一种预防气体采样通路堵塞的装置及方法与流程

本发明涉及气体成分检测领域，尤其是一种预防气体采样通路堵塞的装置及方法。

背景技术：

环境气体成分检测常见于工业生产、社会活动乃至家居生活等各种场所，是保证环境质量、保护人身安全的重要技术手段。由于受到空气中固有灰尘、微粒或气熔胶等悬浮物的影响，气体成分检测装置或设备的气体采样通路常被堵塞，导致检测装置或设备效能降低甚至无法使用。此外，在传统的气体检测中，光学器件通常暴露于待测气体，极易受污染、腐蚀等负面影响并进而干扰测量结果。因此，根据气体环境悬浮物的影响程度，以及待测气体自身等物化性质，传统的气体成分检测装置需要定期运维，包括气体采样通路的除尘甚至更换配件。相关运维工作常常需要拆解装置或设备，往往对专业技术要求较高，而且面对大规模布设的物联网化检测系统则显得业务量极大，导致运维成本高昂。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的不足，为此，本发明提供一种预防气体采样通路堵塞的装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种预防气体采样通路堵塞的装置，所述装置为一体化结构，包括一端作为装置的第一端部的第一气体软管、一端部作为装置的第二端部的第二气体软管、气体检测管路，第一气体软管的另一端和第二气体软管的另一端之间通过气体检测管路连通；

第一气体软管和第二气体软管中部贴近且在贴近处设置有气体采样动力机构，气体采样动力机构正反向转动挤压第一气体软管和第二气体软管，实现装置的第一端部和第二端部交替作为气体输入端；

第一端部和第二端部上分别设置有第一气体过滤器和第二气体过滤器。

优化的，所述第一气体软管和第二气体软管与气体检测管路之间还分别连接有第一气囊和第二气囊。

优化的，所述第一气体过滤器和第二气体过滤器均为单层或多层过滤网和或过滤膜和或过滤纸叠加制作而成。

优化的，所述气体检测管路为高透明柔性材料制成，在光照射下，气体检测管路表现出光谱特征。

优化的，所述第一气囊和第二气囊为高弹性材料制成，单位长度内的气体容纳体积大于第一气体软管和第二气体软管。

优化的，在第一气体软管和第二气体软管上设置有测量气体流量的流量计。

使用上述的一种预防气体采样通路堵塞的装置的方法，包括以下步骤：

s1、设定所述气体采样动力机构的工作参数，所述工作参数包括转动速度和正反转替换频率，开启的气体采样动力机构；

s2、利用气体采样动力机构提供的正反向气流吹扫排除第一气体过滤器和第二气体过滤器外侧壁的沉积物，对气体检测管路处气体进行光谱检测。

优化的，在步骤s2中，气体采样动力机构正转和反转时，均经过加速和减速再替换转动方向。

优化的，步骤s2还包括：

在第一气体软管和第二气体软管上使用流量计检测气体流量，当在设定时间范围内气体流量一直小于阈值时，重新设置气体采样动力机构的工作参数，提高转动初始速度和或最高速度和或正反转替换频率。

本发明的优点在于：

(1)该装置为一个完整的一体化气体采样通路，这样可以提高气体采样通路中气体的流畅性，将待测气体内可能含有的水分(或液滴)被阻隔在气体采样通路外部，以避免污染或腐蚀检测装置的光学器件等其他组成部分，必要时可整体更换。

(2)本发明气体采样动力机构实现在气体采样通路内产生方向相反的气流，即通过快速切换气流方向在采样通道内产生一定频率的往复气流。并且通过改变气流的大小，气流将对第一气体过滤器和第二气体过滤器外侧的沉积物产生轴向冲击作用力。根据物理学牛顿第二定律，气流往复运动过程中，气流方向改变的频率越高，即加速度越大，则气流压力越大(另外，气流初速度越大，气流压力将增大)；而在此往复气流压力的驱动下，第一气体过滤器和第二气体过滤器外侧壁的效率越高。气流速度、气流往复频率均受控于气体采样动力机构。之后，原沉积于采样通道内壁的颗粒(或沉积物)将被松动或脱落。

(3)气体采样动力机构转动过程中，在第一端部和第二端部附近的气流均呈现脉动特征，且气体采样动力机构转动速度越快，气体脉动频率越高；频率越高，则气流与固体颗粒物以及颗粒物之间的作用力越强，越有助于吹出附着于第一气体过滤器和第二气体过滤器管路外侧壁的固、液颗粒。在气流方向不断改变的状态下，固、液颗粒难以牢固附着，从而保持了气体采样通路的清洁和通畅。

