一种柴油机排气颗粒物分级采样装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种柴油机排气颗粒物分级采样装置，装置包括取样和稀释系统、粗态颗粒物分离采样系统、细颗粒物带电加速分离采样系统，取样和稀释系统在稀释腔室将发动机排气和空气混合实现对发动机排气的稀释，稀释排气经过旋风分离器后，实现粗态和细颗粒物的分离；细颗粒物经放电电极后荷电，再经过加速管加速度，然后进入带磁场的分离器，实现不同粒径范围的细颗粒物的分离采样；具体为通过调节加速管开启的段数，实现对带电颗粒物在分级器内磁场中的初速度的控制，进而控制不同粒径带电颗粒物的偏转半径，使其落在不同位置的采样介质上，实现对细颗粒物在不同粒径区间的分级采样。

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机排气颗粒物分级采样装置
本技术涉及一种排放测试
，具体为一种柴油机排气颗粒物分级采样装置。
技术介绍
柴油机在消耗大量柴油的同时还生成较高浓度的颗粒物排放，对大气环境和人体健康均造成了较严重的危害。这些颗粒物不仅能够吸附较多的有毒有害物质，而且还具有较强的沉积作用。它们能够通过人体呼吸系统进入肺泡，甚至粒径尺寸较小的超细粒子还能穿透人体肺泡进入血液，从而引发肺功能损伤、免疫功能损伤、哮喘、恶性肿瘤、肺癌和心血管机能障碍等多种疾病，增加人体的发病率与死亡率。柴油机排气颗粒物按其粒径尺寸可分为核态颗粒物、聚集态颗粒物和粗态颗粒物三种形态。不同形态柴油机排气颗粒物的微观结构、形貌、石墨化程度、化学元素、组成成分、表面官能团等物理化学特征具有显著差异。然而，现有的柴油机排气颗粒物测试设备多数仅针对颗粒物质量、数量、粒径分布以及烟度值等参数进行测量，而不能对不同粒径尺寸的柴油机排气颗粒物进行分级采样，为后续的颗粒物物理化学特征分析制作分析样品。基于此，本技术设计了一种适用于柴油机台架的颗粒物分级采样装置及其控制方法，以便于为分析不同形态柴油机排气颗粒物物理化学特征提供实验样品。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的在于提供一种能够对发动机排气颗粒物中粗态和细颗粒物进行分级采样，并且能进一步的将细颗粒物按不同的粒径区间进行分级采样的柴油机排气颗粒物分级采样装置。技术方案如下：一种柴油机排气颗粒物分级采样装置，包括取样和稀释系统、粗态颗粒物分离采样系统、细颗粒物带电加速分离采样系统；所述取样和稀释系统包括采样管、空压机、加热器、空气滤清器和稀释腔室；所述采样管一端安装到发动机排气口处，另一端连接到稀释腔室的废气入口，采样管上设有第一温度压力传感器和第一流量传感器；稀释腔室的空气入口依次连接空气流量计、空气滤清器、加热器和空压机；所述粗态颗粒物分离采样系统包括旋风分离器、粗态颗粒物采样装置和流量计；所述旋风分离器的入口连接到稀释腔室的出口，且旋风分离器的入口处设有第二流量传感器和第二温度压力传感器；旋风分离器的上端为细颗粒物逸出口，下端为粗态颗粒物收集口，粗态颗粒物收集口依次连接粗态颗粒物采样装置和流量计；所述细颗粒物带电加速分离采样系统包括放电电极、加速管和分级器；加速管的进气口连接到所述旋风分离器的细颗粒物逸出口，且加速管进气口处设有放电电极；加速管的出气口连接到分级器的进气口，且加速管出气口处设有线速度传感器；所述加速管为多段，每段分别通过不同的通断器连接到加速管电源；分级器内由磁场发生器提供磁场，磁场方向与气体运动方向垂直，分级器内壁设有采样介质，外壁设有磁场强度传感器；还包括电控单元，所述第一温度压力传感器、第一流量传感器、流量计、第二流量传感器、第二温度压力传感器、线速度传感器、通断器和磁场强度传感器均连接到电控单元。进一步的，所述采样管还设有第一电动流量调节阀，所述加热器和空压机间还设有第二电动流量调节阀；第一电动流量调节阀和第二电动流量调节阀均连接到电控单元。