專利名稱：一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對采樣前氣溶膠預(yù)處理的裝置，尤其是一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的低流量處理裝置，屬于環(huán)境分析和大氣采樣技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在國內(nèi)大氣采樣和常規(guī)監(jiān)測領(lǐng)域都是直接收集氣體進入采樣儀器裝置，幾乎沒有對采樣前氣體進行前處理過程，這在某種程度上忽略了采樣過程中氣體凝結(jié)或者揮發(fā)等效應(yīng)的影響，由于大氣氣溶膠的組成成分和形成過程是進一步研究氣溶膠對氣候和人類健康影響的重要因素，因此在收集氣體進入采樣器之前，分離酸性的無機和有機等揮發(fā)性氣體和半揮發(fā)性氣溶膠并去除這些氣體組分是非常關(guān)鍵的。另外還可以通過控制不同溫度設(shè)計實驗，達到理解大氣中特定氣溶膠組分有多少貢獻到大氣氣溶膠顆粒粒徑當中的目的。這些研究結(jié)果可以進一步應(yīng)用到我國大氣化學模式當中。然而，目前國內(nèi)還沒有針對采樣前自動多變控溫并去除揮發(fā)氣溶膠組分的裝置報道。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種能自動控溫加熱并吸收揮發(fā)性氣溶膠組分的處理裝置，其具有加熱迅速且溫度可自動控制、吸附揮發(fā)性氣溶膠組分迅速、結(jié)構(gòu)簡單和操作方便等優(yōu)點。本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的處理裝置，它包括加熱腔、過濾腔和氣體傳輸管，氣體傳輸管橫向貫穿加熱腔和過濾腔，位于過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管的管壁上均勻分布有通氣孔，所述加熱腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感器和加熱器，溫度傳感器的信號輸出端與溫度控制器的信號輸入端相連，溫度控制器的控制輸出端連接加熱器，所述的溫度控制器與電源相連，過濾腔內(nèi)填充有活性碳，過濾腔的末端與氣體導(dǎo)出腔相連通，氣體導(dǎo)出腔的末端連通有出氣管。所述的加熱器為串聯(lián)的兩石英加熱管，兩石英加熱管對稱設(shè)置在氣體傳輸管的兩側(cè)，串聯(lián)的石英加熱管與溫度控制器的控制輸出端連接。優(yōu)選的，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管為不銹鋼鋼管。所述加熱腔為輕質(zhì)泡沫保溫磚圍城的空腔，輕質(zhì)保溫磚的外表面覆有保溫層，優(yōu)選的，保溫層由巖棉構(gòu)成。巖棉的作用隔熱，減少熱量散發(fā)，同時防止操作人員燙傷。所述的過濾腔的直徑為106mm-120mm，過濾腔的長為740mm-760mm，過濾腔為圓筒狀有機玻璃圍成的空腔。所述的加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管貫穿加熱腔并且兩端延伸至加熱腔外，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管的一端與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管法蘭連接，左法蘭盤中心的圓孔與加熱腔氣體傳輸管密封連接，右法蘭盤的中心圓孔與過濾腔密封連接，優(yōu)選的，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管為塑料氣體傳輸管。加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管此種設(shè)計的優(yōu)點方便更換貫穿加熱腔的一段氣體傳輸管，法蘭連接拆卸方便，密封性能好，為更換氣體傳輸管提供了方便。優(yōu)選的，加熱腔與過濾腔之間的氣體傳輸管上設(shè)置散熱片。設(shè)散熱片的優(yōu)點使不銹鋼氣體傳輸管的溫度快速下降，防止過熱的不銹鋼氣體傳輸管與過濾腔內(nèi)的塑料氣體傳輸管連接處熔化而使通氣管斷開或漏氣，影響實驗結(jié)果。所述的加熱腔體和散熱片外部罩設(shè)有保護罩，保護罩上均勻分布有散熱孔，散熱孔為方形散熱孔，保護罩為金屬材質(zhì)。保護罩的作用主要起保護加熱控溫腔和防止操作人員燙傷的作用。優(yōu)選的，過濾腔的殼體與氣體導(dǎo)出腔的腔壁法蘭連接，氣體導(dǎo)出腔的上部連通有活性炭加料口，下部連通有活性炭出料口。