负载可调、整流滤波及混合一体化装置的制作方法

本实用新型涉及大气采样气流控制技术领域，尤其涉及一种负载可调、整流滤波及混合一体化装置。

背景技术：

1.使用采样仪器进行采样时，仪器操作员在现场会有一定概率将吸收瓶的进气口和出气口接反，易造成酸碱吸收液倒吸进入采样仪器中，污染气路，倒吸液随着气流游走还会腐蚀气路中的各部件，增加了仪器损坏的风险。

2、大气采样设备通常用电动隔膜泵、电动柱塞泵等作为抽气动力源，流量计作为测量机构，配合压力传感器和控制处理器来达到气体流量计量的目的。抽气泵的种类很多，但泵在吸气和排气多次循环的周期性运动中，气流脉动是非常大的，气流脉动不均匀度总是一定程度地存在，不可能完全消除，较大的压力脉动会使仪器出现振动、噪声、流量计量不准等问题，严重影响了气体采样仪器的工作性能。

3、当前大气采样装置，由于气流波动大，市面上，设备流量计量的准确度有待提高。有的设备为了提高流量计量的准确度，不得不增加价格昂贵或者制作成本很高的气流滤波装置，不利于控制成本，产品竞争力不高。

4、现有的大气采样，经常是将多种气体进行混合采样，然而目前现有的大气采样中，经常出现气体混合不均匀，如需让多种气体混合均匀需要强大的负载支撑，设备功率大、造成电源续航能力不足。

因此，亟需一种负载可调、整流滤波及混合一体化装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种负载可调、整流滤波及混合一体化装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：提供一种负载可调、整流滤波及混合一体化装置，连接于大气采样设备中，用于对气流进行整流滤波及负载调整，包括：主体结构，

所述主体结构内部具有一空腔，所述空腔内部设有调载整流结构；

所述调载整流结构包括一基板，所述基板连接于所述空腔内壁处并将所述空腔分为上半腔体及下半腔体；

贯穿所述基板的上表面及下表面设有若干柱孔，每个所述柱孔配置一通气柱，所述通气柱为空心柱体，且上端设有上孔口，且下端侧壁处开设下孔口，自然状态下，所述通气柱悬挂于所述基板上，所述上孔口位于所述上半腔体内，且所述下孔口位于所述下半腔体内，所述上半腔体及下半腔体通过所述上孔口及下孔口连通；

所述主体结构的上及下端分别设有进气嘴及出气嘴。

所述通气柱为轻质塑料的管状结构，且所述上孔口设于所述通气柱的顶部，所述下孔口数量为多个，均匀地布设于所述通气柱下半部分的侧壁处。

所述通气柱的上端外壁处设有调整圆台，所述调整圆台用于防止所述通气柱在所述柱孔内滑落，及用于调整所述通气柱相对于所述柱孔的位移。

发生倒吸时，所述通气柱受到所述下半腔体的气压向上推动力作用，相对所述基板向上移动，所述下孔口被所述柱孔的内壁关闭。

所述通气柱的下端连接一塑胶膜片，所述塑胶膜片用于在发生倒吸时，增大所述下半腔体的气压对所述通气柱向上的推力。

所述通气柱向上运动时，所述塑胶膜片可贴紧所述基板的下表面。

所述基板为可上下移动地装配于所述接于所述空腔内壁处，且所述下半腔体的内壁还设有下限位凸台，自然状态下，所述基板承载于所述下限位凸台上方；且所述上半腔体的内壁还设有上限位凸台，发生倒吸时，所述基板被卡死在所述上限位凸台下方。

所述调整圆台可在所述通气柱的上端外壁处上下移动一段位移，并在该位移内的任一处固定设置。

绕所述通气柱的上端外壁处一周开设有若干道在竖直方向并排设置凹槽，所述调整圆台可以卡合在任一所述凹槽内。

绕所述通气柱的上端外壁处一周开设有外螺纹，所述调整圆台的内壁开设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述调整圆台可通过螺旋配合以调整所述通气柱相对所述柱孔的位移。

与现有技术相比，由于在本实用新型负载可调、整流滤波及混合一体化装置中：

1、能够有效地调整负载大小；

2、多种气体采样时，能有效地调整气体混合程度；

3、通过调整负载大小达到调整滤波效果的功能；

4、接在大气采样气路中，防止吸收瓶发生倒吸现象。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1所示为本实用新型负载可调、整流滤波及混合一体化装置的一个实施例的示意图。