更进一步的，所述加热器内设有第三温度压力传感器，第三温度压力传感器连接到所述电控单元。更进一步的，所述空气流量计为文丘里流量计，加热器为电阻式加热器，其加热功率为50～150W。更进一步的，所述流量计为具有自洁功能的智能V锥流量计。更进一步的，所述粗态颗粒物采样装置内的采样介质为微栅或玻璃纤维滤膜，且采样介质的工作面与气体流向垂直；所述分级器内的采样介质为微栅或玻璃纤维滤膜。更进一步的，所述放电电极通过直流变压器连接到直流电源，且正极为针状电极，负极为平板电极，两极电压为2—3kV/mm。一种柴油机排气颗粒物分级采样装置的控制方法，包括：通过控制第一电动流量调节阀和第二电动流量调节阀的开度来调节进入稀释腔室的发动机排气和空气的流量，进而实现对稀释比的调节；根据线速度传感器采集的带电颗粒物的速度数据，控制各个通断器的启闭来调节加速管开启的段数，实现对带电颗粒物在分级器内磁场中的初速度的控制，进而控制不同粒径带电颗粒物的偏转半径，使其落在不同位置的采样介质上，实现对细颗粒物在不同粒径区间的分级采样。本技术的有益效果是：1.本技术能将发动机排气颗粒物中粗态Dp>1μm和细颗粒物Dp<1μm进行分级采样，并且能进一步的将细颗粒物按不同的粒径区间进行分级采样；可为研究不同形态和粒径下颗粒物的物理化学特性提供样品，让研究人员能够更进一步认识发动机排气中颗粒物的特性，在工程应用和研究领域具有重要实用价值和理论意义；2.本技术能根据排气流量和温度调节空气的流量和温度，实现对稀释比和温度的精确控制；3.本技术能实时的跟踪和存储过程参数，方便用户的使用和设备的检修；具有操作简单、自动智能化水平较高的优点。附图说明图1为本技术柴油机排气颗粒物分级采样装置的结构示意图。图2为本技术电控系统连接示意图。图中：1-直流电源；2-直流变压器；3-加速管电源；4-放电电极；5-通断器；6-加速管；7-线速度传感器；8-分级器；9-磁场强度传感器；10-采样介质；11-磁场发生器；12-电控单元；13-显示存储器；14-第三温度压力传感器；15-空压机；16-第二电动流量调节阀；17-加热器；18-空气滤清器；19-流量计；20-粗态颗粒物采样装置；21-空气流量计；22-第一电动流量调节阀；23-第一流量传感器；24-采样管；25-第一温度压力传感器；26-稀释腔室；27-旋风分离器；28-第二流量传感器；29-第二温度压力传感器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。如图1所示，一种柴油机排气颗粒物分级采样装置，其特征在于，包括取样和稀释系统、粗态颗粒物分离采样系统、细颗粒物带电加速分离采样系统。所述取样和稀释系统包括采样管24、空压机15、加热器17、空气滤清器18和稀释腔室26；所述采样管24一端安装到发动机排气口处，另一端连接到稀释腔室26的废气入口，采样管24上依次安装有第一温度压力传感器25、第一流量传感器23和第一电动流量调节阀22；稀释腔室26的空气入口依次连接空气流量计21、空气滤清器18、加热器17和空压机15，加热器17和空压机15间还设有第二电动流量调节阀16。第一电动流量调节阀22和第二电动流量调节阀16能根据所述电控单元12的输出信号调节阀门开度，从而控制排气瞬时流量。加热器17上安装第三温度压力传感器14，空气流量计21为文丘里流量计，加热器17为电阻式加热器，其加热功率为50～150W。所述粗态颗粒物分离采样系统包括旋风分离器27、粗态颗粒物采样装置20和流量计19；所述旋风分离器27的入口连接到稀释腔室26的出口，且旋风分离器27的入口处设有第二流量传感器28和第二温度压力传感器29；旋风分离器27的上端为细颗粒物逸出口，下端为粗态颗粒物收集口，粗态颗粒物收集口依次连接粗态颗粒物采样装置20和流量计19；流量计19为高精度、具有自洁功能的智能V锥流量计，粗态颗粒物采样介质为微栅或玻璃纤维滤膜，并且采样介质的工作面与气体流向垂直。