。如图2所示，所述加热段1包括壳体102、尾气通道104以及在壳体内的尾气通道周围设置的加热通道106，所述加热通道内设置有加热器108，用于对尾气进行加热，加热段的壳体在尾气通道的尾部设置有圆柱状转接部分110。

本实施例中，采样装置的加热段为一体化结构，前段为尾气进口，经过笔直的管路，目的是尽量减少颗粒物的损失。直线管路周围为加热通道，用于安装加热系统，控制尾气温度，防止尾气中水汽在采样膜上凝结，从而阻止进一步降低和恶化采集效果。

在一个具体实施例中，所述加热段还包括热电偶以及温控仪，所述热电偶通过打孔安装在所述加热段1的尾气通道出口处，所述温控仪与所述热电偶和所述加热器108信号连接。

在一个具体实施例中，所述加热器108为加热管，加热管插入加热通道内，对尾气通道进行加热。

加热管插入到加热通道中，并利用热电偶测量圆柱状转接部分的气体温度，利用温控仪进行实时反馈控制。热电偶可通过在加热段出口或尾气通道出口处打孔安装，用以测量与采样膜接触的气体的温度。

在一个具体实施例中，所述加热段1的尾气通道为直线通道，直线通道有利于减少颗粒物的损失，所述尾气通道的气体出口温度在40℃到60℃之间。温度的设定随采样过程的工况变化而变化，通常使出口气体温度在40到60℃之间。对于当量比为1的燃烧，其燃烧完全后水蒸汽在气体中的体积比约为7.5％，为防止水蒸气冷凝，加热段出口处的气体温度约为41℃。

图3为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的第一转接件的结构示意图，图3a为第二转接件的侧视图，图3b为第二转接件的剖视图。如图3a、图3b所示，所述第一转接件21为中空的壳体结构，壳体前侧为圆台柱面，壳体后侧为圆柱柱面，圆台柱面的台底与圆柱柱面一体化连接，所述圆台柱面的台顶一端与所述加热段的圆柱状转接部分110通过可拆卸方式连接，所述圆柱柱面的一端与所述采样膜盛放部件22通过可拆卸方式连接。

第一转接件的前端外螺纹与加热段相连，后端外螺纹与膜盛放部件相连，起到压紧膜的作用。

在一个具体实施例中，所述第一转接件的圆台柱面的外侧加工有螺纹，所述加热段圆柱状转接部分的内侧加工有螺纹，所述第一转接件与所述加热段圆柱状转接部分通过螺纹连接。

在一个具体实施例中，所述第一转接件的圆柱柱面的外侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件的凹形内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件与所述第一转接件通过螺纹连接。第一转接件通过外螺纹与采样膜盛放部件连接，能够压紧采样膜，放置采样过程中膜的移动影响采样结构，并且，使得尾气全部通过采样膜，从而对尾气成分的采样结果更为可靠和准确。

在一个具体实施例中，所述第一转接件的壳体外侧加工有第一凸台212，所述第一凸台212的个数为偶数，偶数个第一凸台212对称设置于所述第一转接件的壳体外侧。该凸台的作用是便于拆卸，方便在使用该部件时与其他部件进行安装。

图4为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的采样膜盛放部件的结构示意图，图4a为采样膜盛放部件的俯视图，图4b为采样膜盛放部件的侧面剖视图。如图4a、图4b所示，所述采样膜盛放部件22，呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件的内侧面预留有一豁口221，所述采样膜滤网薄片24设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片24上，所述采样膜压环23上有凸起部分与所述豁口221配合，所述采样膜压环23通过所述豁口221将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片24上。

本实施例中，膜压环的凸起与所述豁口配合，通过膜压环压住采样膜，利用膜压环和滤网薄片托住和固定47mm膜(采样膜)，合理的尺寸设计使得气流全部通过47mm，减少了颗粒物采样的损失，加快了采样效率。

在一个实施例中，所述采样膜盛放部件的凹形外侧加工有螺纹，所述第二转接件的第一柱面内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件通过螺纹与所述第二转接件连接。

在一个实施例中，所述采样膜盛放部件上加工有第二凸台223，所述第二凸台223的个数为偶数，偶数个第二凸台223对称分布于凹形结构的顶部。凸台的作用是便于拆卸，方便在使用该部件时与其他部件进行安装。

图5为本说明书实施例提供的一种内燃机颗粒物采样装置的第二转接件的结构示意图，图5a为第二转接件的侧视图，图5b为第二转接件的剖视图。如图5a、图5b所示，所述第二转接件25为中空的柱状壳体结构，壳体前侧为第一柱面，壳体后侧为第二柱面，所述第一柱面与所述第二柱面一体化连接，第二转接件25的第一柱面与所述采样膜盛放部件22通过可拆卸方式连接。第二转接件用于与外部管路连接。

在一个实施例中，所述第二转接件的第一柱面的直径大于所述第二柱面的直径。

综上所述，提供一种内燃机颗粒物采样装置，所述采样装置，通过设置加热段来维持尾气温度，防止尾气遇冷凝结；通过设置该采样膜盛放段使得尾气全部通过采样膜，提升了采样效果；通过该加热段和采样膜盛放段的配合使用，实现了对尾气颗粒物的直接采集，两段装置可拆卸连接，便于使用安装，缩短采样时间，提高采样效率，具有显著的进步性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种内燃机颗粒物采样装置，其特征在于，包括加热段以及采样膜盛放段，其中

所述加热段包括壳体、尾气通道以及在壳体内的尾气通道周围设置的加热通道，所述加热通道内设置有加热器，用于对尾气进行加热，加热段的壳体在尾气通道的尾部设置有圆柱状转接部分；

所述采样膜盛放段包括第一转接件、采样膜盛放部件、采样膜压环、采样膜滤网薄片、第二转接件，其中

所述第一转接件为中空的壳体结构，壳体前侧为圆台柱面，壳体后侧为圆柱柱面，圆台柱面的台底与圆柱柱面一体化连接，所述圆台柱面的台顶一端与所述加热段的圆柱状转接部分通过可拆卸方式连接，所述圆柱柱面的一端与所述采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接；

所述采样膜盛放部件，呈凹形，凹形底部为圆环状结构，采样膜盛放部件的内侧面预留有一豁口，所述采样膜滤网薄片设置于凹形结构底部内侧，采样膜盛放于所述采样膜滤网薄片上，所述采样膜压环上有凸起部分与所述豁口配合，所述采样膜压环通过所述豁口将采样膜压紧于所述采样膜滤网薄片上；

所述第二转接件为中空的柱状壳体结构，壳体前侧为第一柱面，壳体后侧为第二柱面，所述第一柱面与所述第二柱面一体化连接，第二转接件的第一柱面与所述采样膜盛放部件通过可拆卸方式连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热段还包括热电偶以及温控仪，所述热电偶通过打孔安装在所述加热段的尾气通道出口处，所述温控仪与所述热电偶和所述加热器信号连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述加热段的尾气通道为直线通道，所述尾气通道的气体出口温度在40℃到60℃之间。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一转接件的圆台柱面的外侧加工有螺纹，所述加热段圆柱状转接部分的内侧加工有螺纹，所述第一转接件与所述加热段圆柱状转接部分通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一转接件的圆柱柱面的外侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件的凹形内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件与所述第一转接件通过螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样膜盛放部件的凹形外侧加工有螺纹，所述第二转接件的第一柱面内侧加工有螺纹，所述采样膜盛放部件通过螺纹与所述第二转接件连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热器为加热管，加热管插入加热通道内。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二转接件的第一柱面的直径大于所述第二柱面的直径。

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