图2所示为如图1所示的负载可调、整流滤波及混合一体化装置的另一个状态的示意图。

图3所示为如图1所示的负载可调、整流滤波及混合一体化装置的又一个状态的示意图。

图4所示为如图1所示的负载可调、整流滤波及混合一体化装置的再一个状态的示意图。

图5所示为通气柱的一个实施例的示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，如图1所示，本实用新型为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：提供一种负载可调、整流滤波及混合一体化装置100，连接于大气采样系统(设备)中，用于对气流进行整流滤波及负载调整，包括：主体结构1，所述主体结构1其壳体的材质可以是安全无释放的塑料材质，所述主体结构1的形状可以是圆筒形状、正方体状、长方体状等均可，在此不作具体的限制。

所述主体结构1内部具有一空腔，所述空腔内部设有调载整流结构2；所述空腔的形状可以是圆柱形、球形、正方体状、长方体状等均可，在此不作具体的限制。

所述调载整流结构2包括一基板21，所述基板连接于所述空腔内壁处并将所述空腔分为上半腔体3及下半腔体4；所述空腔被所述基板21隔开，因此，所述基板21在所述空腔内的位置可以调整所述上半腔体3及下半腔体4的体积的大小。

所述调载整流结构2可以对系统的负载、整流滤波能力及多气体采样时不同气体的混合程度进行调整。下文对所述调载整流结构2的具体结构进行描述：

所述调载整流结构2中，贯穿所述基板21的上表面及下表面设有若干柱孔22，每个所述柱孔22配置一通气柱23，所述通气柱23的结构参考图5，所述通气柱23为空心柱体，且上端设有上孔口231，且下端侧壁处开设下孔口232，自然状态下，所述通气柱23悬挂于所述基板21上，所述上孔口231位于所述上半腔体3内，且所述下孔口232位于所述下半腔体4内，所述上半腔体3及下半腔体4通过所述上孔口231及下孔口232连通；因此，通过所述上孔口231和/或下孔口232的口径的大小，可以实现系统的负载、整流滤波及多气体混合程度的调整。

所述主体结构1的上及下端分别设有进气嘴11及出气嘴12。

正常采样时，气流从所述进气嘴11进入上半腔体3，经过所述调载整流结构2进行调载整流，再进入下半腔体4，最后从所述出气嘴12流出。气流进入所述上半腔体3时，所述上半腔体3对气流起到缓冲作用，在这里气流能降低气流脉动，经过所述调载整流结构2后，进一步地调载整流滤波，气流脉动进一步降低，而且如果是多种气体采样时，多种气体能够在所述调载整流结构2内得到均匀地混合。由于在本实用新型中，所述调载整流结构2包括一基板21，所述基板21设置有多组通气柱23，每个通气柱23的上端设有上孔口231，且下端侧壁处开设多个下孔口232，因此气体从上半腔体3流经下半腔体4时，总体的流通的口径可以做的很大(取决于所有下孔口232的口径总和)，这就确保了本实用新型不会给系统负载带来明显的提高，也就是可以做到尽量不影响气流的总体负载，但是由于下孔口232的单个口径是可以预先设定的，单个下孔口232的口径大小以及所有下孔口232的总体口径大小可以决定本实用新型的调载能力、整流滤波能力，及多气体采样时，不同气体的混合的能力。

此外还需要说明的是，每个所述通气柱23上的上孔口231和下孔口232可以是统一规格也可以是不同规格的，如此设置能够方便调载、滤波及整流。

由于本实用新型是连接在大气采样设备(大气采样器等等)中，大气采样设备通常用电动隔膜泵、电动柱塞泵等作为抽气动力源，流量计作为测量机构，配合压力传感器和控制处理器来达到气体流量计量的目的。抽气泵的种类很多，但泵在吸气和排气多次循环的周期性运动中，气流脉动是非常大的，气流脉动不均匀度总是一定程度地存在，不可能完全消除，较大的压力脉动会使仪器出现振动、噪声、流量计量不准等问题，严重影响了气体采样仪器的工作性能。所述上半腔体3起到缓冲腔的作用，现有技术中通过设置孔板而降低脉动，但是现有技术中，设置孔板不可避免地减小了气流总体流动的能量，而且减小的幅度是非常大的，大大地提高了设备的能耗，对电池的续航能力提出了更高的要求。本实用新型中，通过设置多个柱孔22，每个柱孔22均配置一个通气柱23，如此能够极大地增加了气流通过的总口径，因此不单起到了较好的降低气流脉动的作用，同时气流总体流动的能量减小降到最低，气流的总体能量减小的幅度较小，因此对设备的能耗提高并不大，对电池的续航能力没有出更高的要求。

