CN215768362U - 一种探杆式湿氧仪的探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种探杆式湿氧仪的探头，包括主机、探杆、气管快插、锆头，主机包括主机底壳和控制电路板，主机底壳上设有过线孔；探杆配置在主机上，具有套合的外管和内管，内管的一端与过线孔连通，外管与内管之间留有间隙，外管的一侧设置有将间隙一侧闭合的封闭件；外管远离主机的一侧设置有连接件和出气口；气管快插与间隙连通；锆头配置在内管的端部开口，与内管之间形成密封结构，锆头朝主机的一侧通过导线连接控制电路板，远离主机的一侧与连接件和外管形成检测腔体，检测腔体与出气口连通；本实用新型提供了一种耐高温、测量精度高、响应速度快、抗干扰能力强、防尘、防腐蚀、稳定性高、更能适应复杂烟气在线监测、便于维护的探头。

Description

一种探杆式湿氧仪的探头

技术领域

本申请涉及气体检测设备领域，具体是涉及一种探杆式湿氧仪的探头。

背景技术

需要说明的是，本部分所记载的内容并不代表都是现有技术。

根据国家环境保护标准《HJ 76-2017固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法》要求，固定污染源烟气排放连续监测系统必须监测烟气湿度。烟气的含湿量对于烟气的脱硫、脱硝、除尘等工艺都有很大的影响，其测量的准确度直接关系到污染物排放总量、浓度计算及烟气净化系统效率的评估。

然而烟气不同于环境空气，温度通常会比较高，很多工况如纺织、造纸、食品、锅炉、木材干燥等温度远超过200℃。目前，烟气中湿度测量的常用方法是阻容法，该方法在低温环境下测量精度高，响应速度快，但该方法极限温度小于180℃，不能满足高温烟气测量的需要，因此，急需开发能在高温环境进行湿度测量的传感器及对应的测量仪表。

发明内容

本实用新型主要针对以上问题，提供了一种耐高温、测量精度高、响应速度快、抗干扰能力强、防尘、防腐蚀、稳定性高、更能适应复杂烟气在线监测、便于维护的探头。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种探杆式湿氧仪的探头，包括：

主机，其包括主机底壳和设于主机底壳内的控制电路板，所述主机底壳上设有一过线孔；

探杆，其配置在所述主机上，具有相互套合的外管和内管，所述内管的一端与所述过线孔连通，所述外管与内管之间留有间隙，所述外管靠近所述主机的一侧设置有将所述间隙一侧闭合的封闭件；所述外管远离所述主机的一侧设置有连接件和出气口；

气管快插，所述气管快插与所述间隙连通；

锆头，其配置在所述内管的端部开口，且与所述内管之间形成密封结构，所述锆头朝所述主机的一侧通过导线从所述内管走线穿过过线孔连接所述控制电路板，远离所述主机的一侧与所述连接件和外管形成检测腔体，所述检测腔体与所述出气口连通。

进一步地，所述锆头内部封装有两个氧化锆传感器，所述两个氧化锆传感器带有五根所述导线，其中两根为加热线，两根为电压线，一根为地线，所述的五根导线外层套上耐高温防火皮管。

进一步地，所述连接件包括前端法兰、第二O型圈、挡盖、滤芯以及端盖，其中，所述前端法兰与所述外管连接，所述锆头通过所述第二O型圈与所述内管形成所述密封结构，所述锆头通过所述挡盖螺纹安装在所述前端法兰内壁，所述挡盖具有贯通的通孔，所述端盖与所述前端法兰连接形成固定所述滤芯的安装位，所述滤芯正对所述锆头方向设置。

进一步地，所述封闭件包括后端法兰、压环，所述内管的端部设置有定位环，所述定位环与后端法兰之间设置有将间隙密封的第一O型圈，所述压环抵固挤压所述定位环。

进一步地，所述气管快插配置在所述后端法兰上，其上设置有气管快插接头。

进一步地，所述主机还包括盖合所述主机底壳的上盖，所述上盖上设置有显示屏。

进一步地，所述上盖与所述主机底壳之间设置密封圈。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种探杆式湿氧仪的探头，基于高温固态电解质基础上的极限电流型氧传感器可以实现高温环境下氧气浓度的测量，为了提高测量精度，人们还研究了高温共存气体中水蒸气对该氧化锆传感器的影响，发现了湿度大小与氧化锆传感器输出信号存在一定的关联，这反而为提供了一种高温湿度的测量方式；

本申请通过采用具有测量精度高、耐弱酸、抗干扰能力强、使用寿命长及性能稳定可靠等特点的氧化锆传感器，在将含有水蒸气和氧气的烟气进入检测腔体后，控制电路板控制加热线给钇稳定氧化锆固体电解质加热到350℃以上，控制电路电路板控制输出0.6V电压和1.7V电压分别加在两个氧化锆传感器上，产生两个极限电流值。其中一个是含氧量(干氧)的极限电流值，另外一个是含有水蒸气含氧量的极限电流值。由于极限电流值与含氧量有关，水蒸气浓度也与含氧有关，通过测量极限电流值就可以换算出含氧量和水蒸气浓度，进而实现在高温环境进行湿度测量。