可以通过控制第一电动流量调节阀22和第二电动流量调节阀16的开度来调节进入稀释腔室26的发动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柴油机排气颗粒物分级采样装置，其特征在于，包括取样和稀释系统、粗态颗粒物分离采样系统、细颗粒物带电加速分离采样系统；所述取样和稀释系统包括采样管（24）、空压机（15）、加热器（17）、空气滤清器（18）和稀释腔室（26）；所述采样管（24）一端安装到发动机排气口处，另一端连接到稀释腔室（26）的废气入口，采样管（24）上设有第一温度压力传感器（25）和第一流量传感器（23）；稀释腔室（26）的空气入口依次连接空气流量计（21）、空气滤清器（18）、加热器（17）和空压机（15）；所述粗态颗粒物分离采样系统包括旋风分离器（27）、粗态颗粒物采样装置（20）和流量计（19）；所述旋风分离器（27）的入口连接到稀释腔室（26）的出口，且旋风分离器（27）的入口处设有第二流量传感器（28）和第二温度压力传感器（29）；旋风分离器（27）的上端为细颗粒物逸出口，下端为粗态颗粒物收集口，粗态颗粒物收集口依次连接粗态颗粒物采样装置（20）和流量计（19）；所述细颗粒物带电加速分离采样系统包括放电电极（4）、加速管（6）和分级器（8）；加速管（6）的进气口连接到所述旋风分离器（27）的细颗粒物逸出口，且加速管（6）进气口处设有放电电极（4）；加速管（6）的出气口连接到分级器（8）的进气口，且加速管（6）出气口处设有线速度传感器（7）；所述加速管（6）为多段，每段分别通过不同的通断器（5）连接到加速管电源（3）；分级器（8）内由磁场发生器（11）提供磁场，磁场方向与气体运动方向垂直，分级器（8）内壁设有采样介质（10），外壁设有磁场强度传感器（9）；还包括电控单元（12），所述第一温度压力传感器（25）、第一流量传感器（23）、流量计（19）、第二流量传感器（28）、第二温度压力传感器（29）、线速度传感器（7）、通断器（5）和磁场强度传感器（9）均连接到电控单元（12）。...

【技术特征摘要】
1.一种柴油机排气颗粒物分级采样装置，其特征在于，包括取样和稀释系统、粗态颗粒物分离采样系统、细颗粒物带电加速分离采样系统；所述取样和稀释系统包括采样管（24）、空压机（15）、加热器（17）、空气滤清器（18）和稀释腔室（26）；所述采样管（24）一端安装到发动机排气口处，另一端连接到稀释腔室（26）的废气入口，采样管（24）上设有第一温度压力传感器（25）和第一流量传感器（23）；稀释腔室（26）的空气入口依次连接空气流量计（21）、空气滤清器（18）、加热器（17）和空压机（15）；所述粗态颗粒物分离采样系统包括旋风分离器（27）、粗态颗粒物采样装置（20）和流量计（19）；所述旋风分离器（27）的入口连接到稀释腔室（26）的出口，且旋风分离器（27）的入口处设有第二流量传感器（28）和第二温度压力传感器（29）；旋风分离器（27）的上端为细颗粒物逸出口，下端为粗态颗粒物收集口，粗态颗粒物收集口依次连接粗态颗粒物采样装置（20）和流量计（19）；所述细颗粒物带电加速分离采样系统包括放电电极（4）、加速管（6）和分级器（8）；加速管（6）的进气口连接到所述旋风分离器（27）的细颗粒物逸出口，且加速管（6）进气口处设有放电电极（4）；加速管（6）的出气口连接到分级器（8）的进气口，且加速管（6）出气口处设有线速度传感器（7）；所述加速管（6）为多段，每段分别通过不同的通断器（5）连接到加速管电源（3）；分级器（8）内由磁场发生器（11）提供磁场，磁场方向与气体运动方向垂直，分级器（8）内壁设有采样介质（10），外壁设有磁场强度传感器（9...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，潘锁柱，韩伟强，李博仑，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川,51