需要说明的是，上文提到的“气流通过的总口径”是指气流能够从所述上腔体3流到下腔体4的总体的口径大小。总体的口径越大，则系统的负载会越小，因此，既希望减小气流脉动，又能做到不让系统的负载太大，增加电机的负荷，增加能耗和降低电池的续航能力。

需要说明的是，本实用新型中出现的“气流”是指经过采样设备的采样气流，气流中含有需要采样的目标物质，主要是指通过吸收瓶内的吸收液来将包含在气流中的目标物质捕获。

一个实施例中，参考图5，所述通气柱23为轻质塑料的管状结构，且所述上孔口231设于所述通气柱23的顶部，所述下孔口232数量为多个，均匀地布设于所述通气柱23下半部分的侧壁处。参考图5所示的实施例中，所述下孔口232设置成多孔口的蜂窝状，通过将所述下孔口232设置多孔口，能够有效地将提高所述通气柱23的整流滤波能力，而且，所述下孔口232为多孔口的结构，能够极大地降低气流由于通过所述通气柱23而带来的气流能量损失，即是不会让系统的负载大大的增加。此外，如若是多气体采样，通过所述下孔口232为多孔口的结构，能够极大地提高气体的混合程度，混合的效果更佳。

一个实施例中，参考图5，所述通气柱23的上端外壁处设有调整圆台233，所述调整圆台233用于防止所述通气柱23在所述柱孔22内滑落，及用于调整所述通气柱23相对于所述柱孔22的位移。所述调整圆台233起到将所述通气柱23进行固定的作用，所述调整圆台233还可以起到调整每个所述通气柱23上的有效的所述下孔口232的数量的作用。

一个实施例中，发生倒吸现象，这个是属于采样员的误操作引起的，现有采样工作中，这种误操作还是不可避免地一直存在大气采样工作中。如若在大气采样设备的管路中使用了本实用新型，如果采样管路被接反，那么气流从所述出气嘴12进入，进入所述下半腔体4，所述通气柱23受到所述下半腔体4的气压向上推动力作用，相对所述基板21向上移动，所述下孔口232被所述柱孔22的内壁关闭。所述通气柱23刚好能够在所述柱孔22内上下移动，所述通气柱23在所述柱孔22内向上移动时，所述下孔口232由于均匀地布设于所述通气柱23下半部分的侧壁处，所有的下孔口232被所述柱孔22的内壁堵死，防止了倒吸现象的发生。

参考图5，所述通气柱23的下端连接一塑胶膜片234，所述塑胶膜片234用于在发生倒吸时，增大所述下半腔体4的气压对所述通气柱23向上的推力。由于设置了所述塑胶膜片234，使得发生倒吸时，所述通气柱23受到向上推动的推力的作用增大，确保一旦发生倒吸，所述通气柱23能够快速地向上移动，让所述下孔口232快速地堵死，让系统能够快速地检测到倒吸现象的发生，防止倒吸现象引起不良后果。

需要说明的是，如若发生倒吸现象，那么在本实用新型中由于所述下孔口232能够快速地堵死，那么大气采样设备的电机的阻力会瞬间增大很多，此时系统软件判断倒吸的难度会大大降低，当系统软件判断为发生了倒吸现象，会自动中止采样，并报错，采样员检查检查管路，纠正管路中连接的错误后，重新开始采样。

一个实施例中，参考图4，如若发生倒吸现象，所述通气柱23下端连接的塑胶膜片234受到气压而向上推动作用，使得所述通气柱23向上运动，所述通气柱23向上运动时，所述塑胶膜片234可贴紧所述基板21的下表面。图4所示为所述塑胶膜片234贴紧所述基板21的下表面的示意图。需要说明的是，在本实施例中，所述塑胶膜片234是柔软薄片，在受到所述下腔体4的气压产生的向上的推力，所述塑胶膜片234贴紧所述基板21的下表面，同时起到了堵塞柱孔22，防止倒吸现象发生的作用。

需要说明的是，为了让所述塑胶膜片234与所述基板21的下表面具有更好的贴合密封作用，所述基板21的下表面应该是光滑平整的。

需要说明的是，为了增大所述塑胶膜片234受到的所述下腔体4的气压产生的向上的推力，所述塑胶膜片234可以设置成开口向下的碟状结构。而且，将所述塑胶膜片234设置成开口向下的碟状结构，其还有一个优点是，当倒吸现象解除时，所述塑胶膜片234受到向下的气流压力，所述塑胶膜片234能够快速地恢复原状。