所述的加熱腔體和過濾腔體下方設(shè)置有金屬底座。所述的溫度控制器與電源之間還設(shè)置有開關(guān)。本實用新型的特點及優(yōu)良效果1、本實用新型設(shè)置的加熱腔，可使進入氣體傳輸管中氣溶膠加熱，控溫器可使加熱腔內(nèi)的溫度控制在一定范圍內(nèi)，氣溶膠的部分有機和無機組分在特定溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，氣體溫度經(jīng)散熱片迅速下降至常溫，不影響后續(xù)的分析、監(jiān)測結(jié)果。2、本實用新型采用活性碳，可吸附加熱腔內(nèi)揮發(fā)的有機和無機酸性氣體，如SO2, HCl等酸性氣體及有機氣體，起到過濾氣溶膠的作用。3、氣溶膠經(jīng)過本實用新型的加熱腔加熱后，后經(jīng)散熱片進入過濾腔，在特定溫度下?lián)]發(fā)的有機物氣體和酸性氣體被過濾腔內(nèi)的活性碳吸附并去除，填滿過濾腔的活性碳吸附迅速，易揮發(fā)組分去除明顯，且對氣溶膠其他組分沒有影響。4、本實用新型的過濾腔的末端連通有氣體導(dǎo)出腔，氣體導(dǎo)出腔上可以安裝標準儀器使用的不同尺寸的接口，經(jīng)過濾腔過濾后的氣體經(jīng)導(dǎo)出腔導(dǎo)出后進入在線采樣和分析儀器，對氣體中氣溶膠顆粒進行物理和化學分析。5、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝操作方便，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管隨著長期使用老化后可方便更換。6、本實用新型實用性強，成本低，可推廣應(yīng)用。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型去掉保護罩和活性碳的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型加熱腔結(jié)構(gòu)及與溫度控制器連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型活性碳加料口、氣體導(dǎo)出腔與活性碳出料口剖面連接結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管；2、保護罩；3、法蘭盤a ;4、有機玻璃殼體；5、法蘭盤b;6、活性碳加料口 ；7、活性碳出料口 ；8、氣體導(dǎo)出腔；9、出氣管；10、底座；11、溫度控制器；12、電源開關(guān)；13、活性碳；14、加熱腔；15、散熱片；16、過濾腔；17、電源接口 ；18、巖棉； 19、石英加熱棒；20、輕質(zhì)泡沫保溫磚；21、溫度傳感器；22、過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型做詳細地說明，但本實用新型不限于此。實施例1實施例中所采用的石英加熱管購自揚州杰達電熱科技有限公司，溫度控制器采用廈門宇電自動化科技有限公司生產(chǎn)的AI-808P型溫控器。如圖1、圖2所示，一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠處理裝置，包括加熱腔14、 過濾腔16和氣體傳輸管，氣體傳輸管分為兩段，即加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1和過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1橫向貫穿加熱腔14，并且兩端延伸至加熱腔14 夕卜，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22橫向貫穿過濾腔16。加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22相連通，過濾腔16的末端與氣體導(dǎo)出腔8相連通，氣體導(dǎo)出腔8的末端連通有出氣管9。如圖2、圖3所示，所述的加熱腔14為輕質(zhì)泡沫保溫磚20圍城的空腔，輕質(zhì)保溫磚 20的外表面覆有巖棉18保溫層，巖棉18 —方面具有隔熱，減少熱量散發(fā)的作用，同時防止加熱腔散發(fā)的熱量燙傷操作人員。加熱腔14內(nèi)設(shè)置有加熱器，所述的加熱器為串聯(lián)的兩根石英加熱管19，石英加熱管19對稱設(shè)置在氣體傳輸管的兩側(cè)，串聯(lián)的石英加熱管19與溫度控制器11的控制輸出端連接，當石英加熱管19進行加熱時，加熱腔14內(nèi)可迅速升溫并與石英加熱管19保持相同溫度。優(yōu)選的，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1為不銹鋼鋼管。