附图说明

图1为本申请披露的一种探杆式湿氧仪的探头立体结构。

图2为本申请披露的一种探杆式湿氧仪的探头分解结构。

图3为本申请披露的一种探杆式湿氧仪的探头剖视结构。

图4为本申请披露的一种主机俯视结构。

图5为申请披露的一种主机展开的内部结构。

图中所示的附图标记：

1、主机；10、控制电路板；11、显示屏；12、显示电路板；13、电源；14、电源输入口；15、模拟输出口；16、主机底壳；17、上盖；18、接线端子；19、密封圈；101、过线孔；

2、探杆；20、外管；21、内管；22、定位环；201、间隙；202、出气口；

3、封闭件；30、后端法兰；31、压环；32、第一O型圈；301、标气口；

4、连接件；40、前端法兰；41、第二O型圈；42、挡盖；43、滤芯；44、端盖；401、通孔；

5、气管快插；50、气管快插接头；

6、锆头；60、导线；601、检测腔体；

7、固定法兰。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型进行详细说明，对本实用新型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做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，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面将以本申请一种探杆式湿氧仪的探头为例来描述本公开的技术方案。

根据本公开的示例，由整体图图1以及爆炸图图2和剖视图图3的结构可知，该探头包括主机1、探杆2、封闭件3、连接件4、气管快插5以及锆头6，其中，图4、图5为主机1的内部结构图，从图中可以得知，该主机1包括主机底壳16和设于主机底壳16内的控制电路板10，以及盖合主机底壳16的上盖17，上盖17上放置密封圈19后通过螺钉与主机底壳16固定，在该实施例中，密封圈19的设置保证了仪表壳体的密封性。

如图4、图5所示，上述实施例中的主机1内还设有耐高温触摸显示屏11，显示屏11卡紧固定在显示电路板12上再通过螺钉固定在上盖17上，通过采用了触摸屏显示、菜单锁定功能，防止误操作改变仪表参数，影响其性能。

另外，本实施例还设4-20mA模拟输出口15和电源输入口14，4-20mA模拟输出口15和电源输入口14设置在主机底壳16一侧，4-20mA模拟输出口15和电源输入口14上设有防水接头。防水接头的设置进一步保证了湿氧一体机的密封性，使该仪表壳体防护等级可以达到IP65，适合室外恶劣天气使用，所述4-20mA模拟输出量通过接线端子18与控制电路板10相连后穿过4-20mA模拟量输出口输出。该4-20mA模拟输出量分别对应含湿量和含氧量。

另外，还设有电源输入线，电源输入线外接220V交流电穿过电源输入口与控制电路板10上的电源13相连。

优选的，探杆2为长条形的不锈钢材质制成，如图1所示，探杆2与主机1的连接端设置有固定法兰7，固定法兰7材质为不锈钢，焊接在探杆2上，安装时，只需将固定法兰7与现场烟囱上的焊接法兰通过螺钉固定即完成安装，探杆2可以制作成不同长度以满足不同烟囱直径的测量需求。

优选的，探杆2包括相互套合的外管20和内管21，探杆2通过封闭件3安装在主机底壳16的底部，主机底壳16对应内管21的内腔开设有贯通的过线孔101，以便于从该过线孔101走线连接主机1内的控制电路板10，外管20与内管21之间留有间隙201，外管20靠近主机1的一侧通过该封闭件3将该侧的间隙201闭合，远离主机1的一侧设置有连接件4和出气口202。

如图2所示，该封闭件3包括后端法兰30、压环31，内管21的端部设置有定位环22，定位环22与后端法兰30之间设置有将间隙201密封的第一O型圈32，压环31通过旋转螺纹挤压定位环22，定位环22挤压第一O型圈32，这样内管21与后端法兰30间无缝隙，保证了探杆2底端的密封性，后端法兰30上设置有标气口301，气管快插5为不锈钢材质，气管快插5缠绕密封胶带通过旋转螺纹固定在后端法兰30的标气口301上，气管快插5与间隙201连通，该密封设置可以防止标气或被测烟气通过内管21与后端法兰30间缝隙与外界大气相通，影响测量的精确性。

如图3所示，锆头6配置在内管21的端部开口，且与内管21之间形成密封结构，锆头6朝主机1的一侧通过导线60从内管21走线穿过过线孔101连接控制电路板10，远离主机1的一侧与连接件4和外管20形成检测腔体601，检测腔体601与出气口202连通；在一些实施例中，该内管21的锆头6设有两个氧化锆传感器，两个氧化锆传感器封装在锆头6内，大大减小了测量体积和功耗，两个氧化锆传感器带有五根1.4米的导线60，其中两根为加热线，两根为电压线，一根为地线。五根导线合在一起，外层套上耐高温防火皮管。套有耐高温防火皮管的五根导线60沿着内管21内壁穿过后端法兰30通过接线端子18与控制电路板10相连。