一个实施例中，参考图1，所述基板21为可上下移动地装配于所述接于所述空腔内壁处，且所述下半腔体4的内壁还设有下限位凸台41，自然状态下，所述基板21承载于所述下限位凸台41上方；且所述上半腔体3的内壁还设有上限位凸台31，发生倒吸时，所述基板21被卡死在所述上限位凸台31下方。

通过设置所述上限位凸台31和下限位凸台41，能够实际上控制所述上半腔体3和下半腔体4的体积大小，所述上半腔体3的体积大小能够影响到对气流的脉动进行缓冲的作用，即是所述上半腔体3起到缓冲腔的作用；通过设置所述上限位凸台31和下限位凸台41，容许所述基板21在所述腔体内上下移动一段位移，是给系统提供足够的错误检测时间，不会直接卡死电机，造成电机烧坏。此外，设置所述上限位凸台31和下限位凸台41也方便了所述基板21的组装。

一个实施例中，所述调整圆台233可在所述通气柱23的上端外壁处上下移动一段位移，并在该位移内的任一处固定设置。所述调整圆台233在所述通气柱23的上端外壁处上下移动，是能够调整所述下孔口232的总体口径大小。

上述实施例中，绕所述通气柱23的上端外壁处一周开设有若干道在竖直方向并排设置凹槽(图上未示)，所述调整圆台233可以卡合在任一所述凹槽内。

一个实施例中，绕所述通气柱23的上端外壁处一周开设有外螺纹，所述调整圆台233的内壁开设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述调整圆台233可通过螺旋配合以调整所述通气柱23相对所述柱孔22的位移。通过螺旋配合的方式，调整和固定都相对容易，但是对螺旋配合的幅度(外螺纹与内螺纹螺旋的幅度)不容易掌握，可以增加螺旋配合的幅度的记号，以提高调整精度。

如此设置，即是让所述调整圆台233在所述通气柱23的上端外壁处上下移动一段位移，需要分为以下三种情况来说明所述调整圆台233在所述通气柱23的上端外壁处上下移动后产生的效果：

参考图1，图1所示为第一种情况。由于所述下孔口232设置在所述通气柱23下端的侧壁处，且所述下孔口232设置成多孔口的蜂窝状，并且占据所述通气柱23下端在竖直方向的一定尺寸。第一种情况为：所述调整圆台233固定在所述通气柱23上端的最上部，此时所有的所述下孔口232均裸露在所述下腔体4内，气流可通过的总口径是最大的，系统的负载最小，整流滤波能力最小，对气流的脉动减小效果较差，如果是多种气体一起采样，此时对多种气体的混合效果最差。

参考图2，图2所示为第二种情况。由于所述下孔口232设置在所述通气柱23下端的侧壁处，且所述下孔口232设置成多孔口的蜂窝状，并且占据所述通气柱23下端在竖直方向的一定尺寸。第二种情况为：所述调整圆台233在所述通气柱23上端的最上部与最下部之间的位置，更加具体地可以是所述调整圆台233在所述通气柱23上端的最上部与最下部中间的位置，此时部分所述下孔口232均裸露在所述下腔体4内，而部分所述下孔口232封闭在所述通气柱23的内壁，此时，气流可通过的总口径既非最大也非最小，此时系统的负载相对第一种情况增大，整流滤波能力增大，对气流的脉动减小效果相对第一种情况好，如果是多种气体一起采样，此时对多种气体的混合效果相对第一种情况较好。

需要说明的是，从第一种情况到第二种情况，所述通气柱23相对所述基板21是向上移动了一端距离，而且在移动过程中，气流可通过的总口相对第一种情况逐渐变小，系统的负载是逐渐增大的过程，整流滤波能力也逐渐增大，气流的脉动减小效果变好，如果是多种气体一起采样，此时对多种气体的混合效果相对第一种情况不断地变好。

参考图3，图3所示为第三种情况。由于所述下孔口232设置在所述通气柱23下端的侧壁处，且所述下孔口232设置成多孔口的蜂窝状，并且占据所述通气柱23下端在竖直方向的一定尺寸。第三种情况为：所述调整圆台233在所述通气柱23上端的最下部，此时只有小部分所述下孔口232均裸露在所述下腔体4内，而大部分所述下孔口232封闭在所述通气柱23的内壁，此时，气流可通过的总口径最小，此时系统的负载最大，气流的脉动减小效果最好，整流滤波能力最大，如果是多种气体一起采样，此时对多种气体的混合效果最好。

需要说明的是，参考图1-3所示的三种情况，所有的所述通气柱23都是通过所述调整圆台233同时地相对所述柱孔22上下移动，在实际操作过程中，每个通气柱23相对所述柱孔22的位移是可以独立调整的，因此本实用新型对此不作具体的限定。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。