加熱腔 14內(nèi)溫度升高熱量傳遞使不銹鋼氣體傳輸管的溫度升高，從而對經(jīng)過加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1的氣溶膠進行加熱。加熱腔14內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器21，如圖3所示，溫度傳感器21的信號輸出端與溫度控制器11的信號輸入端相連，溫度控制器11的控制輸出端連接加熱器，所述的溫度控制器11與電源相連，圖中17為電源接口。優(yōu)選的，溫度控制器11與電源之間還設(shè)有電源開關(guān)12。當接通電源，打開電源開關(guān)12，設(shè)定好溫度控制器上的溫度，石英加熱管19開始加熱，溫度傳感器21將加熱腔14內(nèi)的溫度實時反饋給溫度控制器11并顯示在顯示屏幕上；當加熱腔14內(nèi)的溫度達到所設(shè)定的溫度時，溫度控制器11的控制信號使石英加熱管 19停止繼續(xù)加熱并保持溫度在所設(shè)定溫度士2°C的范圍內(nèi)。如上，經(jīng)過不停的加溫控溫，變溫恒溫過程通常在3-5分鐘以內(nèi)完成，這時就可以通入氣體。在通氣過程中，控溫器屏幕實時顯示加熱腔內(nèi)的溫度。過濾腔為圓筒狀有機玻璃圍成的空腔，即空腔的外圍為有機玻璃殼體4。過濾腔的直徑為106mm，過濾腔的長740mm。過濾腔16內(nèi)填充有活性碳13，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22的管壁上均勻分布通氣孔，加熱后易揮發(fā)的氣溶膠氣體通過通氣孔散向過濾腔，活性碳將其吸附起到過濾氣溶膠的作用。加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1的一端與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22通過法蘭盤a3法蘭連接，法蘭盤a3的左法蘭盤中心的圓孔與加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1密封連接，右法蘭盤的中心圓孔與過濾腔16密封連通，優(yōu)選的，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管 1為塑料氣體傳輸管，為更換加熱腔氣體傳輸管1提供了方便。加熱腔14與過濾腔16之間的氣體傳輸管上設(shè)置散熱片15。所述的散熱片15是由七個相互平行且等距排列的金屬片構(gòu)成，散熱片15起到散熱的作用，使加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1的溫度下降，一方面防止過高的溫度使氣溶膠損失，另一方面防止過熱的不銹鋼氣體傳輸管與過濾腔內(nèi)的塑料氣體傳輸管連接處熔化而使通氣管斷開或漏氣，影響實驗結(jié)
^ ο加熱腔14和散熱片15的外部罩設(shè)有保護罩2，保護罩2上均勻分布有散熱孔，散熱孔優(yōu)選方形散熱孔，保護罩2優(yōu)選金屬材質(zhì)。過濾腔16的有機玻璃殼體4與氣體導(dǎo)出腔8的腔壁通過法蘭盤b5法蘭連接，法蘭盤b5的左法蘭盤中心的圓孔與過濾腔16密封連通，右法蘭盤的中心圓孔與氣體導(dǎo)出腔密封連通。如圖4所示，氣體導(dǎo)出腔8上部連通有活性碳加料口 6，下部連通有活性碳出料口 7。所述的活性碳加料口 6、活性碳出料口 7的外徑為38mm，內(nèi)徑37mm。所述的加熱腔14和過濾腔16下方設(shè)置有金屬底座10。溫度控制器11和電源開關(guān)12固定在金屬底座上。工作過程該裝置工作時，氣體由加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管1的進氣口進入，經(jīng)加熱腔14加熱后，吸入的氣體中氣溶膠顆粒物上的部分無機物和有機物受熱揮發(fā)，經(jīng)過15散熱片進入過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管22，后通過濾腔氣體內(nèi)的傳輸管22上的通氣孔散到過濾腔內(nèi)，揮發(fā)的有機物氣體和其他酸性氣體可被活性炭吸收并去除，最后氣體由出氣管9導(dǎo)出。導(dǎo)出的氣體包含有O2和N2及在設(shè)定溫度下沒有揮發(fā)的氣溶膠顆粒。在出口可通過接口連接到低流量(通常l_3m/l)氣溶膠采樣器或者一些氣溶膠粒度分析儀上。實施例2一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠處理裝置，結(jié)構(gòu)如實施例1所示，不同之處在于過濾腔的直徑為115mm，過濾腔長755mm?；钚蕴技恿峡?6、活性碳出料口 7的外徑為40mm，內(nèi)徑39mm。