在上述实施例中，连接件4包括前端法兰40、第二O型圈41、挡盖42、滤芯43以及端盖44，其中，前端法兰40与外管20连接，锆头6通过第二O型圈41与内管21形成密封结构，锆头6通过挡盖42螺纹安装在前端法兰40内壁，挡盖42具有贯通的通孔401，端盖44与前端法兰40连接形成固定滤芯43的安装位，滤芯43正对锆头6方向设置，端盖44为不锈钢材质，通过旋转螺纹固定在前端法兰40上。

可以理解的是，在检测时，含有水蒸气和氧气的烟气从端盖44经滤芯43过滤掉5-10微米的灰尘，可以减少灰尘对测量结果影响，随后过滤灰尘后的介质进入检测腔体601，此时主机1内的控制电路板10控制加热线给钇稳定氧化锆固体电解质加热到350℃以上，控制电路板10控制输出0.6V电压和1.7V电压分别加在两个氧传感器上，产生两个极限电流值。一个是含氧量(干氧)的极限电流值，另外一个是含有水蒸气含氧量的极限电流值。由于极限电流值与含氧量有关，水蒸气浓度也与含氧有关，通过测量极限电流值就可以换算出含氧量和水蒸气浓度，通过测量极限电流值就可以换算出含氧量和水蒸气浓度，进而实现在高温环境进行湿度测量，需要说明的是，上述中的计算过程和换算过程均为现有技术，本实施例在此不加以赘述。

由于气管快插接头50通过按压固定在气管快插5上，在标定时，拔下气管快插接头50，从气管快插5中通入标气进行标定，充入的气体进入外管20和内管21的间隙201，如图3所示，然后从出气口202流出，经挡盖42的通孔401流入锆头6检测端的检测腔体601，开始进行标定校准，同时也支持现场校准，有利于测量精度的提高。

优选的，上述实施例中的探杆2、端盖44、挡盖42、前端法兰40、固定法兰7、后端法兰30、内管21、压环31、定位环22均采用不锈钢材质，耐腐蚀性强。

本实用新型采用极限电流型氧化锆氧传感器测量法，相比阻容式测量法(该方法极限温度小于180℃)更能满足高温烟气测量的需要。

通过上述具体实施方式的阅读理解，所属技术领域的技术人员可容易地实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型不限于这种具体实施方式。在所公开实施方式的基础上，所述基础领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案，例如，所述的端盖44，锆头6，滤芯43，挡盖42，内管21，后端法兰30采用可拆分式、分离式设计，更换、清洗更加方便，可以大大地缩短维护和更换的时间，其上也可与不同形式的附加功能结合而形成其他技术方案。因此，本申请的保护范围仅由所附权利要求的范围来限定。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种探杆式湿氧仪的探头，其特征在于，包括：

主机，其包括主机底壳和设于主机底壳内的控制电路板，所述主机底壳上设有一过线孔；

探杆，其配置在所述主机上，具有相互套合的外管和内管，所述内管的一端与所述过线孔连通，所述外管与内管之间留有间隙，所述外管靠近所述主机的一侧设置有将所述间隙一侧闭合的封闭件；所述外管远离所述主机的一侧设置有连接件和出气口；

气管快插，所述气管快插与所述间隙连通；

锆头，其配置在所述内管的端部开口，且与所述内管之间形成密封结构，所述锆头朝所述主机的一侧通过导线从所述内管走线穿过过线孔连接所述控制电路板，远离所述主机的一侧与所述连接件和外管形成检测腔体，所述检测腔体与所述出气口连通。

2.根据权利要求1所述的一种探杆式湿氧仪的探头，其特征在于，所述锆头内部封装有两个氧化锆传感器，所述两个氧化锆传感器带有五根所述导线，其中两根为加热线，两根为电压线，一根为地线，所述的五根导线外层套上耐高温防火皮管。

3.根据权利要求1所述的一种探杆式湿氧仪的探头，其特征在于，所述连接件包括前端法兰、第二O型圈、挡盖、滤芯以及端盖，其中，所述前端法兰与所述外管连接，所述锆头通过所述第二O型圈与所述内管形成所述密封结构，所述锆头通过所述挡盖螺纹安装在所述前端法兰内壁，所述挡盖具有贯通的通孔，所述端盖与所述前端法兰连接形成固定所述滤芯的安装位，所述滤芯正对所述锆头方向设置。

4.根据权利要求3所述的一种探杆式湿氧仪的探头，其特征在于，所述封闭件包括后端法兰、压环，所述内管的端部设置有定位环，所述定位环与后端法兰之间设置有将间隙密封的第一O型圈，所述压环抵固挤压所述定位环。

5.根据权利要求4所述的一种探杆式湿氧仪的探头，其特征在于，所述气管快插配置在所述后端法兰上，其上设置有气管快插接头。

6.根据权利要求1所述的一种探杆式湿氧仪的探头，其特征在于，所述主机还包括盖合所述主机底壳的上盖，所述上盖上设置有显示屏。

7.根据权利要求6所述的一种探杆式湿氧仪的探头，其特征在于，所述上盖与所述主机底壳之间设置密封圈。

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