(4)按照气体采样动力机构的转动方向，其工作过程可分为顺时针周期和逆时针周期。第一个过程为在顺时针周期，气体采样通路中的第二端部为入向气流、第一端部为出向气流。环境空气中的颗粒物顺着气流附着于第二气体过滤器外侧壁上。第二个过程是改变气体采样动力机构的转动方向并进入逆时针周期，在逆时针周期，气体采样通路中第二端部为出向气流、第一端部为入向气流。上个周期中，附着于第二气体过滤器外侧壁的颗粒物被出向气流吹离。不断改变气体采样动力机构的转动方向，并重复上述两个过程，在气流方向不断改变的状态下，固、液颗粒难以牢固附着于第一气体过滤器与第二气体过滤器外侧壁上，且不断被吹离，从而保持了气体采样通路的清洁和通畅。

(5)第一气囊和第二气囊可提供气体缓冲，在气体采样动力机构的作用下，气体采样通路中的气流呈现脉动特点。通过气囊的弹性作用，可降低该脉动现象，保证气体检测管路内管壁的稳定性。此种稳定性可在一定程度上保持光谱检测数值的稳定，提升检测准确性。

(6)在该装置中，气体采样管路与气体检测管路连接，外部的气体检测装置只需要对气体检测管路进行光谱分析，这样气体的采样和气体检测相互独立的两部分，不会让气体对气体检测装置造成污染，有利于低成本产业化，同时也降低了运维成本。

(7)本方法中通过流量计的设置，通过调节气体采样动力机构的工作参数，提高往复气流的对沉积物的冲击力，来防止高粘性的沉积物粘附在第一气体过滤器和第二气体过滤器。

附图说明

图1为预防气体采样通路堵塞的装置的结构示意图。

图2为使用预防气体采样通路堵塞的装置的方法流程图。

图中标注符号的含义如下：

11-第一气体软管12-第二气体软管13-第三气体软管

21-第一气囊22-第二气囊

3-气体检测管路

41-第一气体过滤器42-第二气体过滤器

5-气体采样动力机构

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种预防气体采样通路堵塞的装置，所述装置为一体化结构，包括一端作为装置的第一端部的第一气体软管11、一端部作为装置的第二端部的第二气体软管12、气体检测管路3，第一气体软管11的另一端和第二气体软管12的另一端之间通过气体检测管路3连通，所述第一气体软管11和第二气体软管12与气体检测管路3之间还分别连接有第一气囊21和第二气囊22。第一气囊21和气体检测管路3之间、第二气囊22和气体检测管路3之间还可以通过第三气体软管13过渡。

第一气体软管11和第二气体软管12中部贴近且在贴近处设置有气体采样动力机构5，气体采样动力机构5正反向转动挤压第一气体软管11和第二气体软管12，实现装置的第一端部和第二端部交替作为气体输入端。

第一端部和第二端部上分别设置有第一气体过滤器41和第二气体过滤器42。

所述第一气体过滤器41和第二气体过滤器42均为单层或多层过滤网和或过滤膜和或过滤纸叠加制作而成。

所述气体检测管路3为高透明柔性材料制成，在光照射下，气体检测管路3表现出光谱特征。所述第一气囊21和第二气囊22为高弹性材料制成，单位长度内的气体容纳体积大于第一气体软管11和第二气体软管12。

另外，还可以在第一气体软管11和第二气体软管12上设置有测量气体流量的流量计。将流量计获得的数据传送到控制系统中，控制系统从而控制改变气体采样动力机构5的工作参数。

实施例2

如图2所示，使用上述的一种预防气体采样通路堵塞的装置的方法，包括以下步骤：

s1、设定所述气体采样动力机构5的工作参数，所述工作参数包括转动速度和正反转替换频率，开启的气体采样动力机构5；

s2、利用气体采样动力机构5提供的正反向气流吹扫排除第一气体过滤器41和第二气体过滤器42外侧壁的沉积物，对气体检测管路3处气体进行光谱检测；在步骤s2中，气体采样动力机构5正转和反转时，均经过加速和减速再替换转动方向。

另外的，当装置包括流量计时，步骤s2还包括以下内容：当在设定时间范围内气体流量一直小于阈值时，重新设置气体采样动力机构5的工作参数，提高转动初始速度、最高速度、正反转替换频率这三者中一个或多个的值，从而提高往复气流的对沉积物的冲击力。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。