權(quán)利要求1.一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的處理裝置，其特征在于它包括加熱腔、過濾腔和氣體傳輸管，氣體傳輸管橫向貫穿加熱腔和過濾腔，位于過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管的管壁上均勻分布有通氣孔，所述加熱腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感器和加熱器，溫度傳感器的信號輸出端與溫度控制器的信號輸入端相連，溫度控制器的控制輸出端連接加熱器，所述的溫度控制器與電源相連，過濾腔內(nèi)填充有活性碳，過濾腔的末端與氣體導(dǎo)出腔相連通，氣體導(dǎo)出腔的末端連通有出氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述的加熱器為串聯(lián)的兩石英加熱管，兩石英加熱管對稱設(shè)置在氣體傳輸管的兩側(cè)，串聯(lián)的石英加熱管與溫度控制器的控制輸出端連接，優(yōu)選的，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管為不銹鋼鋼管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述處理裝置，其特征在于所述加熱腔為輕質(zhì)泡沫保溫磚圍城的空腔，輕質(zhì)保溫磚的外表面覆有保溫層，優(yōu)選的，保溫層由巖棉構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理裝置，其特征在于所述的過濾腔的直徑為 106mm-120mm,過濾腔的長為740mm-760mm，過濾腔為圓筒狀有機玻璃圍成的空腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述的加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管貫穿加熱腔并且兩端延伸至加熱腔外，加熱腔內(nèi)的氣體傳輸管的一端與過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管法蘭連接，左法蘭盤中心的圓孔與加熱腔氣體傳輸管密封連接，右法蘭盤的中心圓孔與過濾腔密封連接，優(yōu)選的，過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管為塑料氣體傳輸管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的處理裝置，其特征在于加熱腔與過濾腔之間的氣體傳輸管上設(shè)置散熱片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的處理裝置，其特征在于所述的加熱腔體和散熱片外部罩設(shè)有保護罩，保護罩上均勻分布有散熱孔，散熱孔為方形散熱孔，保護罩為金屬材質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于過濾腔的殼體與氣體導(dǎo)出腔腔壁法蘭連接，氣體導(dǎo)出腔上部連通有活性炭加料口，下部連通有活性炭出料口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述的加熱腔和過濾腔的下方設(shè)置有金屬底座。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述的溫度控制器與電源之間還設(shè)置有開關(guān)。
專利摘要本實用新型涉及一種自控溫加熱及吸收揮發(fā)性氣溶膠的低流量處理裝置，包括加熱腔、過濾腔和氣體傳輸管，氣體傳輸管橫向貫穿加熱腔和過濾腔，位于過濾腔內(nèi)的氣體傳輸管的管壁上均勻分布有通氣孔，所述加熱腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感器和加熱器，溫度傳感器的信號輸出端與溫度控制器的信號輸入端相連，溫度控制器的控制輸出端連接加熱器。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝操作方便，加熱迅速且溫度能自動控制，吸附揮發(fā)性氣溶膠組分迅速。
文檔編號G01N1/44GK202221391SQ201120384668
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者周深圳, 崔逸如, 李衛(wèi)軍, 李守波, 章琦, 韓明利 申請人:山東大學